ТЕЛЕВИЗОР Российский патент 1998 года по МПК H04N5/44 

Предлагаемое изобретение относится к технике воспроизведения телевизионных изображений на экране кинескопа в растровом режиме (т.е. с использованием построчных, чересстрочных, спиральных и иных разверток) и может быть использовано в приемниках вещательного телевидения, мониторах систем прикладного телевидения и др. устройствах воспроизведения видеосигналов.

Известно "Устройство коррекции четкости и резкости телевизионного изображения" согласно авт. св. СССР N 1188904, в котором для уменьшения зашумленности воспроизводимого на экране кинескопа изображения, не содержащего резких деталей (т.е. изображения, не представляющего практического интереса из-за отсутствия в нем какой-либо информации), при помощи фильтра низких частот подавляются высокие и средние частоты спектра видеосигнала, во время воспроизведения изображения, содержащего крупные детали, при помощи фильтра низких частот подавляются только высокие частоты спектра видеосигнала, а во время воспроизведения изображения, содержащего мелкие резкие детали, при помощи фильтра высоких частот обеспечивается подъем высоких частот спектра видеосигнала.

Недостатком аналога является невозможность уменьшения зашумленности представляющих реальный практический интерес изображений, содержащих в себе, помимо фона, какие-либо детали. Другим недостатком аналога является невозможность уменьшения физиологической избыточности изображений, поскольку устранение из изображения мелких несущественных подробностей неизбежно будет сопровождаться существенным ухудшением резкости относительно крупных деталей воспроизводимого изображения, приводящей к недопустимому ухудшению его качества.

Известен также "Нелинейный корректор четкости телевизионного изображения" согласно авт. св. СССР N 1140269, в котором уменьшение зашумленности воспроизводимого на экране кинескопа изображения обеспечивается фильтром низких частот с регулируемой верхней граничной частотой, которая управляется сигналом, представляющим собой выпрямленную высокочастотную компоненту спектра видеосигнала.

Недостатком аналога также является невозможность уменьшения зашумленности представляющих реальный практический интерес изображений, содержащих в себе, помимо фона, какие-либо детали. Другим недостатком аналога является невозможность уменьшения физиологической избыточности изображений, поскольку устранение из изображения мелких несущественных подробностей неизбежно будет сопровождаться существенным ухудшением резкости относительно крупных деталей воспроизводимого изображения, приводящее к недопустимому ухудшению его качества.

Наиболее близким по технической сущности и наибольшему количеству совпадающих отличительных признаков аналогом является "Телевизионное устройство для воспроизведения изображений" согласно авт.св. СССР N 999170, в котором коррекция четкости и резкости изображения обеспечивается управлением апертурой сканирующего электронного луча в соответствии с сигналом, формируемым детектором контуров воспроизводимого изображения.

Недостатком прототипа является невозможность уменьшения в нем зашумленности и физиологической избыточности воспроизводимого изображения из-за того обстоятельства, что при изменении формы апертуры сканирующего луча его площадь поддерживается постоянной. Поэтому при воспроизведении межконтурных участков изображения форма апертуры становится круглой, соответствующей номинальной разрешающей способности кинескопа, что и не дает возможности подавлять высокочастотные шумы и ненужные мелкие детали изображения.

Изобретение решает задачу уменьшения зашумленности и физиологической избыточности воспроизводимого на экране кинескопа изображения без ухудшения его горизонтальной резкости путем расфокусировки сканирующего электронного луча во время воспроизведения межконтурных участков изображения при сохранении фокусировки электронного луча во время воспроизведения контуров изображения.

Решение задачи достигается тем, что в заявляемый телевизор, содержащий приемно-усилительный блок, первый и второй синхровыходы которого подключены соответственно к входам генераторов кадровой и строчной развертки и по меньшей мере один видеовыход которого подключен к кинескопу, к соответствующей отклоняющей системе которого подключены выходы генераторов кадровой и строчной развертки, а также детектор контуров воспроизводимого изображения, вход которого подключен к видеовыходу приемно-усилительного блока, введен электронный коммутатор, вход и выход которого подключены соответственно к выходу детектора контуров и входу фокусирующей системы кинескопа.

Решение задачи достигается также тем, что в заявляемый телевизор введен корректор яркостных искажений, причем к сигнальным входам корректора яркостных искажений подключены все видеовыходы приемно-усилительного блока, к управляющему входу корректора яркостных искажений подключен выход детектора контуров воспроизводимого изображения, а выходы корректора яркостных искажений подключены к кинескопу.

Решение задачи достигается также тем, что в заявляемом телевизоре корректор яркостных искажений выполнен в виде идентичных корректоров яркостных искажений, число которых равно числу видеовыходов приемно-усилительного блока, при этом каждый корректор яркостных искажений содержит первый и второй электронные ключи, сигнальные входы которых соединены между собой и являются входом корректора яркостных искажений, выходы первого и второго электронных ключей подключены к соответствующим входам аналогового сумматора, последовательно соединенные компаратор и инвертор, выход которого подключен к управляющему входу первого электронного ключа, к управляющему входу второго электронного ключа подключен выход компаратора, ко входу которого подключен детектор контуров воспроизводимого изображения, выход аналогового сумматора подключен к кинескопу.

Перечисленные выше отличительные признаки являются существенными потому, что их отсутствие не позволяет достичь поставленной цели, а их наличие, наоборот, обеспечивают ее достижение. Действительно, введение в заявляемый телевизор электронного коммутатора позволяет при сохранении фокусировки электронного сканирующего луча во время воспроизведения контуров изображения расфокусировать его во время воспроизведения межконтурных интервалов изображения и тем самым существенно подавить высокочастотные шумы и убрать из изображения шумоподобные мелкие его детали, т.е. уменьшить физиологическую избыточность воспроизводимого на экране кинескопа изображения. Введение в заявляемый телевизор блока коррекции яркостных искажений позволяет предотвратить их появление даже при весьма значительной расфокусировке сканирующего электронного луча и соответственно весьма эффективном подавлении помех.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - пример реализации заявляемого телевизора;
на фиг. 2 - другой пример реализации заявляемого телевизора;
на фиг. 3 - пример реализации электронного коммутатора;
на фиг. 4 - пример реализации корректора яркостных искажений.

Заявляемый телевизор, функциональная схема которого приведена на фиг. 1, содержит приемно-усилительный блок 1 (конкретная реализация которого зависит от области применения - например, для приемника телевизионного вещания он содержит усилитель высокой частоты, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, селекторы кадровых и строчных синхроимпульсов и др. узлы), сигнал на вход которого поступает от источника информационного сигнала (антенны, видеомагнитофона, передающей телевизионной камеры и др. ), на чертеже для простоты не показанного. Кадровый синхровыход приемно-усилительного блока 1 подключен к генератору 2 кадровой развертки (выполненного любым известным образом). Строчный синхровыход приемно-усилительного блока 1 подключен к генератору 3 строчной развертки (выполненного любым известным образом). Генераторы кадровой 2 и строчной 3 разверток подключены соответственно к кадровым 4 и строчным 5 отклоняющим катушкам отклоняющей системы кинескопа 6. Видеовыход (единственный в приемнике монохромного телевидения и самый широкополосный в приемнике цветного телевидения) приемно-усилительного блока 1 подключен к входу детектора 7 (например, в виде последовательно включенных дифференцирующей цепи, двухтактного выпрямителя и компаратора или в виде последовательно включенных интегрирующих цепи и логической схемы "Исключающее ИЛИ", к другому входу которой подключен вход интегрирующей цепи) контуров (т.е. границ крупных деталей) воспроизводимого изображения и к кинескопу 6 (к катоду, как показано на чертеже, или к модулирующему электроду), к которому в приемнике цветного телевидения также подключены остальные видеовыходы приемно-усилительного блока 1. Выход детектора 7 контуров воспроизводимого изображения к фокусирующему электроду 8 кинескопа 6 подключен через электронный коммутатор 9 (в виде, например, высоковольтного импульсного усилителя со схемой фиксации экстремального уровня; другой пример его реализации изображен на фиг. 3).

Заявляемый телевизор, функциональная схема которого изображена на фиг. 2, от предыдущей его реализации отличается лишь наличием дополнительного корректора 10 яркостных искажений (выполненного, например, в виде совокупности аналоговых сумматоров или перемножителей, число которых равно числу видеовыходов приемно-усилительного блока 1; еще одна его реализация приведена на фиг. 4), включенного между всеми видеовыходами приемно-усилительного блока 1 и соответствующими электродами (катодами или/и модулирующими электродами) кинескопа 6, при этом к управляющему входу электронного коммутатора 10 подключен выход детектора 7 контуров воспроизводимого изображения.

Электронный коммутатор 10, функциональная схема которого приведена на фиг. 3, содержит делитель напряжения из двух ограничительных резисторов 11, 12 и включенного между ними потенциометра 13, а также электронного ключа 14 (в виде, например, высоковольтного импульсного усилителя со схемой фиксации экстремального уровня), шунтирующего ограничительный резистор 12. При этом к свободному выводу ограничительного резистора 11 подключен источник постоянного напряжения, к среднему выводу потенциометра 13 - фокусирующий электрод 8 кинескопа 6, а свободный вывод ограничительного резистора 12 заземлен.

Корректор 10 яркостных искажений может быть выполнен в виде совокупности идентичных корректоров яркостных искажений, число которых равно числу видеовыходов приемно-усилительного блока 1 и каждый из которых выполнен по функциональной схеме, приведенной на фиг. 4. Как видно, каждый корректор яркостных искажений содержит аналоговый сумматор 15 (выполненный любым известным образом), к двум входам которого соответствующий видеовыход приемно-усилительного блока 1 подключен через два электронных ключа 16 и 17 (выполненных любым известным образом). При этом к управляющему входу одного электронного ключа 17 выход детектора 7 контуров воспроизводимого изображения подключен через компаратор 18, выход которого к управляющему входу другого электронного ключа 16 подключен через инвертор 19.

Возможны и иные варианты реализации заявляемого телевизора, отличающиеся иной реализацией узлов: электростатической отклоняющей системой, генераторами нестандартных (спиральной, синусоидальной или иной) разверток, конструкцией электростатического фокусирующего узла, электромагнитной фокусирующей системой и др. Например, при использовании фокусирующей системы, обеспечивающей вращение эллиптической апертуры сканирующего луча, при воспроизведении межконтурных участков изображения под воздействием управляющего напряжения с выхода электронного коммутатора, большая полуось эллиптической апертуры должна устанавливаться горизонтально. Следует также иметь в виду, что все схемы приведены в упрощенном виде, т.е. при практической реализации они могут содержать дополнительные узлы (например, элементы сопряжения входов и выходов смежных узлов по полярности по уровню, по времени и др.).

Заявляемый телевизор, функциональная схема которого изображена на фиг. 1, работает следующим образом. В приемно-усилительном блоке 1 от источника информационного сигнала (телевизионной антенны, видеомагнитофона, передающей телевизионной камеры, ЭВМ и др.), на чертеже для простоты не показанного, принимается исходная информация и затем она обрабатывается соответствующим образом так, что на выход поступают кадровый синхроимпульс, строчный синхроимпульс и по меньшей мере один видеосигнал (в телевизорах на монохромном кинескопе - один, в телевизорах на цветном кинескопе - по меньшей мере три). Кадровые и строчные синхроимпульсы, подаваемые соответственно на генераторы кадровой 2 и строчной 3 разверток, обеспечивают в конечном счете формирование в кадровых 4 и строчных 5 отклоняющих катушках пилообразных токов кадровой и строчной частоты. Под воздействием этих токов на экране кинескопа 6 его электронным лучом формируется чересстрочный либо построчный растр. А видеосигнал, поступающий с приемно-усилительного блока 1 на кинескоп 6, обеспечивает модуляцию электронного луча по плотности и соответственно модуляцию по яркости (а в случае нескольких лучей и по цветности) каждого элемента растра, воспроизводимого на экране кинескопа 6. Таким образом на экране кинескопа 6 воспроизводится передаваемое изображение, содержащее в себе участки, соответствующие краям относительно крупных элементов изображения, и участки, соответствующие межконтурным интервалам изображения. Причем последние всегда заполнены шумами, обусловленными несовершенством телевизионных систем, и мелкими деталями исходного передаваемого изображения, которые мало отличимы от шумов. И те и другие утомляют зрение, поскольку отвлекают глаз человека от главной его работы - передачи в головной мозг информации о крупных деталях наблюдаемого изображения (в головной мозг передается лишь небольшая часть объективно воспроизводимой на экране кинескопа информации - поэтому говорят, что телевизионное изображение обладает большой физиологической избыточностью). Использовать для подавления шумов и мелких ненужных зрителю деталей изображения фильтры низких частот в телевизорах затруднительно, поскольку введение в видеотракт фильтров низких частот недопустимым образом ухудшает резкость воспроизводимого изображения. В этой связи следует подчеркнуть, что для обеспечения высокого качества изображения необходимо иметь высокую резкость, а не четкость телевизионного изображения, так как даже изображения с малой четкостью обладают большой физиологической избыточностью. Поэтому высокая четкость изображения в телевидении в основном имеет смысл в той мере, в какой она сопровождается его высокой резкостью. Высокая же резкость изображения значительно увеличивает комфортность зрительного восприятия, так как приводит к уменьшению амплитуды сканирующих движений глаза и соответственно меньше утомляет зрение человека. Поэтому в заявляемом телевизоре предусмотрена цепь динамической фокусировки, содержащая детектор 7 контуров воспроизводимого изображения и электронный коммутатор 9, включенная между самым широкополосным видеовыходом (в приемниках монохромного телевидения единственным выходом) приемно-усилительного блока 1 и фокусирующим электродом 9 кинескопа 6. Эта цепь обеспечивает расфокусировку сканирующего луча во время воспроизведения межконтурных участков изображения и, следовательно, существенное подавление на этих участках изображения шумов и мелких подробностей исходного изображения, т.е. уменьшает физиологическую избыточность изображения. Во время же воспроизведения контуров крупных объектов на передаваемом изображении, которые выделяются детектором контуров воспроизводимого изображения, этой цепью обеспечивается хорошая фокусировка сканирующего электронного луча и соответственно высокая резкость контуров изображения.

Заявляемый телевизор, функциональная схема которого изображена на фиг. 1, работает в основном так же, как и предыдущая его реализация. Отличие состоит в том, что в нем допустима значительно большая относительная расфокусировка сканирующего электронного луча при воспроизведении межконтурных участков изображения, при которой становятся заметными яркостные искажения изображения. Для их компенсации и введен корректор 10 яркостных искажений, который в простейшем случае добавляет к видеосигналу корректирующие импульсы, снимаемые с выхода детектора 7 контуров воспроизводимого изображения. Но так как последние имеют постоянный размах, а размах видеосигналов в процессе работы может изменяться, такой вариант коррекции яркостных искажений не обеспечивает высокого ее качества. Более совершенными являются реализации корректора 10 яркостных искажений на базе аналоговых умножителей, в которых уже полностью устраняется отмеченный выше недостаток. Одна из таких реализацией приведена на фиг. 4.

Электронный коммутатор 9, функциональная схема которого изображена на фиг. 3, работает следующим образом. На фокусирующий электрод кинескопа 6 напряжение подается, как это и принято в серийных моделях, со средней точки потенциометра 13, величина которого с учетом величины ограничительных резисторов 11, 12 выбирается такой, чтобы обеспечить необходимый диапазон ручной регулировки. Поэтому при запертом электронном ключе 14 на кинескоп 6 подается напряжение, обеспечивающее хорошую фокусировку сканирующего электронного луча. При отпертом же электронном ключе 14 резистор 12 шунтируется, вследствие чего напряжение на средней точке потенциометра 13, подключенной к фокусирующему электроду 8, понижается, чем и обеспечивается расфокусировка сканирующего электронного луча.

Корректор 10 яркостных искажений, функциональная схема которого приведена на фиг. 4, работает следующим образом. В аналоговом сумматоре 15 входные видеосигналы, проходящие через поочередно открываемые электронные ключи 16, 17, суммируются в пропорции, обеспечивающей полную коррекцию яркостных искажений. Поочередная работа электронных ключей 16, 17 обеспечивается противофазностью подаваемых на их управляющие входы сигналов с выхода компаратора 18 (чтобы подчеркнуть это обстоятельство, в схему корректора 10 яркостных искажений введен инвертор 19, который может быть совмещен с компаратором 18). Введение же в корректор 10 яркостных искажений компаратора 18 обеспечивает независимость величины сигнала на его выходе от контраста воспроизводимого изображения, т.е. повышает надежность и стабильность функционирования заявляемого телевизора (точнее процесса помехоподавления и устранения в нем физиологической избыточности воспроизводимых изображений).

Введение в заявляемое устройство перечисленных в формуле изобретения отличительных признаков позволяет за счет динамической расфокусировки сканирующего луча во время воспроизведения межконтурных участков изображения при сохранении его фокусировки во время воспроизведения контуров изображения обеспечить значительное уменьшение зашумленности изображения и устранение из него ненужных мелких подробностей, т.е. уменьшить физиологическую избыточность изображения при сохранении его высокой горизонтальной резкости, и тем самым значительно повысить комфортность просмотра телевизионных изображений.

Использование: техника воспроизведения изображений на экране кинескопа. Техническим результатом является уменьшение зашумленности и физиологической избыточности воспроизводимого на экране кинескопа изображения без ухудшения его горизонтальной резкости. Сущность изобретения: в телевизор, содержащий приемно-усилительный блок, первый и второй синхровыходы которого подключены соответственно к входам генератора кадровой и строчной разверток и по меньшей мере один видеовыход подключен к кинескопу, к соответствующей отклоняющей системе которого подключены выходы генератора кадровой и строчной разверток, а также детектор контуров воспроизводимого изображения, вход которого подключен к видеовыходу приемно-усилительного блока, отличающийся тем, что в него введен электронный коммутатор, вход и выход которого подключены соответственно к выходу детектора контуров и входу фокусирующей системы кинескопа. 2 з. п.ф-лы, 4 ил.

1. Телевизор, содержащий приемно-усилительный блок, первый и второй синхровыходы которого подключены соответственно к входам генераторов кадровой и строчной развертки и по меньшей мере один видеовыход которого подключен к кинескопу, к соответствующей отклоняющей системе которого подключены выходы генераторов кадровой и строчной разверток, а также детектор контуров воспроизводимого изображения, вход которого подключен к видеовыходу приемно-усилительного блока, отличающийся тем, что в него введен электронный коммутатор, вход и выход которого подключены соответственно к выходу детектора контуров и входу фокусирующей системы кинескопа. 2. Телевизор по п. 1, отличающийся тем, что в него введен корректор яркостных искажений, причем к сигнальным входам корректора яркостных искажений подключены все видеовыходы приемно-усилительного блока, к управляющему входу корректора яркостных искажений подключен выход детектора контуров воспроизводимого изображения, а выходы корректора яркостных искажений подключены к кинескопу. 3. Телевизор по п. 2, отличающийся тем, что корректор яркостных искажений выполнен в виде идентичных корректоров яркостных искажений, число которых равно числу видеовыходов приемно-усилительного блока, при этом каждый корректор яркостных искажений содержит первый и второй электронные ключи, сигнальные входы которых соединены между собой и являются входом корректора яркостных искажений, выходы первого и второго электронных ключей подключены к соответствующим входам аналогового сумматора, последовательно соединенные компаратор и инвертор, выход которого подключен к управляющему входу первого электронного ключа, к управляющему входу второго электронного ключа подключен выход компаратора, к входу которого подключен детектор контуров воспроизводимого изображения, выход аналогового сумматора подключен к кинескопу.