УСТРОЙСТВО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК H04N5/68 H04N5/44 

Предлагаемое изобретение относится к технике воспроизведения изображений на экране кинескопа в режиме построчного либо чересстрочного разложения и может быть использовано в телевизионных приемниках, мониторах прикладных телевизионных систем, в растровых дисплеях.

Известно устройство для воспроизведения видеоинформации согласно пат. США N 2678964, содержащее приемно-усилительный блок, генераторы кадровой, основной строчной и корректирующей строчной разверток, кинескоп с отклоняющей системой и детектор контуров воспроизводимого изображения. Резкость изображения в известном устройстве обеспечивается за счет замедления и ускорения скорости строчного сканирования электронного луча по экрану кинескопа за счет дополнительного строчного отклоняющего поля, создаваемого генератором корректирующей строчной развертки, в моменты времени, соответствующие воспроизведению контуров изображения.

Недостатком аналога является невысокая степень повышения резкости изображения, обусловленная непрямоугольной формой сигнала, формируемого детектором контуров изображения. Поскольку длительность этого сигнала равна длительности фронтов видеосигнала, из которого он формируется, и этот сигнал имеет сложную форму, содержащую несколько различных по знаку полуволн, сканирующий луч останавливается не на все время длительности фронта видеосигнала, а только на небольшую часть его. Другим недостатком аналога является большая сложность его реализации, связанная с необходимостью изменения конструкции кинескопа или отклоняющей системы.

Известно также устройство для воспроизведения видеоинформации по пат. США N 4080628, содержащее приемно-усилительный блок, генераторы кадровой, основной строчной и корректирующей строчной разверток, кинескоп с отклоняющей системой и детектор контуров воспроизводимого изображения. В детекторе контуров воспроизводимого изображения выходной сигнал формируется в результате дифференцирования видеосигнала, двухтактного его ограничения, суммирования ограниченного сигнала с исходным видеосигналом и последующего повторного дифференцирования полученной суммы. Этот сигнал через выходной каскад генератора корректирующей строчной развертки подается на строчные отклоняющие пластины либо дополнительные строчные отклоняющие катушки.

Недостатком аналога является невысокая степень повышения резкости воспроизводимого изображения, обусловленная непрямоугольной формой сигнала на выходе детектора контуров изображения, вследствие чего сканирующий луч тормозит свое движение лишь в течение небольшой части длительности фронтов видеосигнала, а также большая сложность его реализации, обусловленная необходимостью изменения конструкции кинескопа или отклоняющей системы.

Наиболее близким аналогом является устройство для воспроизведения информации согласно пат. США N 5036401, содержащее приемно-усилительный блок с кадровым синхровыходом, подключенным к генератору кадровой развертки, со строчным синхровыводом, подключенным к генератору основной строчной развертки, видеовыходом, подключенным к кинескопу, и отклоняющую систему, к кадровым отклоняющим катушкам которой подключен генератор кадровой развертки, к строчным отклоняющим катушкам подключен генератор основной строчной развертки и к дополнительным строчным отклоняющем катушкам подключен генератор корректирующей строчной развертки. К входу генератора корректирующей строчной развертки видеовыход приемно-усилительного блока подсоединен через последовательно включенные детектор контуров воспроизводимого изображения и пороговый блок. Кроме того, это устройство содержит корректоры яркостных и геометрических искажений изображения из-за остановки луча при воспроизведении его контуров. Достоинством прототипа является возможность значительного (примерно вдвое) повышения резкости воспроизводимого изображения путем полной остановки сканирующего луча на полную длительность фронтов видеосигнала.

Недостатком прототипа является большая сложность его реализации, связанная прежде всего с введением в отклоняющую систему дополнительных строчных отклоняющих катушек. Кроме того, весьма сложным для реализации в прототипе является корректор геометрических искажений, алгоритм функционирования которого требует использования в устройстве (не только в корректоре геометрических искажений) широкополосных линий задержки на период строчной развертки, также трудно реализуемых. Перечисленные выше трудности реализации в конечном счете снижают качество воспроизводимого изображения.

В предлагаемом изобретении решается задача упрощения реализации принципа остановки сканирующего луча на полную длительность фронтов видеосигнала, предложенного в прототипе, путем минимизации переделки используемых в устройствах воспроизведения видеоинформации блоков и тем самым обеспечивается соответствующее повышение качества изображения.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве воспроизведения видеоинформации, содержащем приемно-усилительный блок, кадровый и строчный синхровыходы которого подключены соответственно к генератору кадровой развертки и к генератору строчной развертки, видеовыход приемно-усилительного блока подключен к кинескопу, к отклоняющим катушкам которого через свои выходные трансформаторы подключены выходные каскады генераторов кадровой и строчной развертки, а также генератор корректирующей строчной развертки, подсоединенный к видеовыходу приемно-усилительного блока через последовательно соединенные детектор контуров воспроизводимого изображения и пороговый блок, выходной каскад генератора корректирующей строчной развертки подключен к первичной обмотке строчного выходного трансформатора генератора основной строчной развертки.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве воспроизведения видеоинформации строчный выходной трансформатор выполнен в виде автотрансформатора.

Поставленная задача решается также тем, что в устройство воспроизведения видеоинформации введен формирователь парных импульсов, включенный между выходом порогового блока и входом генератора корректирующей строчной развертки.

Поставленная задача решается также тем, что в устройство воспроизведения видеоинформации введен по меньшей мере один корректор яркостных искажений, включенный между видеовыходом приемно-усилительного блока и кинескопом, причем к второму входу корректора яркостных искажений подключен выход формирователя парных импульсов.

Перечисленные выше отличительные признаки являются существенными потому, что их отсутствие не позволяет решить поставленную задачу, а их наличие, наоборот, обеспечивает ее решение. Действительно, подключение выходного каскада корректирующей строчной развертки в конечном счете к тем же отклоняющим катушкам, на которые нагружен основной генератор строчной развертки, позволяет использовать существующие кинескопы и отклоняющие системы, что существенно упрощает реализацию заявляемого устройства воспроизведения видеоинформации. Введение в заявляемое устройство формирователя парных импульсов позволяет отказаться от использования трудно реализуемого корректора геометрических искажений, а также широкополосных линий задержки на период строчной развертки, что практически полностью снимает остальные трудности реализации предложенного в прототипе принципа остановки сканирующего луча на полную длительность фронтов видеосигнала. А включение корректора яркостных искажений предложенным образом позволяет при упрощении схемы устройства обеспечить высокое качество изображения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - пример реализации заявляемого устройства на базе монохромного кинескопа;
на фиг. 2 - упрощенная принципиальная схема подключения к строчному выходному автотрансформатору выходных каскадов основной строчной и корректирующей строчной разверток;
на фиг. 3 - эпюры, поясняющие реализацию заявляемого устройства, приведенного на фиг. 1;
на фиг. 4 - пример реализации формирователя парных импульсов;
на фиг. 5 - другой пример реализации формирователя парных импульсов.

Заявляемое устройство воспроизведения видеоинформации, функциональная схема которого изображена на фиг. 1, содержит приемно-усилительный блок 1 (например, применительно к монохромному телевизионному вещательному приемнику он включает в себя усилитель высокой частоты, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, видеодетектор, видеоусилитель, селектор синхроимпульсов и др. узлы), кадровый синхровыход которого подключен к генератору 2 кадровой развертки (выполненному известным образом), строчный синхровыход подключен к генератору 3 основной строчной развертки (также выполненной известным образом), а видеовыход через корректор 4 яркостных искажений (выполненный, например, на базе аналогового сумматора) подключен к кинескопу 5. Кроме того, видеовыход приемно-усилительного блока 1 через детектор 6 контуров воспроизводимого изображения (выполненный, например, в виде последовательно включенных дифференциатора и двухтактного выпрямителя) и пороговый блок 7 (например, в виде компаратора) подключен к формирователю парных (имеется в виду пара - первый импульс для останова строчной развертки и последующий импульс для возвращения на стандартную развертку) импульсов (примеры реализации которого приведены на фиг. 4 и 5). Выход формирователя 8 парных импульсов подключен к генератору 9 корректирующей строчной развертки (например, в виде последовательно включенных интегратора и выходной лампы, такой же, как в генераторе основной строчной развертки) и второму входу корректора 4 яркостных искажений. Генератор 2 кадровой развертки нагружен на кадровые отклоняющие катушки 10, а генераторы основной строчной 3 и корректирующей строчной 9 разверток через выходной строчный трансформатор 11 (в большинстве случаев это, как показано на фиг. 2, автотрансформатор) нагружены на строчные отклоняющие катушки 12.

На фиг. 2 изображена упрощенная принципиальная схема подключения выходной лампы 13 генератора 9 корректирующей строчной развертки к стандартному выходному каскаду генератора 3 основной строчной развертки. На схеме изображены также выходная лампа 14 выходного каскада генератора 3 основной строчной развертки, демпфирующий диод 15 и диод 16 высоковольтного выпрямителя, а также конденсатор 17 вольтодобавки и строчные отклоняющие катушки 12, подключенные к автотрансформатору 18 обычным образом. При этом по отношению к выходной лампе 13 генератора 9 корректирующей строчной развертки строчные отклоняющие катушки 12 включены с коэффициентом трансформации, большим единицы.

Формирователь 8 парных импульсов, изображенный на фиг. 4, содержит аналоговый вычитатель 19, к двум входам которого подключены два моновибратора 20, 21, входы которых объединены.

Формирователь 8 парных импульсов, изображенный на фиг. 5, содержит аналоговый вычитатель 22, к двум входам которого подключены моновибраторы 23, 24. Первые входы обоих моновибраторов объединены и подключены к выходу порогового блока 7. Выходы обоих моновибраторов 23, 24 подключены также к двум входам логической схемы "И" 25, выход которой подключен к фильтру 26 низких частот и счетчику 27. Выход фильтра 26 низких частот через ограничитель 28 подключен к входу "Числитель" аналогового делителя 29. Выход счетчика 27 через цифро-аналоговый преобразователь 30 и узел 31 выборки и хранения подключен к входу "Знаменатель" аналогового делителя 29. К управляющему входу узла 31 выборки и хранения подключен синхровыход приемно-усилительного блока 1, который к входу "Сброс" счетчика 27 подключен через моновибратор 32.

Возможны и иные реализации заявляемого устройства, отличающиеся иной реализацией входящих в него узлов (например, использованием цветного кинескопа, реализацией выходного каскада на транзисторах или тиристорах). В частности, формирователь парных импульсов может быть реализован на базе микро-ЭВМ, что позволит в нем использовать более совершенные алгоритмы преобразования информации.

Заявляемое устройство воспроизведения видеоинформации, 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 устройстве на монохромном кинескопе - один; в устройствах на цветном кинескопе - по меньшей мере два). Кадровые и строчные синхроимпульсы, подаваемые соответственно на генераторы кадровой 2 и основной строчной 3 разверток, обеспечивают в конечном счете формирование в кадровых 10 и строчных 12 отклоняющих катушках пилообразных токов кадровой строчной частоты. Под воздействием этих токов на экране кинескопа 5 его электронным лучом формируется чересстрочный либо построчный растр. А видеосигнал, поступающий с приемно-усилительного блока 1 на кинескоп 5, 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 5. Таким образом на экране кинескопа 5 воспроизводится передаваемое изображение. Но так как фронты, поступающих на кинескоп 5 видеоимпульсов, из-за ограниченной полосы пропускания канала связи, а также ограниченной разрешающей способности передающей телевизионной трубки имеют конечную длительность, то эта длительность, помноженная на постоянную скорость строчной развертки, дает на экране кинескопа 5 соответствующую зону нерезкости, даже если бы разрешающая способность кинескопа 5 была бы бесконечно большой. В заявляемом устройстве эту зону нерезкости предлагается уменьшать до величины, определяемой только разрешением кинескопа 5, т.е. примерно вдвое, путем полного останова луча на все время воспроизведения участков изображения с быстрыми изменениями яркости, для краткости называемых контурами. Такой результат достигается использованием дополнительной, так называемой корректирующей строчной развертки, которая в моменты воспроизведения контуров изображения формирует в строчных отклоняющих катушках 12 пилообразный ток, равный по величине, но противоположный по полярности (см. фиг. 3г) пилообразному току, формируемому в этих же отклоняющих катушках 12 генератором 3 основной строчной развертки (на фиг. 3д пунктирная линия). Поэтому во время воспроизведения контуров изображения результирующий отклоняющий ток (на фиг. 3д сплошной линией) в строчных отклоняющих катушках 12 остается постоянным, а электронный луч на экране кинескопа 5 останавливается. Но чтобы при этом отсутствовали геометрические искажения, т.е. все строки растра имели одинаковую длину, а все воспроизводимые на экране кинескопа 5 контуры изображения оставались на своих местах, в заявляемом устройстве предлагается сразу же после останова луча в следующий такой же по протяженности интервал времени луч по экрану кинескопа 5 перемещать уже с удвоенной скоростью (см. фиг. 3д). Поэтому по истечении интервала времени, равного удвоенной длительности фронтов (см. фиг. 3а) воспроизводимого изображения, сканируемый электронный луч выходит на позицию (см. фиг. 3д), которую он занимал бы при использовании только основной строчной развертки. Сигнал (фиг. 3в), необходимый для формирования в генераторе 9 корректирующей строчной развертки таких симметричных пилообразных импульсов (фиг. 3г), формируется в формирователе 8 парных импульсов, вид которых, вообще говоря, может быть различным в зависимости от используемой в генераторе 9 корректирующей строчной развертки схемы генератора пилообразного напряжения. Например, длительности обоих парных импульсов могут быть одинаковы и равны длительности входного импульса (фиг. 3б), формируемого в пороговом блоке 7, а моменты их появления должны соответствовать переднему и заднему фронтам входного импульса. Сложность здесь заключается в том, что импульсы абсолютной величины производной видеосигнала, формируемые в детекторе 6 контуров воспроизводимого изображения, имеют нестабильный размах (например, зависящий от контраста воспроизводимого изображения) и длительность (зависящую, например, от используемого источника информационного сигнала, т. е. от степени его совершенства). Поэтому длительность формируемых в пороговом блоке 7 импульсов (фиг. 36) постоянной величины может оказаться непостоянной. Но для обеспечения максимальной эффективности работы генератора 9 корректирующей строчной развертки необходимо, чтобы задний фронт переднего и передний фронт заднего из парных импульсов (фиг. 3в) совпадали. Эти обстоятельства должны учитываться при выборе конкретной реализации формирователя 8 парных импульсов.

На фиг. 2 приведен один из возможных вариантов согласования работы генераторов основной строчной 3 и корректирующей строчной 9 разверток, нагруженных на одни и те же отклоняющие катушки 12. Как видно, выходная лампа 14 генератора основной строчной развертки, демпфирующий диод 15, высоковольтный выпрямитель 16 и конденсатор вольтодобавки 17 подключены к автотрансформатору 18 обычным образом. А выходная лампа 13 (для простоты она может быть такой же, как и лампа 14, но лучше ее использовать менее мощную для улучшения температурного режима заявляемого устройства) по отношению к отклоняющим катушкам 12 подключена с коэффициентом трансформации, большим единицы. Это выгодно по нескольким соображениям: во-первых, паразитная выходная емкость лампы 13, подключаемая параллельно отклоняющим катушкам 12, при таком включении оказывается незначительной; во-вторых, импульсы напряжения во время обратного хода строчной развертки на аноде лампы 13 имеют малую величину; в-третьих, при таком включении легче согласовать по току режимы ламп 13 и 14.

Простейшая реализация формирователя 8 парных импульсов, изображенная на фиг. 4, работает следующим образом. В моновибраторах 20 и 21 передним и задним фронтами входного импульса (фиг. 3б) формируются импульсы одинакового размаха и одинаковой (постоянной) длительности. В вычитателе 19 из них формируется пара разнополярных импульсов (фиг. 3в). Несмотря на свою простоту, эта схема применительно к телевизионным приемникам позволяет получать вполне удовлетворительные результаты.

Более сложная реализация формирователя 8 парных импульсов, изображенная на фиг. 5, обеспечивает автоматическую регулировку длительности парных импульсов, поддерживая ее равенство длительности входных импульсов (т.е. эта схема более пригодна при использовании в прикладном телевидении, например, для воспроизведения изображений, передаваемых малогабаритными телевизионными камерами). Выходной парный импульс (фиг. 3в) здесь формируется так же, как и в предыдущем случае. А для авторегулировки их длительности логической схемой "И" 25 формируется импульс, соответствующий конъюнкции импульсов, формируемых моновибраторами 23, 24, и всеми остальными узлами длительность этого импульса стабилизируется на некотором минимальном уровне. Для этого на вторые входы моновибраторов подключена цепь отрицательной обратной связи, содержащая последовательно соединенные фильтр низких частот 26 и ограничитель 28. Чтобы величина этой обратной связи не зависела от числа контуров вдоль строки, в схему дополнительно введены аналоговый делитель, к входу которого "Числитель" подключен выход ограничителя 28, а к входу "Знаменатель" - последовательно включенные счетчик 27, цифро-аналоговый преобразователь 30 и узел 31 выборки и хранения. Моновибратор 32 в схему введен для того, чтобы в узле 31 выборки и хранения запоминалась бы аналоговая величина, пропорциональная числу контуров вдоль строки в самом конце прямого хода строчной развертки.

Введение в заявляемое устройство воспроизведения видеоинформации перечисленных в формуле изобретения отличительных признаков позволяет значительно упростить реализацию предложенного в прототипе принципа полного останова электронного луча на экране кинескопа на все время воспроизведения контуров изображения и тем самым примерно вдвое (конкретный выигрыш зависит от соотношения разрешающей способности используемого кинескопа и качества поступающей на приемно-усилительный блок исходной информации) увеличить горизонтальную резкость изображений, т.е. получить результаты, практически соответствующие предельной остроте зрения человека.

Использование: техника воспроизведения изображений на экране кинескопа. Сущность изобретения: в устройстве воспроизведения видеоинформации, содержащем приемно-усилительный блок, кадровый и строчный синхровыходы которого подключены соответственно к генератору кадровой развертки и к генератору основной строчной развертки, видеовыход приемно-усилительного блока подключен к кинескопу, к строчным и кадровым отклоняющим катушкам которого через свои выходные трансформаторы подключены выходные каскады генераторов кадровой развертки, основной сточной развертки и корректирующей строчной развертки, вход которой подсоединен к видеовыходу приемно-усилительного блока через последовательно соединенные детектор контуров воспроизводимого изображения и пороговый блок. Технический результат: повышение резкости контуров воспроизводимого изображения, простота реализации. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство воспроизведения видеоинформации, содержащее приемно-усилительный блок, кадровый и строчный синхровыходы которого подключены соответственно к генератору кадровой развертки и к генератору строчной развертки, видеовыход приемноусилительного блока подключен к кинескопу, к строчным и кадровым отклоняющим катушкам которого через свои выходные трансформаторы подключены выходные каскады генераторов кадровой и основной строчной развертки, а также генератор корректирующей строчной развертки, входом подсоединенный к видеовыходу приемно-усилительного блока через последовательно соединенные детектор контуров воспроизводимого изображения и пороговый блок, отличающееся тем, что выходной каскад генератора корректирующей строчной развертки подключен к первичной обмотке строчного выходного трансформатора генератора основной строчной развертки. 2. Устройство воспроизведения видеоинформации по п.1, отличающееся тем, что строчный выходной трансформатор выполнен в виде автотрансформатора. 3. Устройство воспроизведения видеоинформации по п.1 или 2, отличающееся тем, что в него введен формирователь парных импульсов, включенный между выходом порогового блока и входом генератора корректирующей строчной развертки. 4. Устройство воспроизведения видеоинформации по п.3, отличающееся тем, что в него введен, по меньшей мере, один корректор яркостных искажений, включенный между видеовыходом приемно-усилительного блока и кинескопом, причем к второму входу корректора яркостных искажений подключен выход формирователя парных импульсов.