СХЕМА ПОДЧЕРКИВАНИЯ КОНТУРОВ Российский патент 2002 года по МПК H04N5/208 

Область техники
Изобретение относится к схеме подчеркивания контуров, в которой из введенного аналогового цветового сигнала формируется цифровой видеосигнал с подчеркнутыми контурами и которая может применяться в цифровом устройстве отображения (например, устройстве отображения матричного типа), таком как плазменный дисплей (в дальнейшем именуемый сокращенно ПД) и жидкокристаллический дисплей (в дальнейшем именуемый сокращенно ЖКД), для показа цветовых видеосигналов с подчеркнутыми контурами.

Предшествующий уровень техники
В обычном устройстве отображения на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для получения высококачественного изображения и обеспечения высокочастотной коррекции применяется подчеркивание контуров. На фиг.1 представлена схема подчеркивания контуров, которая состоит из схемы 10 выделения Y/C, схемы 12 цветовой демодуляции, схемы выделения контуров, схем 16, 18 и 20 регулировки фазы, сумматора 22 и матричной схемы 24.

Схема 10 выделения Y/C выделяет сигнал яркости (Y) и сигнал цветности (С) из полного видеосигнала (например, полного цветового телевизионного сигнала), поступившего на вход 26, а схема 12 цветовой демодуляции выделяет сигнал Y, цветоразностный сигнал R-Y и цветоразностный сигнал B-Y из сигналов Y и С.

Схема 14 выделения контуров выделяет составляющую Ye контуров, являющуюся высокочастотной составляющей, на основании сумматора 22.

Матричная схема 24 осуществляет подготовку сигнала посредством добавления составляющей Ye контуров, соответственно, к сигналам R (красный), G (зеленый) и В (синий) на основе сигналов (Y+Ye), суммированных в сумматоре 22, при этом фазы сигналов (R-Y) и (B-Y) подвергаются регулировке в схемах 18 и 20 регулировки фазы. Матричная схема 24 формирует сигналы R+Ye, G+Ye и B+Ye в соответствии с представленными ниже уравнениями (1), (2) и (3). В результате подачи сигналов R+Ye, G+Ye и B+Ye в устройство на основе ЭЛТ с выходов 28r, 28g и 28b данное устройство показывает оконтуренные изображения.

(R-Y) + (Y+Ye) = R+Ye..., (1)
(G-Y) + (Y+Ye) = G+Ye..., (2)
(B-Y) + (Y+Ye) = B+Ye..., (3)
причем (G-Y) в уравнении (2) получают из приведенного в дальнейшем уравнения (4).

Если изображение с визуально выделенными контурами отображается устройством отображения матричного типа, работающим на цифровых видеосигналах (например, сигналах R, G, В), таким как ПД и ЖКД, то каждый сигнал (R+Ye), (G+Ye), (B+Ye), полученный на выходах 28r, 28g и 28b, показанных на фиг.1, поступает в устройство отображения после его преобразования в цифровую форму в схеме аналого-цифрового преобразования (АЦП). Однако, в этом известном решении, если на вход 26 поступает сигнал с большой амплитудой или в случае "большого" количества подчеркивания контуров (или коэффициента подчеркивания контуров, определение которого здесь не приводится, поскольку это, в конечном счете, одно и то же), то невозможно обеспечить верность работы в динамическом диапазоне схемы АЦП.

Например, если на вход 26 поступает сигнал с большой амплитудой, то при выводе сигнала в динамическом диапазоне схемы АЦП с выходов 28r, 28g, 28b, как показано в левой части фиг.2(а), отсекаются сигналы, превышающие максимальное значение опорного напряжения преобразования VRT (например, 5 В) для этого динамического диапазона, как видно в правой части фиг.2(а), что приводит к градационным искажениям белого, или отсекаются сигналы со значением опорного напряжения преобразования VRT ниже минимального значения (например, 3 В) для этого динамического диапазона, что приводит к градационным искажениям черного.

В случае "большого" количества подчеркивания контуров схемой 14 выделения контуров отсекаются сигналы выше динамического диапазона схемы АЦП, как показано в левой части фиг.2(b), что вызывает градационные искажения белого, или отсекаются сигналы ниже минимального значения опорного напряжения преобразования VRB, что вызывает градационные искажения черного.

Для решения перечисленных выше проблем заявителем данного изобретения одновременно в отдельной заявке предложена схема подчеркивания контуров, изображенная на фиг.3. В ней за счет формирования сигнала Y после преобразования аналоговых цветовых видеосигналов в цифровые сигналы в схеме АЦП и получения цифровых видеосигналов с подчеркнутыми контурами посредством добавления составляющей контуров, выделенной из сигнала Y к цифровым цветовым видеосигналам, снятым с выхода схемы АЦП, составляющая подчеркивания контуров не выходит за пределы динамического диапазона АЦП.

Однако, если в схему подчеркивания контуров вводится схема обработки сигналов, предназначенная для обработки, такой как преобразование числа элементов, гамма-коррекции и т.п., то эффект подчеркивания контуров уменьшается вдвое в зависимости от расположения этой схемы обработки сигналов.

Например, как показано на фиг.3, проблемы возникают, если схема 35 обработки сигналов, предназначенная для выполнения преобразования числа элементов изображения и гамма-коррекции, введена после сумматоров 34r, 34g и 34b контуров.

Схема, изображенная на фиг.3, содержит схемы АЦП 30r, 30g и 30b, первую схему 31 регулировки фазы, состоящую из памяти 31r, 31g и 31b строк, вторую схему 33 регулировки фазы, сумматоры 34r, 34g и 34b контуров, схему 35 обработки сигналов, схему 36 формирования сигнала Y, схему 38 выделения контуров, регулятор 40 усиления составляющей контуров и схему 42 умножения на коэффициент.

Аналоговые сигналы R, G, В, поступившие на входы 44r, 44g и 44b, преобразуются в цифровые сигналы в схемах АЦП 30r, 30g и 30b, подвергаются регулировке фазы в первой и второй схемах 31 и 33 регулировки фазы и подаются в сумматоры 34r, 34g и 34b контуров. Схема формирования сигнала Y вырабатывает сигнал Y из цифровых сигналов R, G и В, схема 38 выделения контуров выделяет составляющую контуров из сигнала Y и подает выделенную составляющую в сумматоры 34r, 34g и 34b контуров через регулятор 40 усиления и схему 42 умножения на коэффициент, прибавляя ее к исходным сигналам R, G, В. Цифровые сигналы R, G, В, с подчеркнутыми в сумматорах 34r, 34g и 34b контурами подвергаются обработке, такой как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция и т.п., в схеме 35 обработки сигналов, после чего сигналы подаются в устройство отображения через выходы 86r, 86g и 86b и отображаются как оконтуренные изображения.

При этом сумматоры 34r, 34g и 34b контуров добавляют составляющие контуров, как показано на той же фигуре (b), снятые с умножителей 84r, 8g и 84b схемы 42 умножения на коэффициент, к входным сигналам R, G, В, как показано на фиг.4(а), снятым со второй схемы 33 регулировки фазы, вырабатывая выходные сигналы R, G, В с подчеркнутыми контурами, как показано на той же фигуре (с), однако эффект подчеркивания контуров уменьшается вдвое в следующей схеме 35 обработки сигналов.

Далее со ссылками на фиг.5 и 6 описывается, каким образом эффект подчеркивания контуров уменьшается вдвое.

На фиг.5 показан случай, когда для согласования числа выборок элементов изображения с числом отображаемых элементов изображения выполняется преобразование числа элементов изображения, и если преобразование скорости выполняется посредством уменьшения числа выборок элементов изображения на 1/2, как показано на фиг.(b), по сравнению с исходным числом, показанным на фиг. (а), то сигналы на выходах 86r, 86g и 86b имеют форму, показанную на фиг. (с). Поскольку такой выходной сигнал вызывает, как показано на фиг.5, разность перепада, что приводит к отклонению от линейности, а также отличается от исходного сигнала в смысле симметрии отрицательного и положительного выбросов, то при показе изображения в устройстве отображения возникает проблема, состоящая в том, что даже несмотря на то, что подчеркивание контуров выполняется, его эффект уменьшается вдвое, а это придает изображениям неестественность. На фиг. 5(b) и (с) S1-S4 обозначают точки выборки, U1 - размер отрицательного выброса и 01 - размер положительного выброса.

На фиг.6 показан случай, когда применяется гамма-коррекция для коррекции характеристик изображения в устройстве отображения, если при гамма-коррекции используются сигналы ввода-вывода, показанные на той же фиг.(b), для исходного сигнала, показанного на фиг.(а), то сигналы на выходах 86r, 86g и 86b имеют форму, показанную на фиг.(с). Как видно на фиг.6(с), поскольку отрицательный и положительный выбросы приобрели значение, совершенно отличное от показанных на фиг.(а), это приводит к отклонениям составляющей подчеркивания контуров, и эффект подчеркивания контуров уменьшается вдвое. На фиг. 6(с) U2 показывает размер отрицательного выброса, а 02 - размер положительного выброса.

Настоящее изобретение нацелено на решение перечисленных выше проблем посредством реализации схемы подчеркивания контуров, которая позволяет предотвратить уменьшение вдвое эффекта подчеркивания контуров в результате введенной схемы обработки сигналов, а также получать в цифровом устройстве отображения оконтуренное изображение без градационных искажений белого или черного, имеющих место в известной схеме подчеркивания контуров, изображенной на фиг. 1, когда вводится сигнал с большой амплитудой и при большом количестве подчеркивания контуров.

Краткое изложение сущности изобретения
Предложенная схема подчеркивания контуров отличается тем, что содержит схему аналого-цифрового преобразования (АЦП), предназначенную для преобразования аналоговых цветовых видеосигналов (например, сигналов R, G, В) в цифровые цветовые видеосигналы, схему обработки сигналов, предназначенную для выполнения обработки сигналов, такой как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция и т. п. на выходном сигнале схемы АЦП, схему формирования сигнала Y, предназначенную для формирования сигнала Y из выходного сигнала схемы обработки сигналов, схему выделения контуров, предназначенную для выделения составляющей контуров из сформированного сигнала Y, и сумматор контуров, предназначенный для формирования сигнала с подчеркнутыми контурами посредством добавления выделенной составляющей контуров к выходному сигналу схемы обработки сигналов.

Поскольку сигнал Y формируется после преобразования аналоговых цветовых видеосигналов в цифровой сигнал в схеме АЦП, и составляющая контуров, выделенная из этого сигнала Y, добавляется к цифровым цветовым видеосигналам, полученным из схемы обработки сигналов, составляющая подчеркивания контуров не выходит за рамки динамического диапазона схемы АЦП, как в известном решении. По этой причине, если даже на вход предложенной схемы подчеркивания контуров поступают аналоговые цветовые видеосигналы с большой амплитудой, и даже при увеличении количества подчеркивания контуров сигнал, поступивший в цифровое устройство отображения с выхода предложенной схемы подчеркивания контуров, даст оконтуренное изображение без градационных искажений белого или черного. Кроме того, сумматор контуров размещен после схемы обработки сигналов и добавляет составляющую контуров к цифровым видеосигналам после выполнения обработки сигналов, такой как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция, и т.п., без воздействия на составляющую контуров со стороны обработки сигналов, такой как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция и т.п., что предотвращает уменьшение эффекта подчеркивания контуров вдвое.

Схема формирования сигнала Y не ограничена формированием сигнала из выходного сигнала схемы обработки сигналов, а может также формировать сигнал Y из выходного сигнала схемы АЦП.

Схема обработки сигналов может быть выполнена из двух схем обработки сигналов, состоящих из схемы преобразования числа элементов изображения и схемы выполнения гамма-коррекции, и может быть схемой обработки сигналов, одна сторона которой выполняет преобразование числа элементов изображения, а другая - гамма-коррекцию.

Также, для обеспечения возможности показа изображений с подчеркнутыми контурами в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении посредством сложения составляющих вертикальных контуров и вертикальных контуров в видеосигналах, схема выделения контуров содержит первую и вторую память строк, схему выделения вертикальных контуров, схему установки частоты подчеркивания контуров, схему выделения горизонтальных контуров и схему синтеза контуров.

Кроме того, для упрощения конфигурации схемы установки частоты подчеркивания контуров, она содержит четыре соединенных последовательно элемента задержки на 1 точку растра, при этом со второго элемента задержки на 1 точку растра снимается Y сигнал с задержкой на 2 точки растра, а с четвертого элемента задержки на 1 точку снимается сигнал Y с задержкой на 4 точки растра.

Чтобы исключить влияния шумов, в схему выделения контуров включен блок кольцевого сердечника для подавления составляющей контуров ниже установленного уровня.

Для увеличения количества подчеркивания контуров предусмотрены регулятор усиления, регулирующий размер составляющей контуров, выделенной в схеме выделения контуров, и схема умножения на коэффициент, выдающая в сумматор контуров выходные сигналы, умноженные на коэффициенты Kr, Kg и Kb, которые меньше 1.

Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает функциональную схему известной схемы подчеркивания контуров;
фиг. 2 иллюстрирует проблемы, возникающие в случае, когда сигнал, полученный в схеме по фиг.1, подвергается АЦП и выводится в цифровое устройство отображения, при этом на фиг.2(а) показано возникновение градационных искажений белого и черного при поступлении сигнала большой амплитуды, а на фиг. 2(b) показано возникновение градационных искажений белого и черного при увеличении количества подчеркивания контуров;
фиг.3 изображает функциональную схему варианта, в котором схема обработки сигналов введена после схемы подчеркивания контуров, предложенной заявителем данного изобретения в отдельной заявке, в которой эффект подчеркивания контуров уменьшается вдвое;
фиг. 4 изображает форму сигналов на входе и выходе сумматоров 34r, 34g и 34b контуров, показанных на фиг.3: (а) - форма сигнала, введенного из второй схемы регулировки фазы; (b) - форма составляющей контуров, введенной из схемы 42 умножения на коэффициент, и (с) - форма выходного сигнала с подчеркнутыми контурами;
фиг. 5 изображает формы сигналов, поясняющие преобразование числа элементов изображения схемой 35 обработки сигналов на фиг.3: (а) - форма сигнала на входе; (b) - точка выборки, когда число элементов изображения устанавливается на 1/2, и (с) - форма выходного сигнала;
фиг. 6 изображает формы сигналов, иллюстрирующие гамма-коррекцию, выполняемую схемой 35 обработки сигналов на фиг.3: (а) - форма сигнала на входе; (b) - характеристики ввода-вывода для гамма-коррекции и (с) - форма выходного сигнала;
фиг. 7 изображает функциональную схему примерного варианта предложенной схемы подчеркивания контуров;
фиг. 8 изображает функциональную схему, иллюстрирующую примерный вариант схемы формирования сигнала Y, показанной на фиг.7;
фиг. 9 изображает функциональную схему, иллюстрирующую примерный вариант схемы выделения контуров, показанной на фиг.7;
фиг.10 иллюстрирует характеристики блока кольцевого сердечника, показанного на фиг.5;
фиг.11 показывает формы сигналов, относящихся к подчеркиванию контуров в горизонтальном направлении, где (а) - форма сигнала на фиг.9, (b) - форма сигнала на фиг.9, (с) - форма сигнала по фиг.9, (d) - форма сигнала на фиг.9 и (е) - форма сигнала составляющей в горизонтальном направлении на выходе, показанном на фиг.7;
фиг.12 показывает формы сигналов, относящихся к подчеркиванию контуров в горизонтальном направлении, где (а) - форма сигнала на фиг.9, (b) - форма сигнала на фиг.9, (с) - форма сигнала на фиг.9, (d) - форма сигнала на фиг. 9 и (e) - форма сигнала составляющей в вертикальном направлении на выходе 86r, показанном на фиг.9.

Описание предпочтительного варианта реализации изобретения
В дальнейшем будет представлено подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.7 показан один из вариантов осуществления изобретения, причем часть, аналогичная фиг.3, имеет те же обозначения.

На фиг.7 использованы следующие обозначения: 30r, 30g и 30b - схемы АЦП, 37 - схема преобразования числа элементов изображения, как пример схемы обработки сигналов, 31 - первая схема регулировки фазы, состоящая из памяти 31r, 31g, 31b строк, 39 - схема гамма-коррекции, как другой пример схемы обработки сигналов, 33 - вторая схема регулировки фазы, 34r, 34g и 34b - сумматоры контуров, 36 - схема формирования сигнала Y, 38 - схема выделения контуров, 40 - регулятор усиления и 42 - схема умножения на коэффициент.

В схемах АЦП 30r, 30g и 30b, соответственно, аналоговые сигналы R, G, В, поступившие на входы 44r, 44g и 44b, преобразуются, соответственно, в цифровые сигналы R, G, В с 8-битным разрешением.

Схема 37 преобразования числа элементов изображения вырабатывает сигналы для выполнения преобразования числа элементов изображения на выходных сигналах схем АЦП 30r, 30g и 30b.

Под преобразованием числа элементов изображения подразумевается обработка в целях согласования числа выборок элементов изображения с числом отображаемых элементов изображения, при этом обработка сигналов состоит в преобразовании скорости числа выборок цифровых сигналов R, G, В на выходе схем АЦП 30r, 30g и 30b.

Памяти 31r, 31g и 31b строк в первой схеме 31 регулировки фазы выдают выходной сигнал схемы 37 преобразования числа элементов изображения и сигнал с задержкой на 1 строку.

Схема 39 гамма-коррекции выполняет гамма-коррекцию на выходном сигнале первой схемы 31 регулировки фазы. Под гамма-коррекцией подразумевается обработка сигнала, направленная на коррекцию характеристик устройства отображения. Вторая схема 33 регулировки фазы осуществляет регулировку фазы выходного сигнала схемы 39 гамма-коррекции и подает его на вход одной стороны сумматоров 34r, 34g и 34b контуров.

Регулировка фазы, выполняемая первой схемой 31 и второй схемой 33 регулировки фазы, состоит в регулировке разности задержки между задержкой, необходимой для гамма-коррекции в схеме 39 гамма-коррекции, и задержкой, необходимой для обработки сигналов в регуляторе 40 усиления и схеме 42 умножения на коэффициент.

Схема 36 формирования сигнала Y вырабатывает сигнал Y (яркости) из цифровых сигналов R, G и В, поступивших из схем АЦП 30r, 30g и 30b. В схеме 36 формирования сигнала Y используется, например, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с функцией таблицы преобразования, при этом сигналы Y формируются путем сложения сигналов R, G, В при коэффициенте смешивания, установленном NTSC (Национальным комитетом системы телевидения), чтобы удовлетворить приведенное ниже уравнение (5), или путем получения приблизительного значения сигнала Y, удовлетворяющего представленному ниже уравнению (6), с помощью добавления сдвига бит, как показано на фиг.8.

Y = (0,3 • R) + (0,59 • G) + (0,11 • В)... (5)
Y = 0,3125 • R + 0,5625 x G + 0,1250 • В... (6)
Схема 38 выделения контуров выделяет составляющую контуров из сигнала Y, сформированного в схеме 36 формирования сигнала Y. Более детально схема 38 выделения контуров показана на фиг.9.

На фиг. 9 использованы следующие обозначения: 46 - вход сигнала Y, 48 и 50 - первая и вторая памяти строк, реализованные в форме элементов задержки на 1 строку, 52 - схема выделения вертикальных контуров, 54 - схема установки частоты подчеркивания контуров, 56 - схема выделения горизонтальных контуров, 58 - регулятор усиления составляющей вертикальных контуров, 60 - регулятор усиления составляющей горизонтальных контуров, 62 - схема синтеза контуров, 64 - блок кольцевого сердечника и 66 - регулятор усиления.

Первая и вторая памяти 48 и 50 строк формируют из сигнала Y, поступившего на вход 46, сигнал Y, задержанный последовательно на 1 строку (1 строку развертки).

Схема 52 выделения вертикальных контуров содержит сумматор, в котором поступивший на вход 46 сигнал Y складывается с сигналом Y, задержанным на 2 строки, снятым со второй памяти 50 строк, умножитель 70, в котором выходной сигнал сумматора 68 умножается на коэффициент (1/4), умножитель 72, в котором сигнал Y, задержанный на 1 строку, снятый с первой памяти строк 48, умножается на коэффициент (1/2), и вычитатель 74, в котором выходной сигнал указанного умножителя 70 вычитается из выходного сигнала умножителя 72.

Схема 54 установки частоты подчеркивания контуров устанавливает частоту подчеркивания контуров на определенную частоту (например, 1/2 частоты выборки Fs) и конкретно, как показано на фиг.5, имеет 5 отводов, образованных четырьмя элементами D1-D4 задержки на 1 точку растра, которые последовательно задерживают сигнал Y с выхода первой памяти 48 строк на 1 точку растра (1 элемент изображения). Каждый из указанных элементов D1-D4 задержки на 1 точку растра представляет собой, например, триггер задержки (D-FF). Однако схема 54 установки частоты подчеркивания контуров не ограничена вариантом с пятью отводами и может также содержать 7 отводов, состоящих, соответственно, из шести последовательно соединенных элементов D1-D6 задержки на 1 точку растра.

Схема 56 выделения горизонтальных контуров содержит сумматор 76, в котором складываются сигнал Y из первой памяти строк и сигнал Y, задержанный на 4 точки растра, из четвертого элемента D4 задержки на 1 точку растра, умножитель 78 для умножения выходного сигнала сумматора 76 на коэффициент (1/4), умножитель 80 для умножения сигнала Y, задержанного на 2 точки растра, из второго элемента D2 задержки на 1 точку растра, на коэффициент (1/2), и вычитатель 82 для вычитания выходного сигнала умножителя 78 из выходного сигнала умножителя 80.

Регулятор 58 усиления умножает составляющую вертикальных контуров, выделенную схемой 52 выделения вертикальных контуров, на переменный коэффициент Kv.

Регулятор 60 усиления умножает составляющую горизонтальных контуров, выделенную схемой 56 выделения горизонтальных контуров, на переменный коэффициент Kh.

Схема 62 синтеза контуров синтезирует составляющие контуров, полученные, соответственно, из регуляторов 58 и 60 усиления.

Блок 64 кольцевого сердечника устраняет шумы и незначительные составляющие контуров из составляющих контуров, полученных из схемы 62 синтеза контуров, и подавляет те составляющие контуров, которые ниже определенного уровня, в этих введенных составляющих. Блок 64 кольцевого сердечника может быть реализован, например, с характеристиками ввода-вывода, показанными на фиг. 10. В частности, если составляющая контуров, введенная из схемы 62 синтеза контуров, положительная и больше 0, то к исходным составляющим прибавляется -δ (δ - положительная постоянная), если она отрицательная и меньше 0, то к исходным составляющим прибавляется +δ, а если результат операции больше -δ и меньше +δ, то выход устанавливается на 0.

Регулятор 66 усиления выдает на выход 88 результат умножения составляющих контуров, снятых с выхода блока 64 кольцевого сердечника, на переменный коэффициент k1.

Регулятор 40 усиления умножает составляющие контуров, снятые со схемы 38 выделения контуров, на переменный коэффициент k2.

В случае необходимости один из регуляторов 66 и 40 усиления может быть исключен (например, 66).

Схема 42 умножения на коэффициент состоит из умножителей 84r, 84g и 84b, которые вырабатывают составляющие контуров Yer, Yeg и Yeb для R, G, В посредством умножения составляющей контуров, полученной из регулятора усиления 40, на коэффициенты Кr, Kg и Kb. Коэффициенты Кr, Kg и Kb установлены на значения 0,3125, 0,5625 и 0,1250 (хотя эти значения и не являются ограничительными), такие же как значения коэффициентов для R, G, В (фиг.8), используемые при формировании сигнала Y в схеме 36 формирования сигнала Y, посредством добавления сдвига бит.

Сумматоры контуров 34r, 34g и 34b прибавляют составляющие контуров Yer, Yeg, Yeb, полученные из умножителей 84r, 84g и 84b, к сигналам R, G, В, полученным из второй схемы регулировки фазы, и выдают сигнал в устройство отображения с выходов 86r, 86g и 86b.

Для лучшего понимания принципа работы устройства поясним сущность работы, которая заключается в следующем.

(1) Как показано на фиг.3, аналоговые сигналы R, G, и В, поступившие на входы 44r, 44g и 44b, преобразуются в 8-битные цифровые сигналы R, G, В в схемах АЦП 30r, 30g и 30b, подвергаются преобразованию числа элементов изображения в схеме 37 преобразования числа элементов изображения, регулировке фазы в первой схеме 31 регулировки фазы, гамма-коррекции в схеме 39 гамма-коррекции, регулировке фазы во второй схеме 33 регулировки фазы и подаются на выход одной стороны сумматоров 34r, 34g и 34b контуров.

(2) Схема 36 формирования сигнала Y формирует сигналы Y из цифровых сигналов R, G, В, поступивших из схем АЦП 30r, 30g и 30b.

Например, схема 36 формирования сигнала Y вырабатывает сигналы Y из цифровых сигналов R, G, В путем добавления сдвига бит с помощью схемы, показанной на фиг.8.

(3) Схема 38 выделения контуров выделяет из сигналов Y составляющие контуров, состоящие из составляющей горизонтальных контуров и составляющей вертикальных контуров. Функция выделения составляющих контуров, выполняемая этой схемой 38 выделения контуров, поясняется ниже со ссылкой на фиг.9.

(3а) Функция выделения составляющей горизонтальных контуров, являющейся высокочастотной составляющей сигнала Y в горизонтальном направлении, поясняется со ссылкой на фиг.11.

Вертикальные пунктирные линии S1, S2, S3, S4, S5 на фиг.11 показывают точки выборки каждого элемента изображения последовательно в горизонтальном направлении вдоль линии развертки, включающих элементы изображения обрабатываемого объекта.

Если сигнал Y из второго элемента D2 задержки на одну точку в схеме 54 установки частоты подчеркивания контуров имеет форму, показанную на фиг. 11(а), то сигнал на выходе умножителя 80 схемы 56 выделения горизонтальных контуров имеет форму, изображенную на фиг. 11(b), и подается на сторону "плюс" вычитателя 82.

Сигнал Y из первой памяти 48 строк складывается с сигналом Y из четвертого элемента D4 задержки на 1 точку растра в составе схемы 54 установки напряжения подчеркивания контуров в сумматоре 76 схемы 56 выделения горизонтальных контуров, умножается на 1/4 в умножителе 78 и подается на сторону "минус" вычитателя в виде сигнала, показанного на фиг.11(с). Y сигналы, обработанные вычитателем 82, умножаются на коэффициент Kh в регуляторе усиления и подаются на один вход схемы 62 синтеза контуров в виде сигнала, показанного на фиг.11(d).

(3b) Далее описываются функции выделения составляющей вертикальных контуров, являющейся высокочастотной составляющей сигнала Y в вертикальном направлении, со ссылкой на фиг.12.

Вертикальные пунктирные линии S1, S2, S3 на фиг.12 означают элементы изображения на трех линиях развертки: линии развертки, содержащей элементы изображения в объекте обработки, и линиях развертки впереди и сзади, и показывают точки выборки трех элементов изображения по порядку в вертикальном направлении, включающем элементы изображения в обрабатываемом объекте.

Когда сигнал Y задержан на 1 строку в первой памяти 48 строк и становится сигналом как показано на фиг.12(а), то из умножителя 72 схемы 52 выделения вертикальных контуров выходит сигнал такой формы, как показано на той же фигуре, и подается на сторону "плюс" вычитателя 74.

Сигнал Y на входе 46 складывается с сигналом Y, задержанным на 2 строки, из второй памяти 50 строк в сумматоре 68 схемы выделения вертикальных контуров, умножается на 1/4 в умножителе 70, и как показано на фиг.12(с), подается на сторону "минус" вычитателя 74. Y сигналы после обработки в вычитателе 74 умножаются на коэффициент Kv в регуляторе 58 усиления и подаются на вход схемы 62 синтеза контуров как сигнал, показанный на фиг.9.

(3с) Сигнал, представляющий составляющую горизонтальных контуров, и сигнал, представляющий составляющую вертикальных контуров, подвергаются синтезу в схеме 62 синтеза контуров, блок 64 кольцевого сердечника подавляет ту составляющую контуров, уровень которой ниже некоторого установленного уровня, исключает влияния шумов, уровень сигнала регулируется посредством умножения на коэффициент K1 в регуляторе усиления, и сигнал выдается на выход 88, умножается на коэффициент K1 в регуляторе усиления 66 для регулировки уровня.

(4) Составляющая контуров с выхода 88 подвергается регулировке уровня посредством умножения на коэффициент K2 в регуляторе 40 усиления, умножается на коэффициенты Кг, Kg и Kb в умножителях 84r, 84g и 84b, в результате чего она превращается в составляющие контуров Yer, Yeg, Yeb для R, G, В, которые подаются на вход соответствующих сумматоров 34r, 34g, 34b контуров. Это позволяет увеличить количество подчеркивания контуров.

(5) Цифровые сигналы R, G, В из второй схемы 33 регулировки фазы и составляющие контуров Yer, Yeg, Yeb из умножителей 84r, 84g и 84b схемы умножения на коэффициент складываются в сумматорах 34r, 34g и 34b и выдаются в устройство отображения через выходы 84r, 84g и 84b, в результате чего отображается оконтуренное изображение.

При этом составляющие в горизонтальном направлении сигналов (R+Yer) на выходе 86r имеют вид, показанный на фиг.11(с), а составляющие в вертикальном направлении имеют вид, показанный на фиг.12(e). Rh и Rv, показанные штрих-пунктиром на фиг.11(e) и 12(e), представляют составляющие в горизонтальном направлении и составляющие в вертикальном направлении сигналов R на выходе второй схемы 33 регулировки фазы.

Аналогичным образом, составляющие в горизонтальном направлении и составляющие в вертикальном направлении сигналов (G+Yeg) и (B+Yeb) на выходах 86g и 86b становятся подобными составляющим в горизонтальном направлении и составляющим в вертикальном направлении сигналов (R+Yer) на выходе 86r.

(6) Как уже отмечалось выше, поскольку сигнал Y формируется после преобразования аналоговых сигналов R, G, В в цифровые сигналы R, G, В в схемах АЦП 30r, 30g и 30b, и составляющие контуров, выделенные из сигнала Y, прибавляются к исходным цифровым сигналам R, G, В, составляющие подчеркивания контуров не выходят на пределы динамического диапазона схем аналого-цифрового преобразования, как это имеет место в известном решении, показанном на фиг. 1. По этой причине, даже если аналоговые сигналы R, G, В, на входе предложенной схемы подчеркивания контуров являются сигналами с большой амплитудой, или даже при увеличении количества подчеркивания контуров, в изображении, формируемом устройством отображения, работающем на цифровых сигналах R, G, В, не возникает градационных искажений ни белого, ни черного.

(7) Кроме того, поскольку составляющие контуров Yer, Yeg, Yeb добавляются к цифровым сигналам R, G, В после выполнения обработки сигналов по преобразованию числа элементов изображения и гамма-коррекции, за счет размещения сумматоров 34r, 34g и 34b после схемы 37 преобразования числа элементов изображения и схемы 39 гамма-коррекции, исключатся воздействия на составляющие контуров со стороны преобразования числа элементов и гамма-коррекции, как показано на фиг.5 и 6, что позволяет предотвратить уменьшение вдвое эффекта подчеркивания контуров.

В данном варианте количество подчеркивания контуров для R, G, В можно увеличить посредством умножения выходного сигнала на коэффициенты Кr, Kg и Kb меньше 1 (Kr+Kg+Kb=l) в регуляторе 40 усиления для регулировки размера составляющей контуров, выделенной схемой 38 выделения контуров, и включения схемы 42 умножения на коэффициент перед сумматорами 34r, 34g и 34b контуров. Однако, это не является ограничительным признаком изобретения, и можно обойтись без регулятора 40 усиления и схемы 42 умножения на коэффициент и подавать выходной сигнал схемы 38 выделения контуров непосредственно в сумматоры 34r, 34g и 34b контуров.

В этом варианте осуществления изобретения, чтобы исключить влияния шумов, в схеме 38 выделения контуров предусмотрен блок 64 кольцевого сердечника, подавляющий составляющие, уровень которых ниже определенного уровня, на выходе схемы синтеза контуров, однако, это также не является ограничительным признаком изобретения, и можно обойтись без блока 64 кольцевого сердечника.

Схема 38 выделения контуров состоит из первой и второй памяти 48 и 50 строк, схемы 52 выделения вертикальных контуров, схемы 54 установки частоты подчеркивания контуров, схемы 56 выделения горизонтальных контуров, регуляторов 58 и 60 усиления и схемы 62 синтеза контуров, которая синтезирует составляющие вертикальных и горизонтальных контуров, однако, это также не ограничивает изобретение, и схема 38 выделения контуров может состоять из, по меньшей мере, схемы 54 установки частоты подчеркивания контуров и схемы 56 выделения горизонтальных контуров для формирования составляющих горизонтальных контуров.

Схема обработки сигналов в этом варианте состоит из схемы преобразования числа элементов изображения и схемы гамма-коррекции, последовательно подсоединенных к выходу схемы АЦП, в результате чего схема формирования сигнала Y вырабатывает сигнал Y из выходного сигнала схемы преобразования элементов изображения, но это также не является ограничительным признаком изобретения.

Например, схема обработки сигналов может состоять из схемы гамма-коррекции и схемы преобразования числа элементов изображения, последовательно подсоединенных к выходу схемы АЦП, при этом схема формирования сигнала Y будет вырабатывать сигналы Y из выходного сигнала схемы гамма-коррекции.

Или же схема обработки сигналов может состоять из схемы гамма-коррекции на одной стороне и схемы преобразования числа элементов изображения на другой стороне и присоединяться к выходу схемы АЦП, при этом схема формирования сигнала Y будет формировать сигнал Y из выходного сигнала схемы АЦП, или из выходного сигнала схемы гамма-коррекции, или из выходного сигнала схемы преобразования числа элементов изображения.

Промышленная применимость
Как уже было сказано выше, схема подчеркивания контуров согласно изобретению может использоваться для получения высококачественного изображения с визуально выделенными контурами из введенных аналоговых цветовых сигналов в цифровом устройстве отображения (например, матричного типа), например, ПД, ЖКД и т.п. Кроме того, в случае добавления схемы обработки сигналов, выполняющей преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекцию и т.п., схема подчеркивания контуров используется для предотвращения уменьшения вдвое эффекта подчеркивания контуров.

Изобретение относится к формированию цифрового видеосигнала. Его использование в цифровых устройствах отображения позволяет получить технический результат в виде отображения оконтуренного изображения без градационных искажений белого и черного. Этот технический результат достигается благодаря тому, что схема содержит элементы, осуществляющие обработку компонент R, G, В цифровых цветовых сигналов для выделения составляющей контуров и добавления ее к выходному сигналу. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Схема подчеркивания контуров, отличающаяся тем, что содержит схему аналого-цифрового преобразования (АЦП), предназначенную для преобразования аналоговых цветовых видеосигналов R, G, В в цифровые цветовые видеосигналы R, G, В, схему обработки сигналов, предназначенную для выполнения обработки сигналов, такой, как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция, схему формирования сигнала Y (яркости), предназначенную для формирования сигнала Y посредством сложения значений, умноженных на соответствующие коэффициенты Кr, Kg и Kb, и цифровых сигналов R, G, В из упомянутой схемы обработки сигнала, соответственно, схему выделения контуров, предназначенную для выделения составляющей контуров из сигнала Y, сформированного упомянутой схемой формирования сигнала Y, сумматор контуров для формирования цветовых цифровых видеосигналов с подчеркнутыми контурами посредством сложения составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, с выходным сигналом упомянутой схемы обработки сигналов в устройстве воспроизведения изображения, и включенные между схемой выделения контуров и сумматором контуров регулятор усиления составляющей контуров, предназначенный для регулировки размера составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, и схема умножения на коэффициент для умножения сигнала на выходе регулятора усиления составляющих контуров на коэффициенты Кr, Kg и Kb меньше 1, на которые умножались сигналы R, G, В в схеме формирования сигнала Y, и выдачи его в сумматор контуров. 2. Схема подчеркивания контуров, отличающаяся тем, что содержит схему АЦП, предназначенную для преобразования аналоговых цветовых видеосигналов R, G, В в цифровые цветовые видеосигналы R, G, В, схему преобразования числа элементов изображения, предназначенную для выполнения преобразования числа элементов изображения на выходном сигнале схемы АЦП, схему гамма-коррекции, предназначенную для выполнения гамма-коррекции на выходном сигнале схемы преобразования числа элементов изображения, схему формирования сигнала Y, предназначенную для формирования сигнала Y посредством сложения значений, умноженных на соответствующие коэффициенты Kr, Kg и Kb, и цифровых сигналов R, G, В из схемы АЦП, соответственно, схему выделения контуров, предназначенную для выделения составляющей контуров из сигнала Y, сформированного схемой формирования сигнала Y, сумматор контуров, предназначенный для формирования цифровых цветовых видеосигналов с подчеркнутыми контурами посредством добавления составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, к выходному сигналу схемы обработки сигналов, и включенные между схемой выделения контуров и сумматором контуров регулятор усиления составляющей контуров, предназначенный для регулировки размера составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, и схема умножения на коэффициент для умножения сигнала на выходе регулятора усиления составляющих контуров на коэффициенты Kr, Kg и Kb меньше 1, на которые умножались сигналы R, G, В в схеме формирования сигнала Y, и выдачи его в сумматор контуров. 3. Схема подчеркивания контуров, отличающаяся тем, что содержит схему АЦП, предназначенную для преобразования аналоговых цветовых видеосигналов R, G, В в цифровые цветовые видеосигналы R, G, В, схему преобразования числа элементов изображения, предназначенную для выполнения преобразования числа элементов изображения на выходном сигнале схемы АЦП, схему гамма-коррекции, предназначенную для выполнения гамма-коррекции на выходном сигнале схемы преобразования числа элементов изображения, схему формирования сигнала Y, предназначенную для формирования сигнала Y посредством сложения значений, умноженных на соответствующие коэффициенты Кr, Kg и Kb, и цифровых сигналов R, G, В из схемы АЦП, соответственно, схему выделения контуров, предназначенную для выделения составляющей контуров из сигнала Y, сформированного схемой формирования сигнала Y, сумматор контуров, предназначенный для формирования цифровых цветовых видеосигналов с подчеркнутыми контурами посредством добавления составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, к выходному сигналу схемы обработки сигналов в устройстве воспроизведения изображений, и включенные между схемой выделения контуров и сумматором контуров регулятор усиления составляющей контуров, предназначенный для регулировки размера составляющей контуров, выделенной схемой выделения контуров, и схема умножения на коэффициент для умножения сигнала на выходе регулятора усиления составляющих контуров на коэффициенты Kr, Kg и Kb меньше 1, на которые умножались сигналы R, G, В в схеме формирования сигнала Y, и выдачи его в сумматор контуров. 4. Схема подчеркивания контуров по любому из пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что содержит схему выделения вертикальных контуров, предназначенную для выделения составляющих вертикальных контуров на основании сигналов Y, сформированных схемой формирования сигнала Y, состоящей из первой и второй памяти строк, предназначенных для последовательной задержки на одну строку, и сигнала Y, сформированного схемой формирования сигнала Y, и соответственно задержанных сигналов Y из первой и второй памяти строк, схему установки частоты подчеркивания контуров, предназначенную для формирования двух видов задержанных сигналов Y для установки частоты подчеркивания контуров на основании сигналов Y, задержанных первой памятью строк, причем, по меньшей мере, четыре элемента задержки на 1 точку растра соединены последовательно, схема установки частоты подчеркивания контуров выполнена с возможностью формирования двух видов задержанных сигналов Y для установки частоты подчеркивания контуров, состоящих из сигнала Y, задержанного на n точек растра, из n-го элемента задержки на 1 точку растра и сигнала Y, задержанного на 2n точек растра, из 2n-го элемента задержки на 1 точку растра, схему выделения горизонтальных контуров, предназначенную для выделения составляющей горизонтальных контуров на основании сигнала Y, сформированного первой памятью строк, и двух видов сигналов Y, сформированных схемой установки частоты подчеркивания контуров, и схему синтеза контуров для синтеза составляющих контуров, сформированных, соответственно, схемой выделения вертикальных контуров и схемой выделения горизонтальных контуров. 5. Схема подчеркивания контуров по п. 4, отличающаяся тем, что соединенные последовательно четыре элемента задержки на 1 точку растра выполнены с возможностью выдачи сигнала Y, задержанного на 2 точки растра, с выхода второго элемента задержки на 1 точку растра, и сигнала Y, задержанного на 4 точки растра, с выхода четвертого элемента задержки на 1 точку растра. 6. Схема подчеркивания контуров по любому из пп. 1, 2, 3, 4 или 5, отличающаяся тем, что содержит блок кольцевого сердечника для подавления во введенной выделенной составляющей контуров и сигнале, подавляющем составляющие контуров, тех составляющих контуров, которые ниже определенного уровня.