УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРАСТИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H04N5/202 H04N5/57 H04N9/69 

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике, а в ней к устройствам обработки телевизионного изображения.

Известны устройства автоматического контрастирования телевизионного изображения [2]. Однако эти устройства представляют собой устройства аналоговой обработки видеосигнала. Широкое применение в современной технике устройств цифровой обработки видеосигнала и компьютерной техники показывает необходимость осуществления операции контрастирования в цифровой форме, что легко решается программными средствами. Следует отметить, что при прямой цифровой обработке малоконтрастных телевизионных изображений происходит потеря величины разрядности аналого-цифрового преобразования. Так, например, при исходном контрасте телевизионного изображения, равном 3%, и восьмиразрядном аналого-цифровом преобразовании диапазон полезного видеосигнала составит только 3 разряда, что делает последующую цифровую обработку видеосигнала бессмысленной.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанного недостатка стандартных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и обеспечение использования всего динамического диапазона АЦП и одновременной коррекции контраста в процессе аналого-цифрового преобразования.

Блок-схема стандартного АЦП (прототип) приведена на фиг.2 [1]. АЦП состоит из блока фиксации 4, усилителя 5, блоков опорного напряжения 2 и 3, блока формирования тактовых импульсов 1, резисторного делителя напряжения 6, блока компараторов 7, шифратора 8, регистра хранения 9 и буферного выходного блока 10. Работает АЦП следующим образом.

Блок фиксации 4 привязывает поступающий на вход видеосигнал к определенному напряжению. В рассматриваемом варианте - к потенциалу 0 (“корпус”).

Далее, через усилитель 5 видеосигнал поступает на аналоговый вход блока компараторов 7.

Блок опорного напряжения 2 создает опорное напряжение, равное (U_ном+Δ), где U_ном - номинальный размах видеосигнала; Δ - допустимое превышение фактического размаха видеосигнала над номинальным.

Блок опорного напряжения 3 создает опорное напряжение [-(U_c+δ)], где U_c - номинальный размах синхросигнала, δ - допустимое превышение фактического размаха синхросигнала над номинальным.

Резисторный делитель напряжений 6 выполнен по схеме последовательного делителя напряжений и делит диапазон напряжений, создаваемый блоками опорного напряжения 2 и 3 на 2ⁿ ступеней (где n - количество разрядов АЦП), к каждой из которых подключен прямым входом соответствующий компаратор блока компараторов 7.

Инвертирующие входы всех компараторов блока компараторов 7 объединены и подключены к выходу усилителя 5, а выходы компараторов подключены к соответствующим шинам шифратора 8, на выходе которого формируется n-разрядный двоичный код.

Двоичный код запоминается в регистре хранения 9, который через буферный выходной блок 10 соединен с адресатом.

Блок формирования тактовых импульсов 1 формирует тактовые импульсы, которые тактируют работу блока компараторов 6, регистра хранения 9 и буферного выходного блока 10.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, которое выполняет следующие функции:

- автоматическую регулировку усиления видеосигнала (АРУ);

- автоматическую коррекцию контраста телевизионного изображения (АРК);

- аналого-цифровое преобразование видеосигнала.

Выполнение функций АРУ и АРК с одновременным аналого-цифровым преобразованием стало возможным благодаря следующим преобразованиям АЦП.

Блок опорного напряжения 2 заменен двумя пиковыми детекторами 2 и 11, причем пиковый детектор 2 фиксирует максимальный размах видеосигнала, а пиковый детектор 11 фиксирует минимальный размах видеосигнала. Оба размаха фиксируются относительно уровня привязки видеосигнала [в рассматриваемом случае - это потенциал 0 (“корпус”)].

Введено стробирующее устройство 12, которое выделяет из видеосигнала синхроимпульсы, формирует сигнал стробирования, при помощи которого запрещает прохождение с выхода усилителя 5 на пиковые детекторы 2 и 11 строчных и кадровых гасящих промежутков с находящимися в этих промежутках служебными сигналами и импульсами.

Резисторный делитель напряжения 6 разделен на два делителя - один включен между обоими пиковыми детекторами 2 и 11, а другой - между выходом блока опорного напряжения 3 и “корпусом”.

Работа предлагаемого устройства проиллюстрирована на фиг.3.

На фиг.3 приняты следующие обозначения:

U_опорн - потенциал на выходе блока опорного напряжения 3;

U_{с ном} - номинальный размах видеосигнала;

U_{с max} - максимальный размах обрабатываемого видеосигнала;

U_{с min} - минимальный размах обрабатываемого видеосигнала.

Из фиг.3 очевидно, что зоны видеосигнала, не несущие информации, исключаются из области работы аналого-цифрового преобразователя таким образом, что весь диапазон работы АЦП делится на два участка: зону обработки синхросигнала (от 0 до U_опорн) и зону обработки информационной части видеосигнала (от U_{c max} до U_{c min}). Очевидно, что зона обработки информационной части видеосигнала зависит от фактического размаха и фактического заполнения обрабатываемого видеосигнала.

Устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения реализует описанные выше операции и содержит блок формирования тактовых импульсов 1, блок фиксации 4, усилитель 5, блок опорного напряжения 3, резисторный делитель напряжения 6, блок компараторов 7, шифратор 8, регистр хранения 9 и буферный выходной блок 10, причем блок формирования тактовых импульсов 1 соединен с соответствующими входами блока компараторов 7, регистра хранения 9 и буферного выходного блока 10, а вход устройства соединен через блок фиксации 4 с входом усилителя 5, выход которого соединен с входом блока компараторов 7, выходы которого соединены через шифратор 8 и регистр хранения 9 с соответствующими входами буферного выходного блока 10, выходы которого являются выходами устройства, причем в устройство дополнительно введены два пиковых детектора 2 и 11 и стробирующее устройство 12, причем входы пиковых детекторов 2 и 11 соединены с выходом усилителя 5 через стробирующее устройство 12, а выходы соединены с первым и вторым входами резисторного делителя напряжений 6, третий вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения 3, а выходы резисторного делителя напряжений 6 соединены с соответствующими входами блока компараторов 7.

Современный уровень развития техники обеспечивает воплощение предлагаемого устройства как в интегральном, так и полупроводниковом исполнении и позволяет повысить качественные показатели телевизионного цифрового тракта.

Источники информации

1. Быстродействующие интегральные микросхемы ПАП и АЦП. М.: Радио и связь, 1988, с.60-100.

2. И.Н.Курков, А.И.Разин, Я.Б.Розвал, B.C.Тюрин. Устройство обработки видеосигнала//Техника кино и телевидения, 1999, №6.

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности к устройствам обработки телевизионного сигнала. Достигаемый технический результат – расширение, по сравнению с прототипом, динамического диапазона устройства. Одновременно устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения осуществляет следующие функции: автоматическую регулировку усиления видеосигнала; автоматическое контрастирование телевизионного изображения; аналого-цифровое преобразование видеосигнала. Устройство содержит блок формирования тактовых импульсов 1, блок фиксации 4, усилитель 5, блок опорного напряжения 3, резисторный делитель напряжения 6, блок компараторов 7, шифратор 8, регистр хранения 9, буферный выходной блок 10, пиковые детекторы 2, 11, стробирующее устройство 12. 3 ил.

Устройство автоматического контрастирования телевизионного изображения, содержащее блок формирования тактовых импульсов, блок фиксации, усилитель, блок опорного напряжения, резисторный делитель напряжения, блок компараторов, шифратор, регистр хранения и буферный выходной блок, причем блок формирования тактовых импульсов соединен с соответствующими входами блока компараторов, регистра хранения и буферного выходного блока, а вход устройства соединен через блок фиксации со входом усилителя, выход которого соединен с входом блока компараторов, выходы которого соединены через шифратор и регистр хранения с соответствующими входами буферного выходного блока, выходы которого являются выходами устройства, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены два пиковых детектора и стробирующее устройство, причем входы пиковых детекторов соединены с выходом усилителя через стробирующее устройство, а выходы соединены с первым и вторым входами резисторного делителя напряжений, третий вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, а выходы резисторного делителя напряжения соединены с соответствующими входами блока компараторов.