ЦИФРОВАЯ ВИДЕОКАМЕРА Российский патент 2007 года по МПК H04N5/225 H04N5/228 

Изобретение относится к бытовой цифровой видеотехнике, может быть использовано для записи и воспроизведения видеоизображений. Прототипом принята "Цифровая видеокамера" [1], содержащая объектив, фотоэлектрический преобразователь, включающий первый усилитель и первый пьезодефлектор, второй усилитель и второй пьезодефлектор с отражателем на торце, с первого по четвертый источники опорных напряжений, блоки строчной и кадровой разверток, два дихроичных зеркала, три микрообъектива, три фотоприемника и три предварительных усилителя, содержащая первый, второй, третий АЦП видеосигнала, АЦП сигнала звука, задающий генератор и синтезатор частот, четыре блока элементов И, накопитель цифровой информации, видеоискатель, ключ и устройство воспроизведения, включающее задающий генератор, синтезатор частот, ключ, каналы обработки кодов Е_R, Е_G, Е_В, каждый из которых включает регистр, блок обработки кодов, первый блок задержек, сумматор и второй блок задержек, с первого по шестой блоки импульсных усилителей, блок модуляции излучений, первый усилитель и первый пьезодефлектор с отражателем на торце, второй усилитель и второй пьезодефлектор с отражателем на торце, четыре источника опорных напряжений, блоки строчной и кадровой разверток, проекционный объектив и матовый экран. Развертка кадра, на экране выполняется двумя безынерционными лучами, модулированными по яркости, матовый экран не имеет излучающего покрытия. Недостатком прототипа является недостаточная яркость изображения на экране для восприятия его зрителем.

Цель изобретения - увеличение яркости воспроизводимого на экране изображения. Техническим результатом является увеличение усредненной яркости изображения для восприятия зрителем в 160000 раз. Результат достигается разверткой кадра одновременно всеми строками растра /800 строк/ и повторением их разверток за кадр 200 раз, 800×200. Воспроизведение цветного изображения на экране выполняется электронно-оптической разверткой 800-и строками одновременно при 25 кадрах в секунду. Необходимость в кадровой развертке при этом отпадает. Сущность заявляемого изобретения в том, что в цифровую видеокамеру, содержащую фотоэлектрический преобразователь, три АЦП видеосигнала, АЦП сигнала звука, задающий генератор и синтезатор частот, четыре блока элементов И, накопитель цифровой информации, видеоискатель и устройство воспроизведения, включающее задающий генератор и синтезатор частот, ключ, три канала обработки кодов Е_R, Е_G, Е_B, шесть блоков импульсных усилителей, блок модуляции излучений, усилитель и пьезодефлектор с отражателем на торце, блок строчной развертки, проекционный объектив и матовый экран, введены шесть накопителей кодов кадра, и блок модуляции излучений включает лампу подсветки и выполнен из соответствующего числа каналов, каждый из которых содержит фокусирующий конус световода /фокон/, с расположенным в его входном окне излучателем трех основных цветов, содержащий матрицу из восьми триад ЖК-ячеек.

Изобретение поясняется чертежами. Функциональная схема цифровой видеокамеры показана на фиг.1, функциональная схема устройства воспроизведения - на фиг.2, развертка кадра и формы управляющих напряжений - на фиг.3, развертка кадра при воспроизведении и формы управляющих напряжений - на фиг.4, накопитель кодов кадра - на фиг.5, накопитель кодов нечетного /четного/ кадра - на фиг.6, блок регистров - на фиг.7 и 8, блок модуляции излучений - на фиг.9, конструкция пьезодефлектора - на фиг.10.

Цифровая видеокамера включает /фиг.1/ объектив 2, фотоэлектрический преобразователь 1, являющийся датчиком цветного изображения, содержащий последовательно соединенные первый усилитель 3 и первый пьезодефлектор 4 с отражателем на торце, первый источник 5 положительного опорного напряжения, второй источник 6 отрицательного опорного напряжения, блок 7 строчной развертки из задающего генератора 8 и выходного каскада 9, последовательно соединенные второй усилитель 10 и второй пьезодефлектор 11 с отражателем на торце, третий источник 12 положительного опорного напряжения, четвертый источник 13 отрицательного опорного напряжения, блок 14 кадровой развертки из элемента И 15, задающего генератора 16 и суммирующего усилителя 17, первое 18, второе 19 дихроичные зеркала, первый 20, второй 21, третий 22 микрообъективы, первый 23, второй 24, третий 25 фотоприемники и первый 26, второй 27, третий 28 предварительные усилители, включает первый АЦП 29 /видеосигнал Е_R/, второй АЦП 30 /видеосигнала E_G/, третий АЦП 31 /видеосигнал Е_B/, АЦП 32 сигнала звука, последовательно соединенные задающий генератор 33 и синтезатор 34 частот, с первого по четвертый 35-38 блоки элементов И, накопитель 39 цифровой информации, видеоискатель 40, ключ 41 и устройство 42 воспроизведения, содержащее задающий генератор 43 и синтезатор 44 частот, ключ 45, канал обработки кодов Е_R, включающий последовательно соединенные регистр E_R 46, блок 47 обработки кодов, первый блок 48 задержек, сумматор 49 и первый накопитель 51 кодов кадра и последовательно соединенные второй блок 50 задержек и второй накопитель 52 кодов кадра, канал обработки кодов Е_G, включающий последовательно соединенные регистр Е_G 53, блок 54 обработки кодов, первый блок 55 задержек, сумматор 56 и третий накопитель 58 кодов кадра, и последовательно соединенные второй блок 57 задержек и четвертый накопитель 59 кодов кадра, канал обработки кодов E_B, включающий последовательно соединенные регистр Е_B 60, блок 61 обработки кодов, первый блок 62 задержек, сумматор 63 и пятый накопитель 65 кодов кадра, и последовательно соединенные второй блок 64 задержек и шестой накопитель 66 кодов кадра, включает с первого по шестой блоки 67-72 импульсных усилителей, блок 73 модуляции излучений, последовательно соединенные усилитель 74 и пьезодефлектор 75 с отражателем на торце, источник 76 положительного опорного напряжения, источник 77 отрицательного опорного напряжения, блок 78 строчной развертки из задающего генератора 79 и выходного каскада 80, делитель 81 частоты /5 кГц/ 2:1, элемент И 82, включает проекционный объектив 83, во внешней фокальной плоскости которого расположен матовый экран 84, регистр 85 сигнала звука, блок 86 формирования аналогового звукового сигнала из ЦАП, фильтра низкой частоты и усилителя мощности, и громкоговоритель 87.

Накопители 51, 52, 58, 59, 65, 66 кодов кадра идентичны /фиг.5/ каждый включает последовательно соединенные ключ 88 и триггер 89, накопитель 90 кодов нечетного кадра, накопитель 91 кодов четного кадра. Информационным входом каждого накопителя кодов кадра являются поразрядно объединенные 1-8 входы блоков 90 и 91, подключенные к выходам соответствующих блоков 49 и 50, 56 и 57, 63 и 64. Управляющими входами являются: первым - сигнальный вход /25 Гц/ ключа 88, вторым - управляющий вход /12,5 Гц/ ключа 88, третьим - объединенные третьи управляющие входы /5 МГц/ блоков 90, 91, четвертым - объединенные вторые управляющие входы /10 МГц/ блоков 90, 91. Первый управляющий вход накопителя 90 кодов нечетного кадра подключен к первому выходу триггера 89, первый управляющий вход накопителя 91 кодов четного кадра подключен к второму выходу триггера 89. Выходы блоков 90, 91 поразрядно соответствующим образом объединены и являются 1-3200 выходами /400×8/ каждого накопителя кодов кадра 51, 52 /58, 59, 65, 66/ и подключены соответственно к входам блока 67, 68 /69, 70, 71, 72/ импульсных усилителей. Накопитель кодов 90 нечетного кадра и накопитель 91 кодов четного кадра идентичны /фиг.6/, каждый включает соответствующее число блоков 92_1-200 регистров /по числу половины от 400-х строк, т.к. каждый блок 92 регистров накапливает коды двух строк/. Информационным входом блока 90 /91/ являются поразрядно объединенные 1-8 входы блоков 92_1-200 регистров, подключенные к выходам 1-8 блока 49 /50/. Первым управляющим входом является первый управляющий вход /25 Гц/ первого блока 92₁ регистров, вторым - объединенные третьи управляющие входы /U_Д 10 МГц/ блоков 92_1-200 регистров, третьим - объединенные вторые управляющие входы /U_ВЫД 5 МГц/ блоков 92_1-200 регистров. Каждый первый управляющий выход предыдущего блока 92_1-199 регистров является первым управляющим входом для последующего блока 92_2-200 регистров. Первый управляющий выход блока 92₂₀₀ параллельно подключен к четвертым управляющим входам всех блоков 92_1-200 регистров. Выходами являются 1-3200 выходы блоков 92_1-200 регистров /400×8/. Блок 90 производит накопление кодов нечетных кадров, блок 91 производит накопление кодов четных кадров. Блоки 92_1-200 регистров идентичны /фиг.7 и 8/, каждый включает с первого по пятый ключи 93-97, с первого по четвертый 98-101 распределители импульсов, первые восемь регистров 102_1-8, первый счетчик 103 импульсов и первый дешифратор 104, вторые восемь регистров 105_1-8, второй счетчик 106 импульсов и второй дешифратор 107. Информационным входом каждого блока 92 являются поразрядно объединенные информационные /четвертые/ входы разрядов первых восьми 102 и вторых восьми 105 регистров. Выходы разрядов каждого регистра 102, 105 объединены, выходы первых восьми регистров являются первыми 1-8 выходами блока 92, выходы вторых восьми регистров 105 являются вторыми 1-8 выходами блока 92. Управляющих входов четыре: первый - первый управляющий вход первого ключа 93, подключенный к выходу триггера 89, второй - объединенные сигнальные входы первого ключа 93 и третьего ключа 95 /U_Д 10 МГц/, третий - объединенные сигнальные входы второго 94 и четвертого 96 ключей /U_ВЫД 5 МГц/, четвертый - первый управляющий вход второго ключа 94, через диод подключенный к первому управляющему выходу блока 92₂₀₀. Последний выход /1000-й/ распределителя 98 импульсов подключен к второму управляющему входу первого ключа 93 и к первому управляющему входу третьего ключа 95, последний выход распределителя 99 импульсов подключен параллельно к счетному входу первого счетчика 103 импульсов, к первым управляющим входам четвертого 96 и пятого 97 ключей и через диод подключен к второму управляющему входу второго ключа 94. Выход первого дешифратора 104 подключен параллельно к третьим управляющим входам разрядов первых восьми регистров 102_1-8, к второму управляющему входу пятого ключа 97 и через диод к второму управляющему входу второго ключа 94. Последний /1000-й/ выход распределителя 100 импульсов подключен к второму управляющему входу третьего ключа 95 и является первым управляющим выходом блока 92 регистров. Последний /1000-й/ выход четвертого распределителя 101 импульсов подключен к счетному входу второго счетчика 106 импульсов, к второму управляющему входу четвертого ключа 96 и к сигнальному входу пятого ключа 97, выход которого подключен к первому управляющему входу второго ключа 94. Выход второго дешифратора 107 подключен к третьим управляющим входам разрядов вторых восьми регистров 105_1-8. Блок 73 модуляции излучений /фиг.9/ содержит лампу 110 подсветки /белого цвета/ и включает соответствующее число каналов /800 по числу строк/ по числу строк в кадре, каждый из которых содержит фокусирующий конус 108 световода /фокон/ [2 с.77], с расположенным в его входном окне излучателем 109 трех основных цветов. Излучение каждого излучателя 109 в отдельности определяет пиксел /точку/ в строке, которых в строке 1000 штук. Излучатель 109 является матрицей из восьми триад ЖК-ячеек, выполненной методом микроэлектронной технологии непосредственно во входном окне каждого фокона 109_1-800. Триада из трех ЖК-ячеек: одна является источником красного излучения, вторая - зеленого, третья - синего излучения. Число триад восемь по числу разрядов в коде. Входной диаметр фокона 109 при размере одной ЖК-ячейки в 0,25 мм [3 с.490] составляет до 3 мм /0,25 мм×3 ячейки×3 ряда триад/, занимаемая площадь до 6 мм². Выходной диаметр фокона принят 0,02 мм. Контроллер для управления ЖК-ячейками не нужен [4 с.473, 477, 483], каждая ЖК-ячейка автономно запитывается от своего импульсного усилителя в блоках 67-72 импульсных усилителей. Получение соответствующего тона цвета формируется смешиванием основных цветов от ЖК-ячеек восьми триад, излучения которых модулируются по яркости соответственно весам разрядов в коде. Модуляция ячеек по яркости выполняется применением нейтральных светофильтров соответствующей плотности для каждого разряда кода, которые ослабляют излучение каждой ЖК-ячейки соответственно принадлежности ее к разряду кода. Излечения от ЖК-ячеек красного, зеленого и синего цветов модулируются нейтральными светофильтрами, наносимыми поверх цветных фильтров ЖК-ячеек. Кратность ослабления излучений выполняется соответственно коэффициентам разрядов двоичного кода, что и определяет разрядную иерархии ЖК-ячеек в излучателе 109. Первая триада имеет три ЖК-ячейки R, G, В цветов без нейтральных светофильтров, их излучение соответствует первому /старшему/ разряду в коде. Вторая триада имеет три ЖК-ячейки R, G, В с нейтральными светофильтрами 2^х плотности, их излучение соответствует второму разряду в коде. Третья триада имеет ЖК-ячейки с нейтральными светофильтрами 4^х плотности, их излучение соответствует третьему разряду кода и т.д., в восьмой триаде ЖК-ячейки имеют нейтральные светофильтры плотностью 128^х, их излучение соответствует восьмому /младшему/ разряду в коде. Распределение двоичных коэффициентов по разрядам кода, соответствующая им плотность нейтральных светофильтров и вес разряда в коде представлены в таблице 1.

Таблица 1Разряды кода1 старший разряд2345678 младший разрядДвоичные коэффициенты10,50,250,1250,062510,0310,015600,0078Нейтральные светофильтры02^х4^х8^х16^х32^х64^х128^хВес разряда в коде, в %502512,56,253,11,570,780,39%

Формирование смешанного излучения в каждом излучателе осуществляется суммированием излучений восьми триад ЖК-ячеек. При отсутствии сигнала с импульсного усилителя блоков 67-72 световой поток от лампы 110 подсветки [3 с.487, 489] не проходит ЖК-ячейку /поглощается/, а при наличии сигнала с импульсного усилителя световой луч от лампы 110 подсветки проходит [3 с.489] ЖК-ячейку и ее цветной фильтр, после которого ослабляется нейтральным светофильтром по таблице 1. Излучения ЖК-ячеек восьми триад после прохода своих нейтральных светофильтров смешиваются в фоконе 108, на выходе которого яркость, насыщенность и цветовой тон результирующего излучения определяются взаимным соотношением составляющих трех цветов и их яркости соответственно значениям кодов цветовых сигналов R, G, В. В излучателях 109 применяются 19200 ЖК-ячеек /800×3×8/. В панели ЖК-монитора [3 с.488, 490] при разрешении 1024×768 используются 786432 триады, т.е. 2359296 ЖК-ячеек, в 123 раза больше. Входами блока 73 являются входы ЖК-ячеек излучателей 109_1-800, подключенные к соответствующим выходам блоков 67-72 импульсных усилителей, каждый из которых содержит по 3200 импульсных усилителей. Микроэлектронные технологии позволяют исполнить 3200 импульсных усилителей в одной микросхеме. Выходные окна фоконов 108 образуют вертикальную линейку и проецируют излучение 800 излучателей на отражатель пьезодефлектора 75. А входные окна фоконов 108_1-800 уложены в квадрат со сторонами по вертикали 29 входных окон, по горизонтали 28 входных окон /или по другой фигуре, удобной для конкретного варианта исполнения/, занимаемая площадь 174×168 мм /29×28/×6 мм. Диаметр цветового круга от фокона на отражателе пьезодефлектора 75 составляет 0,02 мм, длина отражателя пьезодефлектора 75 составляет 16 мм /800×0,02 мм/.

Излучатели 109_1-800 через фоконы 108 и отражатель пьезодефлектора 75, расположенный в задней фокальной плоскости проекционного объектива 83, оптически соединены с матовым экраном 84, расположенным во внешней фокальной плоскости проекционного объектива 83. Частота дискретизации видеосигналов в видеокамере при съемке:

f_Д=400×25 Гц×500=5 МГц,

где: 400 - число кодируемых строк в кадре,

500 - число кодируемых отсчетов в строке,

25 Гц - частота кадров.

Тактовая частота при заполнении кодами видеосигналов накопителя 39 цифровой информации: 5 МГц×8_раз=40 МГц,

где: 5 МГц - частота дискретизации видеосигналов при съемке,

8_раз - число разрядов в коде.

Частота строк при съемке 10 кГц /400×25 Гц/.

В устройстве 42 воспроизведения в каналах обработки кодов производится удвоение числа кодируемых отсчетов в строке с 500 до 1000 /блоки 47, 54, 61/ и удвоение строк в кадре с 400 до 800 /блоки 49, 56, 63/. Частота дискретизации кодов видеосигналов с блоков 49, 50, 56, 57, 63, 64 составляет:

f_Д=400×25 Гц×1000 отсчетов=10 МГц /10 Мбайт/с/.

Строки идут с блока 49 /56, 63/ по 400 штук и с блока 50 /57, 64/ по 400 штук, всего в кадре в сумме 800 строк. Задающий генератор 43 выдает синусоидальные колебания со стабильностью 10^-6 в синтезатор 44 частот, который выдает: с первого выхода тактовые импульсы U_Т 40 МГц на сигнальный вход ключа 45, со второго выхода импульсы 1,28 МГц для выдачи с блока 39 кодов сигнала звука и на первый вход блока 85, с третьего - импульсы 80 кГц выдачи кодов сигнала звука с блока 85 /вход 2/, с четвертого выхода импульсы 5 МГц U_ВЫД с регистров 46, 53, 64 /вход 2/, выдачи кодов с сумматоров 49, 56, 63 и на третьи управляющие входы накопителей 51, 52, 58, 59, 65, 66, с пятого - импульсы 25 Гц частоты кадров на вторые управляющие входы блоков 48, 55, 62 задержек и на. первые управляющие входы накопителей 51, 52, 58, 59, 65, 66 кодов кадра, с шестого - импульсы U_Д 10 МГц на третьи управляющие входы блоков 48, 55, 62 задержек и на четвертые управляющие входы накопителей 51, 52, 58, 59, 65, 66 кодов кадра, с седьмого выхода импульсы частоты 10 кГц на первый вход элемента И 82 и на первые управляющие входы блоков 48, 55, 62, с восьмого выхода импульсы 5 кГц частоты строк в блок 81 делителя 2:1, с девятого выхода импульсы 12,5 Гц на второй вход элемента И 82, с выхода которого импульсы 12,5 Гц открывают ключ 45 и поступают на вторые управляющие входы блоков 51, 52, 58, 59, 65, 66. Открывая ключ 45, импульсы 12,5 Гц предопределяют начало воспроизведения не с любого места кадра, а с начала каждого нечетного кадра. Делитель 81 частоты выдает на вход задающего генератора 79 частоту 2,5 Кгц, из которых генератор 79 формирует прямоугольные импульсы с периодом следования двух строк 400 мкс //, поступающие в выходной каскад 80, формирующий управляющее напряжение треугольной формы /фиг.4/ с периодом 400 мкс, поступающее на первый вход усилителя 74. Усилитель 74 усиливает управляющее напряжение, поступающее на внутренний электрод 113 пьезодефлектора 75, который содержит [5 с.118] первый 111, второй 112 пьезоэлементы, внутренний электрод 113, первый 114 и второй 115 внешние электроды. Один конец пьезопластин закреплен в держателе 116, на свободном торце закреплен световой отражатель 117. На внешние электроды 114, 115 /фиг.10/ поступают соответствующие напряжения с источников 76, 77 опорных напряжений /фиг.1/. Торец пьезодефлектора 75 с отражателем приходит в колебательное движение [5 с.122] с частотой 2,5 кГц и производит развертку одновременно всех /800/ строк кадра с частотой 5 Кгц /за одно колебание пьезодефлектора 75 развертываются строки два раза: слева направо и справа налево/. Длительность строки 200 мкс //. Число повторов разверток строк за длительность кадра 0,04 мс составляет: . 100 раз развертка 800 строк слева направо и 100 раз развертка строк справа налево.

Работа накопителей 51, 52 /58, 59, 65, 66/ кодов кадра, фиг.5 и 6.

На информационные входы накопителей 52, 59, 66 кодов кадра поступают коды сигналов R, G, В 400 строк кадра, кодированные при съемке, со вторых блоков 50, 57, 64 задержек. На информационные входы накопителей 51, 58, 65 кодов кадра поступают коды сигналов R, G, В 400 промежуточных строк с сумматоров 49, 56, 63. Сигнал 12,5 Гц с элемента И 82 открывает в накопителе 51 /52/ кодов кадра ключ 88 на длительность двух кадров, пропускающий в триггер 89 два импульса 25 Гц частоты кадров, причем первый импульс соответствует нечетному кадру. Сигнал с первого выхода триггера 89 запускает в работу накопитель 90 кодов нечетного кадра. По окончании длительности первого кадра в блоках 90 всех накопителей 51, 52, 58, 59, 65, 66 сосредотачиваются коды 800 строк сигналов R, G, В нечетного кадра. Сигнал со второго выхода триггера 89 запускает в работу накопители 91 кодов четного кадра, а коды с накопителей 90 блоков 51, 58, 65 и накопителей 90 блоков 52, 59, 66 всех 800 строк параллельно поступают в свои блоки 67-72 импульсных усилителей. По окончании периода второго кадра следует накопление кодов второго нечетного кадра блоками 90 и выдача кодов 800 строк с накопителей 91 блоков 51, 52, 58, 59, 65, 66. Заполнение кодами накопителя 90 кодов нечетного кадра идет последовательно с первого по 200-й блоки 92_1-200 регистров. По окончании заполнения кодами накопителей 90 идут аналогичные процессы заполнения кодами накопителей 91 кодов четного кадра. Накопитель 90 и 91 каждый включает по 200 блоков 92 регистров, в каждом из которых сосредотачиваются коды двух строк. По окончании первого периода кадра накопление кодов блоков 90 заканчивается, следует заполнение кодами второго /четного/ кадра накопителя 91 и выдача кодов всех строк из накопителя 90 кодов нечетного кадра. Каждый накопитель 90 кодов нечетного кадра выдает параллельно коды 400 строк /200×2/. При нечетном кадре коды сигнала R выдаются из накопителя 90 блока 52 /400 строк/ и накопителя 90 блока 51 /400 строк/. Коды сигнала G выдаются из накопителя 90 блока 59 /400 строк/ и накопителя 90 блока 58 /400 строк/. Коды сигнала В выдаются из накопителя 90 блока 66 /400 строк/ и накопителя 90 блока 65 /400 строк/. При четном кадре коды сигнала R выдаются из накопителей 91 блоков 52 и 51, коды сигнала G выдаются из накопителей 91 блоков 59, 58, коды сигнала В выдаются из накопителей 91 блоков 66, 65.

Работа блоков 92_1-200 регистров, фиг.7 и 8. Сигналы разрядов кода поступают с блока 49 /50/ на четвертые /информационные/ входы разрядов первых восьми регистров 102_1-8 и вторых восьми регистров 105_1-8. Заполнение регистров сигналами кодов начинается с открытием первого ключа 93, который открывается сигналом с первого управляющего входа /25 Гц/. Ключ 93 пропускает сигналы U_Д 10 МГц со второго управляющего входа на вход первого распределителя 98 импульсов, тактовые импульсы U_Т с выходов которого последовательно поступают параллельно на первые управляющие входы разрядов регистров 102_1-8. Причем сигналы первых разрядов кодов поступают в разряды регистра 102₁, сигналы вторых разрядов кодов поступают в разряды регистра 102₂ и. т.д., сигналы восьмых разрядов кодов поступают в разряды регистра 102₈. По заполнению регистров 102_1-8 кодами R первой строки сигнал с последнего выхода /1000-го/ блока 98 закрывает ключ 93 и открывает третий ключ 95, пропускающий импульсы: 10 МГц в третий распределитель 100 импульсов, тактовые импульсы U_Т с выходов которого последовательно поступают параллельно на первые управляющие входы разрядов регистров 105_1-8. По заполнению регистров 105_1-8 кодами второй строки импульс с последнего выхода /1000-го/ блока 100 закрывает третий ключ 95 и является выходным управляющим сигналом во второй блок 92₂ регистров. В блоке 92₂ этот сигнал открывает первый ключ 93, и в нем идет процесс заполнения кодами сигнала R третьей строки первых восьми регистров 102_1-8, затем кодами четвертой строки вторых восьми регистров 105_1-8. Аналогичные процессы заполнения кодами 5 и 6, 7 и 8...399 и 400 строк идут в остальных блоках 92_3-200 регистров. Параллельно такие же процессы идут в блоках регистров 92 в остальных накопителях 52, 58, 59, 65, 66 кодов кадра. По заполнении кодами первого /нечетного/ кадра накопителей 90 кодов нечетного кадра следует заполнение кодами четного кадра накопителей 91 кодов четного кадра. А коды с накопителей 90 кодов нечетного кадра выдаются параллельно 800 строк в свои блоки 67-72 импульсных усилителей. Для этого управляющий сигнал с выхода блока 92₂₀₀ регистров поступает параллельно на 4-е управляющие входы всех блоков 92_1-200 регистров и открывает второй ключ 94, пропускающий сигналы U_ВЫД /5 МГц/ во второй распределитель 99 импульсов, с выходов которого последовательно сигналы U_ВЫД поступают на вторые управляющие входы разрядов первых восьми регистров 102_1-8 и вторых восьми регистров 105_1-8. Коды 400 строк одновременно с 200 блоков регистров выдаются в блок импульсных усилителей, развертка строк в этот момент отражателем пьезодефлектора 75 идет слева направо. С выдачей последнего /1000-го/ кода сигнал с 1000-го выхода распределителя 99 импульсов поступает на счетный вход первого счетчика 103 импульсов, открывает четвертый 96 и пятый 97 ключи и через диод закрывает второй ключ 94. Для развертки строк справа налево необходимо коды выдавать в обратной последовательности с последнего кода строки /1000-го/ к первому коду строки. Открытый ключ 96 пропускает сигналы 5 МГц U_ВЫД в четвертый распределитель 101 импульсов, с выходов которого сигналы U_ВЫД последовательно с первого по 1000-й выходы поступают на вторые управляющие входы разрядов первых восьми 102_1-8 и вторых восьми 105_1-8 регистров, начиная не с первого разряда в регистрах, а с последних разрядов регистров к первым разрядам регистров. Развертка строк идет справа налево. С окончанием выдачи кодов с регистров импульс с последнего /1000-го/ выхода распределителя 101 импульсов поступает в второй счетчик 106 импульсов, закрывает ключ 96 и через открытый пятый ключ 97 открывает вновь второй ключ 94, следует повтор выдачи кодов сигналами с второго распределителя 99 импульсов. Далее процессы повторяются по 10 раз с блока 99 и 100 раз с блока 101. При сотой выдаче кодов с блока 99 счетчик 103 импульсов формирует двоичный код 100 /1100100/, по которому дешифратор 104 выдает сигнал, закрывающий ключи 94 и 97 и обнуляющий разряды первых восьми регистров 102. Три сотой выдаче кодов с блока 101 счетчик 106 формирует двоичный код 100 /1100100/, по которому второй дешифратор 107 обнуляет разряды вторых восьми регистров 105. Процесс повторов заканчивается. Следует вновь накопление регистрами 102 и 105 кодов строк следующего кадра.

Так как развертка растра идет всеми строками, необходимость в кадровой развертке отсутствует. Чередуясь, процессы накопления и выдачи кодов строк идут непрерывно. Увеличение изображения проекционным объективом 83 принимаются в 20 раз, размеры экрана 84 составляют:

по горизонтали 20×/0,02 мм×1000/=400 мм,

по вертикали 20×/0,02 мм×800/=320 мм,

по диагонали 51 см или 20 дюймов.

Работа видеокамеры

С включением видеокамеры импульс 12,5 Гц открывает ключ 41 /фиг.1/, импульсы дискретизации 5 МГц поступают с ключа 41 на тактовые входы АЦП 29, 30, 31. Коды видеосигналов преобразуются в блоках 35, 36, 37 из параллельных в последовательные и поступают на 1-3 входы накопителя 39 цифровой информации. При воспроизведении снятого материала устройством 42 воспроизведения /фиг.2/ импульс 12,5 Гц с блока 82 открывает ключ 45 и коды с блока 39 выдаются в регистры 46, 53, 60, 85, с которых в параллельном виде выдаются в блоки 47, 54, 61, где отсчеты видеосигналов в каждой строке удваиваются. Коды 400 строк с блоков 47, 54, 61 и через блоки задержек /на 24 нс/ 50, 57, 64 поступают в накопители 52, 59, 66 кодов кадра. Коды 400 промежуточных строк, полученные сумматорами 49, 56, 63, поступают с них в накопители 51, 58, 65 кодов кадра. С накопителей 51, 52, 58, 59, 65, 66 коды 800 строк одновременно поступают в блоки 67-72 импульсных усилителей, с которых поступают на запитывание ЖК-ячеек в излучателях 109_1-800. Модулированные по яркости излучения излучателей трех основных цветов проецируются фоконами 108 на отражатель пьезодефлектора 75, выполняющего строчную развертку всех 800 строк одновременно с повтором их за кадр 200 раз. Проекционный объектив 83 проецирует изображение с увеличением в 20 раз на матовый экран 84. Результатом применения одновременной развертки всех строк растра достигается увеличение яркости воспроизводимого изображения на экране и исключение процесса кадровой развертки. Технические характеристики заявляемой цифровой видеокамеры приведены в таблице 2.

Использованные источники

1. Патент №2270529, кл. Н04N 5/225, бюл. №5 от 20.02.2006, прототип.

2. Л.М.Кучекян. Световоды. М., 1973, с.77.

3. Мураховский В.И. Устройство компьютера. "АСТ-ПРЕСС книга", 2003, с.487-490.

4. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. 5-е изд-е, СПб, 2004, с.473, 477, 483.

5. Фридлянд И.В., Сошников В.Г. Системы автоматического регулирования в устройствах видеозаписи. М., 1988, с.118, рис.5.5, с.122, рис.5.10.

Таблица 2Технические характеристикиЗначенияФормирование изображения Тактовая частота40 МГц /400×25×500×8/Частота кадров25 ГцЧисло кодируемых строк при съемке400Число кодируемых отсчетов в строке 500Строчная развертка/частота строк5 кГц/10 кГцДискретизация видеосигнала при съемке5 МГц/400×25×500/Кодирование видеосигналов8 разрядовДлительность строки/длительность кадра/100 мкс/0,04 мсДискретизация звукового сигнала80 кГцКодирование звука16 разрядовВоспроизведение Частота кадров/частота строк25 Гц/5 кГцДлительность строки/длительность кадра200 мкс/0,04 мсДискретизация видеосигналов10 МГцЧисло строк в кадре800 /400×2/Число отсчетов в строке1000 /500×2/Разрешающая способность кадра800000 пикселейФормирование изображения на экранеэлектронно-оптическая развертка всех строк растра одновременно с повтором за кадр 200 разЧисло излучателей трех основных цветов800 /по числу строк/Состав излучателя8 триад ЖК-ячеекИспользуемых ЖК-ячеек19200 штук /800×3×8/

Изобретение относится к бытовой цифровой видеотехнике, может быть использовано для записи и воспроизведения видеоизображения. Техническим результатом является увеличение усредненной яркости изображения для восприятия зрителем /в 160000 раз/. Результат достигается введением в устройство воспроизведения цифровой видеокамеры шести накопителей кодов кадра и исполнением блока модуляции излучений из числа каналов по числу строк в кадре, каждый из которых содержит фокусирующий конус световода /фокон/ с расположенным в его входном окне излучателем трех основных цветов, содержащий матрицу из восьми триад ЖК-ячеек. 10 ил., 2 табл.

Цифровая видеокамера, содержащая объектив, фотоэлектрический преобразователь, последовательно соединенные задающий генератор и синтезатор частот, первый, второй, третий АЦП видеосигнала, АЦП сигнала звука, на вход которого подан звуковой сигнал и управляющий вход его подключен к второму выходу синтезатора частот, ключ, вход которого подключен к первому выходу синтезатора частот, управляющие входы с первого по третий АЦП видеосигнала подключены к выходу ключа, а информационные входы их подключены к соответствующим выходам фотоэлектрического преобразователя, содержащая с первого по четвертый блоки элементов И, накопитель цифровой информации, устройство воспроизведения и видеоискатель, соответствующие входы которого подключены к выходам 1-3 АЦП видеосигнала, и первый, второй, третий управляющие входы подключены к третьему, четвертому и пятому выходам синтезатора частот, входы 1-3 блоков элементов И подключены соответственно к выходам первого, второго, третьего АЦП видеосигнала, входы четвертого блока элементов И подключены к выходам АЦП сигнала звука, выходы с первого по четвертый блоков элементов И подключены к соответствующим с первого по четвертый информационным входам накопителя цифровой информации, первый и второй управляющие входы которого подключены к седьмому и шестому выходам синтезатора частот и к первому и второму выходам устройства воспроизведения, 1-4 информационные входы которого подключены соответственно к 1-4 выходам накопителя цифровой информации, управляющие входы с первого по третий блоков элементов И подключены к первому выходу синтезатора частот, управляющий вход четвертого блока элементов И подключен к второму выходу синтезатора частот, фотоэлектрический преобразователь содержит последовательно соединенные первый усилитель и первый пьезодефлектор с отражателем на торце, расположенным в задней фокальной плоскости объектива, первый источник положительного опорного напряжения, выход которого подключен к вторым входам первого усилителя и первого пьезодефлектора, второй источник отрицательного опорного напряжения, выход которого подключен к третьим входам первого усилителя и первого пьезодефлектора, последовательно соединенные второй усилитель и второй пьезодефлектор с отражателем на торце, оптически соединенный с отражателем первого пьезодефлектора, третий источник положительного опорного напряжения, выход которого подключен к вторым входам второго усилителя и второго пьезодефлектора, четвертый источник отрицательного опорного напряжения, выход которого подключен к третьим входам второго учителя и второго пьезодефлектора, первое и второе дихроичные зеркала, расположенные друг за другом и против отражателя второго пьезодефлектора, с первого по третий микрообъективы, с первого по третий фотоприемники, входные окна которых расположены в фокальных плоскостях соответственно первого, второго, третьего микрообъективов, три предварительных усилителя, входы которых подключены к выходам соответствующих фотоприемников, а выходы являются выходами фотоэлектрического преобразователя и подключены к входам соответственно 1-3 АЦП видеосигнала, блок строчной развертки из задающего генератора и выходного каскада, выход которого подключен к первому входу первого усилителя, а вход задающего генератора подключен к третьему выходу синтезатора частот, блок кадровой развертки, первый и второй входы которого подключены к пятому и четвертому выходам синтезатора частот, первый выход блока кадровой развертки подключен к первому входу второго усилителя, второй выход подключен к управляющему входу ключа, входное окно первого фотоприемника оптически соединено через первый микрообъектив и первое дихроичное зеркало с отражателем второго пьезодефлектора, входное окно второго фотоприемника оптически соединено через второй микрообъектив и сквозь оба дихроичных зеркала с отжателем второго пьезодефлектора, входное окно третьего фотоприемника оптически соединено через третий микрообъектив, второе дихроичное зеркало и сквозь первое дихроичное зеркало с отражателем второго пьезодефлектора, устройство воспроизведения содержит последовательно соединенные задающий генератор и синтезатор частот, ключ, сигнальный вход которого подключен к первому выходу синтезатора частот, а выход ключа подключен к первым управляющим входам накопителя цифровой информации, включает канал обработки кодов E_R, содержащий последовательно соединенные регистр E_R, информационный вход которого подключен к первому выходу накопителя цифровой информации, блок обработки кодов, первый блок задержек и сумматор, и второй блок задержек, входы которого подключены к выходам блока обработки кодов и к первым входам сумматора, канал обработки кодов Е_G, содержащий последовательно соединенные регистр E_G, информационный вход которого подключен к второму выходу накопителя цифровой информации, блок обработки кодов, первый блок задержек и сумматор, и второй блок задержек, входы которого подключены к выходам блока обработки кодов и к первым входам сумматора, канал обработки кодов Е_B, содержащий последовательно соединенные регистр Е_B, информационный вход которого подключен к третьему выходу накопителя цифровой информации, блок обработки кодов, первый блок задержек и сумматор, и второй блок задержек, входы которого подключены к выходам блока обработки кодов и к первым входам сумматора, первые управляющие входы регистров E_R, E_G, Е_B первого-третьего каналов параллельно подключены к выходу ключа, вторые управляющие входы регистров E_R, E_G, Е_B, управляющие входы блоков обработки кодов и управляющие входы сумматоров 1-3 каналов подключены к четвертому выходу синтезатора, частот, первый, второй, третий управляющие входы первых блоков задержек подключены соответственно к седьмому, пятому и шестому выходам синтезатора частот, содержит с первого по шестой блоки импульсных усилителей, блок модуляции излучений, соответствующие входы которого подключены к выходам соответствующих блоков импульсных усилителей, последовательно соединенные усилитель и пьезодефлектор с отражателем на торце, источник положительного опорного напряжения, выход которого подключен к вторым входам усилителя и пьезодефлектора, источник отрицательного опорного напряжения, выход которого подключен к третьим входам усилителя и пьезодефлектора, блок строчной развертки из задающего генератора и выходного каскада, выход которого подключен к первому входу усилителя, содержит проекционный объектив, в задней фокальной плоскости которого расположен отражатель пьезодефлектора, оптически соединенный с излучающей стороной блока модуляции излучений, а во внешней фокальной плоскости проекционного объектива расположен матовый экран, и содержит последовательно соединенные регистр сигнала звука, блок формирования аналового звукового сигнала и громкоговоритель, информационный вход регистра сигнала звука подключен к четвертому выходу накопителя цифровой информации, второй управляющий вход которого и первый управляющий вход регистра сигнала звука подключены к второму выходу синтезатора частот, к третьему выходу которого подключен второй управляющий вход регистра сигнала звука, отличающаяся тем, что в устройство воспроизведения цифровой видеокамеры введены делитель частоты, вход которого подключен к восьмому выходу синтезатора частот, а выход подключен к входу блока строчной развертки, элемент И, первый и второй входы которого подключены к седьмому и девятому выходам синтезатора частот, а выход элемента И подключен к управляющему входу ключа, в канал обработки кодов Е_R введены первый и второй накопители кодов кадра, информационные входы которых подключены соответственно к выходам сумматора и второго блока задержек, выходы их подключены соответственно к входам первого и второго блоков импульсных усилителей, в канал обработки кодов E_G введены третий и четвертый накопители кодов кадра, информационные входы которых подключены соответственно к выходам сумматора и второго блока задержек, выходы их подключены соответственно к входам третьего и четвертого блоков импульсных усилителей, в канал обработки кодов Е_B введены пятый и шестой накопители кодов кадра, информационные входы которых подключены соответственно к выходам сумматора и второго блока задержек, выходы их подключены соответственно к входам пятого и шестого блоков импульсных усилителей, одноименные управляющие входы с первого по шестой накопителей кодов кадра объединены и подключены: первые управляющие входы к пятому выходу синтезатора частот, вторые управляющие входы подключены к выходу элемента И, третьи управляющие входы - к четвертому выходу синтезатора частот, четвертые управляющие входы - к шестому выходу синтезатора частот, с первого по шестой накопители кодов кадра идентичны, каждый включает последовательно соединенные ключ и триггер, накопитель кодов нечетного кадра и накопитель кодов четного кадра, информационные входы которых поразрядно объединены и являются 1-8 информационными входами накопителя кодов кадра, выходами которого являются объединенные соответствующим образом выходы накопителя кодов нечетного кадра и накопителя кодов четного кадра, первым управляющим входом накопителя кодов кадра является сигнальный вход ключа, управляющий вход которого является вторым управляющим входом, третьим и четвертым управляющими входами являются соответственно объединенные третьи управляющие входы и объединенные вторые управляющие входы накопителя кодов нечетного кадра и накопителя кодов четного кадра, первые управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, накопитель кодов нечетного кадра и накопитель кодов четного кадра идентичны, каждый включает соответствующее число блоков регистров, поразрядно объединенные информационные входы которых являются 1-8 информационными входами накопителя кодов нечетного /четного/ кадра, выходами которого являются выходы блоков регистров, первым управляющим входом является первый управляющий вход первого блока регистров, вторым - являются объединенные третьи управляющие входы блоков регистров, третьим - являются объединенные вторые управляющие входы блоков регистров, каждый первый управляющий выход предыдущего блока регистров подключен к первому управляющему входу последующего блока регистров, а первый управляющий выход последнего блока регистров подключен параллельно к четвертым управляющим входам всех блоков регистров, блоки регистров идентичны, каждый включает с первого по пятый ключи, с первого по четвертый распределители импульсов, первые восемь регистров, последовательно соединенные первый счетчик импульсов и первый дешифратор, вторые восемь регистров, последовательно соединенные второй счетчик импульсов и второй дешифратор, информационным входом каждого блока регистров являются поразрядно объединенные четвертые /информационные/ входы разрядов первых восьми регистров и вторых восьми регистров, выхода разрядов каждого регистра объединены, выходы первых восьми регистров являются первыми 1-8 выходами, выходы вторых восьми регистров являются вторыми 1-8 выходами блока регистров, управляющих входов четыре: первым является первый управляющий вход первого ключа, вторым являются объединенные сигнальные входы первого и третьего ключей, третьим - объединенные сигнальные входы второго и четвертого ключей, четвертым является первый управляющий вход второго ключа, через диод подключенный к первому управляющему выходу последнего блока регистров, выход первого ключа подключен к входу первого распределителя импульсов, выходы которого в последовательности с первого по последний /1000-й/ подключены параллельно к первым управляющим входам разрядов первых восьми регистров, последний /1000-й/ выход подключен к второму управляющему входу первого ключа и к первому управляющему входу третьего ключа, выход которого подключен к входу третьего распределителя импульсов, выходы которого в последовательности с первого по последний /1000-й/ подключены параллельно к первым управляющим входам разрядов вторых восьми регистров, последний его выход /1000-й/ подключен к второму управляющему входу третьего ключа и является первым управляющим выходом блока регистров, первый управляющий вход второго ключа подключен через диод к четвертому управляющему входу блока регистров, а выход второго ключа подключен к входу второго распределителя импульсов, выходы которого в последовательности с первого по последний параллельно подключены к вторым управляющим входам с первого по последний разрядов первых восьми регистров и к вторым управляющим входам с первого по последний /1000-й/ разрядов вторых восьми регистров, последний /1000-й/ выход второго распределителя импульсов подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, к первым управляющим входам четвертого и пятого ключей и через диод подключен к второму управляющему входу второго ключа, выход первого дешифратора подключен параллельно к третьим управляющим входам разрядов первых восьми регистров, к второму управляющему входу пятого ключа и через диод к второму управляющему входу второго ключа, выход четвертого ключа подключен к входу четвертого распределителя импульсов, выходы которого последовательно с первого по последний /1000-й/ подключены параллельно к вторым управляющим входам в последовательности от последнего /1000-го/ разряда к первому разряду первых восьми регистров и параллельно к вторым управляющим входам разрядов в последовательности от последнего к первому вторых восьми регистров, последний /1000-й/ выход четвертого распределителя импульсов подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, к сигнальному входу пятого ключа и к второму управляющему входу четвертого ключа, выход второго дешифратора подключен параллельно к третьим управляющим входам разрядов вторых восьми регистров, выход пятого ключа подключен к первому управляющему входу второго ключа, блок модуляции излучений содержит лампу подсветки и выполнен из каналов по числу строк в кадре, каждый из которых включает фокусирующий конус световода /фокон/, с расположенным в его входном окне излучателем трех основных цветов, включающим матрицу из восьми триад ЖК-ячеек, на цветные фильтры которых нанесены нейтральные светофильтры, плотность которых соответствует коэффициентам двоичных разрядов восьми разрядного кода, входами блока модуляции излучений являются входы ЖК-ячеек излучателей, подключенные к соответствующим выходам в соответствующих блоках импульсных усилителей, выходные окна фоконов через отражатель пьезодефлектора и проекционный объектив оптически соединены с матовым экраном, блоки импульсных усилителей каждый из которых содержит импульсных усилителей по числу половины строк кадра и числу разрядов в коде.