Корректор резкости контуров телевизионного изображения Советский патент 1984 года по МПК H04N5/14 

ния, выход пятого компаратора через инвертор соединен с первым входом . второго сумматора, выход шестого компаратора сое/шнен с втдрым входом второго сумматс а, выход второго сумматора через второй фильтр ниж1а1х частот подключен к первому входу третьего сумматора, причем выходы генераторов одиночных, полоокитбльно-отрицательных корректирующих импульсов и одиночных отрицательно-положительных корректируки их импульсов соединены соответственно с вторым и третьим вxoдa DI сумматора, выход которого соединен с входом управляемого аттенюатора.

КОРРЕКТОР РЕЗКОСТИ КОНТУРОВ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий нелинейньй усилитель сжатия белого, последовательно соединенные первый сумматор и нелинейный усилитель растяжения белого, а также фильтр верхних пространственных частот, вход которого соединен с входом нелинейного усилителя сжатия белого, и управляемый аттенюатор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, отличающийс я тем, что, с цепью повьпиения отношения сигнал/шум, введены блок межэлементной разности, два источника отрицательного опорного напряжения, два источника положительного опорного напряжения, шесть компараторов, инвертор, генератор одиночных па1ожительно-отрицательных корректируюпщх импульсрв, генератор одиночных отрицательно-положительных корректируювщх импульсов, второй и третий сумматоры, два фильтра нижних частот и два блока задержки, при этом первый блок задержки подключен между нелинейным усилителем сжатия белого и первым сумматором, вход второго блока задержки подключен к входу нелинейного усилителя сжатия белого, а выход через блок межэлементной разности подключен к инвертирующему входу первого и неинвертирующему входу второго коютараторюв, неинвертирующий вход первого и инвертируюнщй вход второго компараторов соединены соответственно с первым источником отрицательного опорного напряжения и первым источником положительного опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов .соединены соответственно с входами т;тробирования третьего и четвертого« компараторов, неинвертирующий вход третьего и инвертирующий вход четвертого компараторов соединены с общей пиной, выходы третьего и четвертого компараторов соединены соот-. j ветственно с -входом генератора оди- ночньк положительно-отрицательных кор-г ректирующих импульсов и ёходом генератора одиночных отрицательно-положитерьиых корректирующих импульсов СО первый выход фильтра верхних пространственных частот соединен с инверэо тирующим входом третьего и неинвер00 .тирующим входом четвертого компараторов, второй выход фильтра верхних пространственных частот соединен через первый 4 1льтр нижних частот с инвертирующим входом пятого и неинвертирующим входом шестого компараторов, неинвертирукяций вход пятого и инвертирующий вход шестого компараторов соединены соответственно с вторым источником .от1жцательного опорного напряжения и вторым источником попслсительного опорного напряже

Изобретение относится к промьшшен ности средств связи и может быть использовано При построении аппаратуры видеотракта передающих телевизионных камер и теЛекинопроеКторов .с высокими требованиякш к четкости и отношению сигнал/шум. Известен корректор резкости телевизионного изображения, содержащий генератор горизонтального корректирукщего сигнала и генератор вертикального корректирующего сигнала выходы которых соединены с входами первого сумматора, аттенюатор и вто рой сумматор, причем выход первого сумматора через аттенюатор подключен к одному из входов второго сумматора а на второй вход второго сумматора и входы генераторов корректируюпрк сигналов поступает корректирующий сигнал. Генераторы корректируннцих сигналов и первый сумматор в совокупности представляют собой двумер;Ный фильтр верхних пространственных частот. Выходной сигнал фильтра верЗГ них пространственных частот образует сигнал коррекции, который складывает t.- ся во втором сумматоре с корректируе мьо4 видеосигналом и увеличивает резкость телевизионного изображения Ш Однако увеличение резкости контуров изображения сопровождается уменьшением отношения сигнал/шум, так как во втором сумматоре с корректируемым видеосигналом складывается не только сигнал коррекции, но и высокочастотные составляющие флуктуационных шумов видеотракта. Например, увеличение резкости контуров в 1,8 раза приво сщт к уменьшению отношения сигнала к шуму на 6 дБ. Данный корректор не обеспечивает также одинакового увеличения резкостиво всем диапазоне яркостей телевизионного изображения. Известен также корректен резкости контуров изображения, содержащий последовательно соединенные нелинейный усилитель сжатия белого, сумматор и нелинейный усилитель растяже1шя белого, а также фильтр верхних пространственных частот, вход которого соединен с входом нелинейного усилителя сжатия белого, причем выход фильтра . верхних пространственных частот через управляемый аттенюатор подключен к второму входу сумматора. Нелинейные усилители сжатия и растяжения белого в совокупности обеспечивают требуемую сквозную характеристику градационной шкалы. Фильтр верхних пространственных ,частот вьщеляет высокочастотные составляюпще телевизионного изображения. Выходной сигнал фильтра Bepxioix пространственных частот образует сиг нал коррекции, который изменяется по величине в управляемом аттенюаторе и складьгаается с видеосигналом в сумматоре. Благодаря нелинейному преобразованию суммарного сигнала в нелинейном усилителе растяжения белого достигается увеличение сигнала верх}шх пространственных частот в светлых частях изображения по сравни нению с сигналом в тенях, а при помощи управляемого аттенюатсфа обеспечивается визуально одинаковое увеличение резкости во всем диапазоне изменения яркостей изображения 21. Недостатком данного корректора является то, что в сумматоре с видео сигналом складывается не только сигнал верхних пространственных частот, но и высокочастотные составляющие 1флуктуационных шумов видеотракта, в результате чего увеличение резкости изображения сопровождаетс;я уменьшением отношения сигнал/шум. Цель изобретения - повышение отношения сигнал/шум. Цель достигается тем, что в корректор резкости контуров телевизион ного изображения, содержащий нелинейный усилитель сжатия белого, последовательно соединенные первый сумматор и нелинейный усилитель растяжения белого, а также фильтр верхних пространственных частот, вх которого соединен с входом нелинейного ус1оштеля сжатия белого, и управляемый аттенюатор, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора,введены блок межэлементной разности,два источника отрицательног опорного напряжения, два источника положительного опорного напряжения, шесть компараторов, инвертор, генератор одиночных положительно-отрицательных корректирующих импульсов, генератор оданочных отрицатель но-положительных корректирующих импульсов, второй и третий сумматоры, два фштьтра нижних частот и два бло ка задержки, при .этом первый блок задержки подключен между нелинейным усилителем сжатия белого и первым сумматором, вход второго блока задержки подключен к входу нелинейного усилителя сжатия белого, а выход через блок межэлементнрй разности к инвертирующему входу первого и не инвертирующему входу второго компараторов, неинвертируниций вход первого и инвертирующий входвторого компараторов соединены соответст венно с первым источником отрицательного опорного напряжеш1я и первым источником положительного опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов соединены соот ветственно с входами стробирования третьего-и четвертого компараторов, неинвертиру|йщий вход третьего и , инвертирунщий вход четвертого компараторов соединены с общей шиной, выходы третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с вх:одом генератора оданочных положительно-отрицательных, корректирующих импульсов и входом генератора одиночных отрицательно-положительных корректирушЕИХ импульсов, первый вы ход фильтра верхних пространственных частот соединен с инвертирующим входом третьего и неинвертирующйм входом четвертого компараторов, второй выход фильтра верхних пространственных частот соединен через;первый )ильтр нижних частот с инвертирующие;} входом пятого и нбинвертирующим входом шестого компараторов,, неинвертирукяций вход пятого и инвертирующий вход шестого компараторов соединены соответственно с вторым источником отрицательного опорного напряжения и вторым источником положительного опорного напряжения, выход пятого компаратора через инвертор соединен с первым входом второго сумматора, выход шестого компаратора соединен с вторым входом второго сумматора, выход второго сумматора через второй фильтр нижних частот подключен . к первому входу третьего сумматора, причем выходы генераторов одиночньк положительно-отрицательных корректирующих импульсов и одиночных отрицательно-положительных корректирующих импульсов соединены соответственно с вторым и третьим входами третьего сумматора, выход которого соединен с входом управляемого аттенюатора. В корректоре искаженный флуктуационными шумами видеотракта сигнал, соответствующий второй производной сигнала яркости от вертикальных контуров детали, не замешивается в выходной сигнал, а используется только для запуска генераторов одиночных отрицательно-положительньрс и положительно-отрицательных корректирующих импульсов в момент пересечения этим сигналом нулевой линии. Запуск генераторов происходит только; в том случае, если импульсы на выходе блока межэлементной разности превьш1ают по абсолютной величине напряжения первого источника положительного опорного напряжения или первого источника отрицательного опорного напряжения,при этом появляются разрешающие импульсы на входах стробирования третьего и четвертого компараторов, что исключает запуск генераторов от выбросов флуктуационных шумов и позврляет осуществить коррекцию резкости вертикальных контуров этими корректирующими импульсами без уменьшения отношения сигнал/шум. Низкочастотная фильтра1.9{я сигнгша второй производной сигнала по вертикали, которая осуществляется в первом фильтре нижних частот, и двухпороговое ограничение этого сигнала снизу, выполняемое с помощью пятого и шестого кдмпаратсфов и источников полозкительного и отрицательного опор имс напряжений, позволяет производить коррекцию горизонтальных контуров детали изображения также без ргмвньшения отношения сигнал/шум. Контрастная чувствительность зрения к деталям малых-размеров такова, что порог заметиости малой све лой детали на темном фоне характеризуется постоянством отношения яркост детали к локальной яркости участка фона, на котором эта деталь наблюдается . Порог заметности темной детали на светлом фоне определяется отношением локальной яркости участка фона к яркости детали. Указанные отношени яркостей равны и остаются постоянньм во 1асец диапазоне уровней яркости те левизионного изображения. Эти отноше Ш1Я зависят только от углового размера деталей. Абсолютная величина разности лога рифмов яркости на уровне вершины и основания выброса должна оставаться постоянной.Сложение постоянных по ам плитуде корректирующих импульсов с корректируемым видеосигналом на входе нелинейного усилителя растяжения белого обеспечивает эту зависимость и тем самым оптимизацию процесса уве личения резкости контуров деталей изображения различной контрастности во всем диапазоне изменения яркостей телевизионно1 о изображения. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема корректора резкости контуров телевизионного изоб ражения; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках корректора. Корректор резкости контуров телевизионного изображения содержит нелинейный усилитель 1 сжатия белого, блок 2 задержки, первый суммато 3, нелинейный усилитель 4 растяжени белого, фильтр 5 верхних пространственных частот, блок 6 задержки, блок 7 межэлементной разности, первый источник 8 отрицательного опорного напряжения, первый источник 9 положительного опорного напряжения, первый и второй компараторы 10 и 11 .третий и четвертый компараторы 12 и 13, генератор 14 одиночных положи тельно-отрицательных корректирующих . импульсов, генератор 15 одиночных отрицательно-положительных корректирующих импульсов, первый фильтр 16 нижних частот, второй источник 17 отрицательного опорного напряжения, второй источник 18 положительного опорного напряжения, пятый и шестой компараторы 19 и 20, инвертор 21., второй сумматор 22, второй фильтр 23 нижних частот, третий сумматор 24 и управляемый аттенюатор 25. Входом корректора является вход нелинейного усилителя 1, выходом - выход нелинейного уси.лителя А. Корректор работает следующим образом. Входной сигнал, несущий информацию b яркости изображения, поступает нанелинейный усилитель 1 и через блок 2 задержки - на первый сумматор 3, на второй вход которого поступает сигнал коррекции, последний складывается из сигнала коррекции вертикальных контуров и сигнала коррекции горизонтальных контуров изображения. Сигнал коррекции вертикальных контуров форьируется при помощи блоков 7-15, сигнал коррекции горизонтальных контуров - при помощи блоков 16-23. В сумматоре 24 образуется полый сигнал коррекции, который через управляемый аттенюатор 25 поступает на вход сумматора Э. Блоки 2 и 6 задержки служат для компенсации временных задержек в отдельных блоках корректора и согласования во времени сигналов, складывающихся в сумматоре 3. Сигнал коррекции вертикальных контуров формируется следующим образом. Входной сигнал через блок 6 задержки поступает на блок 7 межэлементной разности, который формирует сигнал, пропорциональный разности входных сигналов, сдвинутых друг относительно друга на длительность одного элемента телевизионного изображения. Входной сигнал несет информацию о вертикально расположенной темной детали на светлом фоне (фиг. 2а), выходной сигнал блбка 7 (фиг. 26) поступает на инвертирующий вход первого компаратора 10 и неинвертирукндий вход второго компаратора 11. Неинвертирующий вход первого компаратоа 10 и инвертирующий вход второго . омпаратора 11 соединены соответственно с первым источником 8 отрицаельного опорного напряжения и первым источником 9 положительного опорного напряжения. Выходной сигнал первого KONmaparopa 10 представляет собой импульс положительной полярности с длительностью, равной времени, втечение которого выходное напряжение блока 7 меньше отрица тельного опорного напряжения, задаваемого источником 8. Выходной сигнал второго компаратора 11 представ ляет собой .положительный импульс с длительностью, равной времени, в течение которого выходное напряжение блока 7 больше положительного опорного напряжения,, задаваемого источни ком 9. Выходные напряжения первого и второго компараторов 10 и 11 показаны соответственно на фиг. 2в и 2г, уровни опорного напряжения - пунктиром на фиг. 26. Входной сигнал поступает также на вход фильтра 5 верх||шх пространственньк частот, выходной сигнал которого (фиг. 2д) поступает на инвертирующий вход третьего компаратора 12 и неинвертирующий вхо четвертого компаратора 13. Входы стр бирования третьего и четвертого компараторов t2 и 13 подключены соответственно к выходам первого и второ го компараторов 10 и 11. I В моменты, соответствующие максимальной скорости изменения входного сигнала и переходу выходного напряжения фильтра 5 через нулевой уровень (фиг. 2д), возюлцают положительные перепады напряжения на выходах третьего и четвертого компараторов 12 и 13; Однако эти перепады появляются только в том случае, если поданы напряжения на входы стробирования третьего и четвертого компараторов 12 и 13. Диаграммы напряжения на выходах .третьего и четвертого компараторов 12 и 13 показаны на фиг. 2е и 2ж. Положительные им пульсы на выходах третьего и четвертого компараторов 12 и 13 запускают соответственно генераторы 14 и 15, работающие в ждущем режиме. Таким образом, при изменении видеосигнала соответствующем бело-черному перепаду в изображении, запускается генератор 14 одиночных положительноотрйцйтельных корректирующих импуль сов, черно-белому перепаду соответствует запуск генератора 15 одиночных отрицательно-положительных корректирующих импульсов. Выходные напряжеш1Я генераторов 14 и 15 показаны на фиг. 2з и 2и. Корректирующие имнульсы складьгааются в сумматоре 24 и через управляемый аттенюатор 25, предназначенный для установки необходимой степени коррекции, поступают на второй вход первого сумматора 3. На первый вход сумматора 3 поступает видеосигнал, преобразованный нелинейным усилителем 1 и задержанный при помощи блока 2 задержки. Суммарный видеосигнал поступает на вход нелинейного усилителя 4, выходной сигнал которого показан на фиг. 2к сплошной линией, пунктиром показан выходной сигнал без импульсов коррекции. Осуществление коррекции вертикальных контуров не сопровождается уменьшением отношения сигнал/шум, так как высокочастотные составляющие видеосигнала используются только для запуска генераторов 14 и 15, вырабатывающих импульсы коррекции необходимой формы, при этом исключается возможность запуска генераторов 14 и 15 от изменений видеосигнала, вызванных флуктуационными шумами видеотракта благодаря стробированию третьего и четвертого компараторов 12 и 13. Импульсы запуска поступают на вход генератора 14 и 15 только в том случае, если сигнал на выходе блока 7 межэлементной разности меньше напряжения источника 8 или больше напряжения источника 9, т.е. если приращения видеосигнала превьш1ают уровни опорного напряжения по абсолютной величине. Установка напряжений источников 8 и 9 на уровне, превышакяцем по абсолютно величине размах флуктуационных шумов видеотракта, исключает срабатывание первого и второго компараторов 10 и 11 и генераторов 14 и 15 на участках изображения с постоянной яркостью. Сигнал коррекции горизонтальных контуров формируется следующим образом. Выходной сигнал фильтра 5 верхних пространственных частот через первый фильтр 16 нижних частот поступает на инвертирующий вход пятого компаратора 19 и неинвертирующий вход шестого компаратора 20, которые соединены соответственно с вторым источником 17 отрицательного

9

опорного яаяржкения и вторым источником 18 положительного опЬрного напряжения . На выходе шестого компаратора 20 появляются поЕпожительные прямоугольные корректирующие импульсы, если высокочастотные пространственные составляющие положительной полярности превышают опорное напряжение задаваемое источником 18. На выходе инвертора 21, вкпюченного на дыходе пятого компаратора 19, появляются отрицательные прямоугольные ксфрактирующие импульсы, если высокочастотные пространственные составляювр е отрицательной полярности превы- тают по абсолютной величине уровень (торного напряжения, задаваемого источником 17. Положительные и отрицательные корректирующие импульсы складьшаются во втором сумматоре 22 и подаются на вход второго фильтра 23 нижш1х частот, который устраняет перекоррекцию в диагональныхнаправлениях. Сигнал коррекц)ии горизонтальных, контуров с выхода второго фильтра 23 юокних частот поступает на вход третьего cymetopa 24, на выходе которого- образуется пЬЛ1в 1Й

188

10

сигнал коррекции резкости контуров телевизионного изображения.

Благодаря низкочастотной фильтрации, осуществляемой первым фильтром 16.нижних частот, и двухпороговой дискриминации сигнал верхних пространственныЕХ частот, создаваемой пятым и шестым кошаратора 19 -и 20 и источниками 17 и 18 отрицательного и положительного опорного напряжений, обеспечивается помехоустойчивое формирование/сигнала коррекции горизонтальных контуров. Сложение этго сигнала коррекцнй с основным видесигналом в первом сумматоре 3 не приводит к уменьшению отношения сигнал/шум. Контуры малоконтрастных деталей изображения, размах сигнала от которых равен или меньше выбросов шума, не корректируются, так как не срабатывают компараторы 10, 11, 19 и 20.

Корректор обеспечивает увеличение отношения сигнал/шум в выходном сигнале на 5-6 дБ (в два раза), а также увеличивает резкость контуров в вы ходном сигнале в 2,5-3,0 раза.

SxoSttou

сигнал

Jtptfocma

(

t

25

I

Выходной Ci/inaa

ЯР«г./

fg