Устройство формирования сигнала изображения Советский патент 1988 года по МПК H04N3/14 

4

4

о

Ш

на приборах с зарядовой связью, видеоусилитель 6, формирователь 7 импульсов конца кадра, делитель 8 частоты импульсов, фильтр 9 верхних частот, дифференциальный усилитель 10, компаратор 11, эл-т И 12, блок сравнения 13, управляемые источники 14, 15,-16 и 17 напряжения, формирователь 18 сигналов управления, блок выбора 19 строки, регистр 20 сдвига и блок управления 21. Принцип работы формирования сигнала изображения основан на автоматичес- кой регулировке напряжений, управляюпщх работой датчика 5 в процессе калибровки, которая производится как при перестройке режимов работы датчика 5 (телевизионный, малокадровый) так и при работе в определенном режиме. Цель достигается за счет обеспечения точности калибровки при анализе видеосигнала путем учета его шумовой составляющей. Устр-во по пп. 2, 3 и 4 ф-лы отличается выполнением блока сравнения 13, источников 14, 15, 16 и 17 и формирователя 18. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теле- видению. Цель изобретения - повышение качества формирования сигнала изображения. Устр-во содержит синх- рогенератор 1, .согласующие усилители 2, 3 и 4, датчик 5 видеосигнала

1

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в телевизионных системах с датчиками видеосигнала на приборах с зарядовой связью.

Цель изобретения - повышение качества формирования сигнала изображения .

На фиг, 1 представлена электрическая структурная схема устройства фор- мирования сигнала изображения; на фиг. 2 - схема -блока сравнения, на фиг. 3 - схема управляемого источник напряжения; на фиг. 4 -схема формирователя сигналов управления; на фиг. 5 - схема блока управления; на фиг. 6 и 7 - временные диаграммы, поясняющие их работу.

Устройство формирования сигнала изображения (фиг. 1) содержит синх- рогенератор 1, первый, второй и третий согласующие усилители 2-4, датчик 5 видеосигнала на приборах с зарядовой связью (ПЗС), видеоусилитель 6, формирователь 7 импульсов конца кадра, делитель 8 частоты импульсов, фильтр 9 верхних частот,дифференциальный усилитель 10, компаратор 11, элемент И 12, блок 13 сравнения, первый, второй, третий, чет- вертый управляемые источники 14-17 напряжения, формирователь 18 сигналов управления, блок 19 выбора строки, регистр 20 сдвигаS блок 21 управления, вход 22 управления, первый и

второй входы 23 и 24 кодов превышения опорного сигнала.

Блок 13 сравнения (фиг. 2) содержит счетчик 25 импульсов, и второй компараторы 26 и 27 кодов, первый и второй RS-триггеры 28 и 29, элемент И 30.

Управляемый источник напряжения (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 31, реверсивньй счетчик 32, цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 33, усилитель 34, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, Т-триггер 36.

Формирователь 18 сигналов управления (фиг. 4) содержит первый элемент ИЛИ 37, элемент НЕ 38, второй элемент ИЛИ 39, D-триггер 40, третий элемент ИЛИ 41, Т-триггер 42.

Блок 21 управления (фиг. 5) содержит компаратор 43 кодов, D-триггер 44, RS-триггер 45, счетчик 46.

Устройство формирования сигнала изображения работает следующим образом.

Принцип работы устройства формирования сигнала изображения основан на автоматической регулировке напряжений, управляющих работой датчика 5 в процессе калибровки, которая производится как при перестройке режимов работы датчика 5 (телевизионный, малокадровый), так и при работе в определенном режиме, при этом для обеспечения точности калибровки при

анализе видеосигнала производится учет его шумовой составлямцей.

Калибровка устройства формирования сигнала изображения производится при помещении перед датчиком 5 испытательной таблицы в виде изображения белой полосы на черном фоне перпендикулярно линии,разделяющей секции накопления и памяти. Изображение таблицы проецируется на секцию накопления датчика 5.

Установка испытательной таблицы при калибровке может производиться блоком механических устройств при включении устройства формирования Ьигнала изображения, при этом на выходе компаратора 43 кодов устанавливается уровень логической единицы, при котором перед датчиком 5 блоком механических устройств устанавливается испытательная таблица.

На вход 22 устройства формирования сигнала изображения подается код определяющий режим работы синхрогене ратора 1. На первые входы второго, третьего и четвертого управляемых источников 15-17 напряжений подаются коды чисел, соответствующие уровням напряжений с выходов первого, второго, третьего и четвертого управляемы источников 14-17 напряжений, при ко- торых начинается настройка устройств формирования сигнала изображения. На первый вход реверсивного счетчика 32 первого управляемого источника 14 напряжения подается код числа, соот- ветствунщий напряжению, с которого начинается привязка видеосигнала к пороговому уровню Vnop . При смене кода на входе 22 управления устройства формирования сигнала на первом выходе блока 21 управления в течение первого кадра формируется сигнал , уровня логической единицы, при котором производится установка начальных напряжений с выходов первого, второго, третьего и четвертого управляемых источников 14-17 напряжения. При сигнале уровня логического нуля на первом и втором выходах блока 21 управления производится автоматичес- ,кая установка напряжений секции накопления, секции памяти и выходного регистра датчика 5, при которых минимальна неэффективность переноса заряда ПЭС. При сигнале уровня логической единицы на втором выходе

,

443204

блока 21 управления напряжения на выходах управляемых источников напряжения фиксируются.

После окончания процесса калибровки испытательная таблица убирается блоком механических устройств.

Устройство формирования сигнала изображения в процессе калибровки

10 работает следуклцим образом.

Синхрогенератор 1 формирует сигналы управления первым, вторым и третьим согласующими усилителями 2-4, которые управляют секцией накоп15 ления, секцией памяти и выходным регистром датчика 5, кадровые гасящие импульсы (фиг. 6а, 7а), поступающие на входы формирователя 7 импульсов конца кадра, блока 19 выбора

20 строки, формирователя 18, блока 21 управления, взсоды первого, второго, третьего и четвертого управляемых источников 14-17 напряжений, а также строчные гасящие импульсы (фиг.бб),

25 поступающие на вход блока 19 выбора строки.

Формирователь. 7 импульсов конца кадра формирует импульсы конца кадра (фиг. 6в), поступающие на вход

30 блока 13 сравнения. Блок 19 выбора строки формирует импульсы исследуемых строк изображения (фиг. 6г), поступающие на вход элемента И 12. Третий согласующий усилитель 4 формиру ет тактовые импульсы (фиг. 6д), которые поступают с второго выхода третьего согласуклцего усилителя 4 на вход элемента И 12, причем каждый импульс соответствует элементу изобра40 жения датчика 5 видеосигнала на ПЗС.

Видеосигнал (фиг. бе) с выхода датчика 5 через видеоусилитель 6 поступает на фильтр 9. Продифференцированный видеосигнал (фиг. 6ж) с выхода

45 фильтра 9 поступает в дифференциальный ус илитель 10 и с его выхода на компаратор 11, на другой вход которого подается опорный сигнал V. При превышении уровня видеосигнала

gQ опорного сигнала на выходе компаратора 11 вырабатывается сигнал уровня логической единицы (фиг. 6з), поступающий на первый вход элемента И 12, на вход которого поступают такgg же импульсы из блока 19 выбора строки (фиг. 6г) и импульсы с второго выхода третьего согласующего усилителя 4 (фиг. 6д). С выхода элемента И 12 на вход блока 13 сравнения поспор

тупают импульсы, количество которых равно количеству элементов исследуемого фрагмента изображения, приращение видеосигнала в которых больше заданного порогового уровня V (фиг. 6и).

На первый вход 23 подается код числа, равного количеству элементов изображения, приращение видеосигнала с которых превышает опорньй сигнал У„ , а на второй-вход 24 подается код числа, равного допустимому числу элементов изображения, приращение видеосигнала с которых может превысить уровень сигнала опорного . На первые входы реверсивных счетчиков 32, второго, третьего и четвертого управляемых источников 15-17 напряжений подаются коды чисел, соответствующие исходным напряжениям секции накопления памяти и выходного регистра, датчика 5, с которых начинается настройка устройства формирования сигнала изображения.

Дальнейшую работу устройства формирования сигнала изображения можно разделить на три цикла.

Во время первого цикла происходит автоматическая установка оптимального напряжения первого согласующего усилителя 2, управляющего работой секции накопления датчика 5.

Если в течение кадра количество

импульсов, поступающих на первый вход 35 иа втором входе 24 (фиг. 6и, период

ТЗ), то на первом выходе блока 13 сравнения установится состояние лодах 23 и 24 (фиг. 6и, период Т1), то

на его втором и первом выходах в моблока 13 сравнения, больше чисел, установленных на первом и втором вхогического нуля (фиг. 6н, период ТЗ) а на втором и третьем выходах блока

менты времени t., t- (фиг. 6н, м

к, л, период Т1) установится состояние логической единицы, а на третьем выходе в момент времени t (фиг. 6о, период Т1) установится состояние логического нуля. На первом выходе фор мирователя 18 состояние логического нуля не изменится (фиг. 7е, период Т1), на втором его выходе установитс состояние логической единицы (фиг.7в период Т1), а на третьем выходе в момент времени t, (фиг. 76, период Т1) установится состояние логического нуля. Во время кадрового гасящего импульса (фиг. 6а, 7а) первый управляемый источник 14 напряжения уменьшит напряжение на втором входе дифференциального усилителя 10 (фиг. 7ж, период Т1), тем самым уменьшая величину постоянной составлякщей

4432046

на выходе дифференциального усилителя 10 и привязывая вершину импульсов видеосигнала к уровню порогового напряжения U,

порЕсли в течение кадра количество импульсов, поступающих на первьй вход блока 13 сравнения, меньше чисел, установленных на первом и вто10 ром входах 23 и 24 (фиг. 6и, период Т2), то на его первом, втором и третьем выходах установится состояние логического нуля (фиг. 6н, м, о). На первом выходе формирователя 18

15 состояние логического нуля не изменится (фиг. 7е, период Т2). На втором выходе формирователя 18 установится состояние логической единицы (фиг. 7в, период Т2), а на тре20 тьем выходе в момент времени t (фиг. 76, период Т2) установится состояние логинеского нуля. Во время кадрового гасящего импульса первый управляемьй источник 14 напряжения

25 увеличит напряжение на входе дифференциального усилителя 10 (фиг. 7ж, период Т2), привязывая вершину импульсов видеосигнала к уровню порогового напряжения Up..

30 Если в течение кадра количество импульсов, поступающих на первый вход блока 13 сравнения, больше числа, установленного на первом входе 23, но меньше числа, установленного

гического нуля (фиг. 6н, период ТЗ), а на втором и третьем выходах блока

м, о, период ТЗ) установится состояние логической единицы. На первом выходе формирователя 18 сохранится состояние логического нуля (фиг.7е, период ТЗ), на его третьем выходе установится состояние логической единицы (фиг. 76, период ТЗ), а на втором выходе формирователя 18 в момент времени tg (фиг. 7в, период ТЗ) установится состояние логического нуля. Напряжение на выходе первого управляемого источника 14 напряжения не изменится (фиг.7ж, период ТЗ), а напряжение на выходе второго управляемого источника 15 напряжения возрастает (фиг. 7з, период ТЗ).

После изменения напряжения на выходе второго управляемого источ

71

ника 15 напряжения во время следующего кадра производится анализ видеосигнала с выхода датчика 5.

Если в течение следующего кадра количество импульсов, поступивших на первый вход блока 13 сравнения, больше чисел, установленных на первом 23 и втором 24 входах (фиг. 6и, период Т4), то на втором и первом выходах блока 13 в моменты времени t и Cg установится состояние логической единицы (фиг. 6м, н, период Т4), а на третьем выходе в момент времени tg - состояние логического нуля (фиг. 6о, период Т4).

Логическое состояние на первом выходе формирователя 18 не изменится (фиг. 7е, период Т4) и второй управляемый источник 16 напряжения не изменит направления изменения напряжения (фиг. 7з, период Т4).

На втором выходе формирователя 18 установится состояние логической еди ницы (фиг. 7в, период Т4), а на его третьем выходе в момент времени t- - состояние логического нуля (фиг.76, период Т4), и после привязки вершины импульса к уровню U| pпроизводится дальнейшее изменение напряжения в ТОМ же направлении, в котором оно изменилось в предыдущем кадре.

Если в течение следующего кадра количество импульсов, поступивших на первый вход блока 13 сравнения, больше числа, установленного на первом входе 23, но меньше числа, установленного на втором входе 24 (фиг. 6и, период Т5), то на втором (фиг. 6м, период Т5) и третьем (фиг. 6о, период Т5) выходах блока 13 сравнения в момент, времени t установится состояние логической единицы, а на его первом выходе - состояние логического нуля (фиг.бн, период Т5).

Состояние на первом выходе формирователя 18 не изменится (фиг. 7е, период Т5), на втором выходе формирователя 18 в момент времени t установится состояние логического нуля (фнг. 7в, период Т5), а на третьем выходе - состояние логической единицы (фиг. 76, период Т5). Второй управляемый источник 15 напряжения производит дальнейшее изменение напряжения в направлении, в котором оно изменялось впредыдущем кадре.

432048

Если в течение следующего кадра количество импульсов, поступающих на первьй вход блока 13 сравнения, мень- с ше чисел, установленных на первом и втором входах 23 и 24 (фиг. 6и, период Т6), то на его первом, втором и третьем выходах установится состояние логического нуля (фиг. 6н, м, о,

10 период Т6). Состояние на первом выходе формирователя 18 в момент времени t изменится на противоположное (фиг. 7е, период Т6) и второй управляемый источник 15 напряжения изменит

15 направление изменения напряжения на противоположное. На втором выходе формирователя 18 установится состояние логической единицы (фиг. 7в, период Т6), а на третьем выходе в мо20 времени состояние логического нуля (фиг. 76, период Т6)и после привязки вершины импульса к описанному уровню-U производится дальнейшее изменение напряжения в направле25 НИИ, противоположном направлению, в котором напр женИе изменялось в предьщущем кадре. При достижении оптимального напряжения секции накопления датчика 5 изменения напряжения

30 в большую и меньшую сторону от оптимального, производимого вторым управляемым источником 15 напряжения, приводят к формированию импульсов, поступаюш;их на вход делителя 8 час35 тоты импульсов. Делитель, вход которого подключен к первому выходу формирователя 18, фиксирует изменения состояния первого выхода формирователя 18. При определенном количестве

40 поступивших импульсов, определяемых коэффициентом деления делителя 8, последний формирует импульс, поступающий в регистр 20 сдвига, который запрещает работу второго управляемо45 го источника 15 напряжения и разрешает работу третьего управляемого источника 16 напряжения путем подачи на шестой вход второго управляющего источника 15 напряжения логической

50 единицы, а на шестой вход третьего управляемого источника 16 напряжения логического нуля.

Устройство формирования сигнала 55 изображения переходит к следукнцему циклу работы, во время которого производится автоматическая установка оптимального управляюдего напряжения третьего согласующего усилителя 4,

управлякяцего работой выходного регисра датчика 5.

Управляющее напряжение из четвертого управляемого источника 17 напря жения поступает на второй вход третьего согласующего усилителя 4. При достижении максимальной крутизны черно-белого перепада видеосигнала делитель 8 при определенном коли честве поступивших импульсов формирует сигнал логической единицы, поступающий в регистр 20, о запрете работы четвертого управляемого источ- :ника 17 напряжения и сигнал логичес- кого нуля о разрешении работы второго управляемого источника 15 напряжения.

При определенном количестве импульсов,, поступивших на третий вход блока 21 управления и определяемых коэффициентом пересчета счетчика 46 блока 21 управления, на втором выходе блока 21 управления формируется (сигнал уровня логической единицы, который прекращает калибровку устройства и фиксирует установленные управляющие напряжения секции нажоп- ления, памяти и выходного регистра датчика 5. При этом на выходе компаратора 43 формируется сигнал уровня логического нуля, при котором производится снятие испытательной таблицы и переход от режима калибровки в рабочий режим.

дифференциальнь й усилитель, компаратор, элемент И и блок сравнения, а также блок управления, формирователь сигналов управления, делитель частоты импульсов, регистр сдвига, блок выбора строки, формирователь импульсов конца кадра и первый, второй, третий и четвертый управляемые источники напряжения, при этом четвер- тьй выход синхрогенератора соединен с входом формирователя импульсов конца кадра и с первыми входами блока выбора строки, формирователя сигна- ртов управления, первого, второго, ретьего и четвертого управляемых 1сточников напряжения и блока управления, второй вход которого объединен с входом синхрогенератора и является входом управления устройства формирования сигнала изображения, пятый выход синхрогенератора соединен с вторым входом блока выбора строки, выход которого соединен с вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с вторым выходом третьего согласующего усилителя, а выход соединен с первым входом блока сравнения второй вход которого с вы- 30 ходом формирователя импульсов конца кадра, третий и четвертьй входы блока сравнения являются соответственно первым и вторым входами кодов превышения опорного сигнала, первый выход соединен с вторым входом первого управляемого источника напряжения, а второй и третий выходы блока сравнения соединены соответственно с вторьм и третьим входами формирователя сигна

Фор м у ла изобретения

10

15

44320410

дифференциальнь й усилитель, компаратор, элемент И и блок сравнения, а также блок управления, формирователь сигналов управления, делитель частоты импульсов, регистр сдвига, блок выбора строки, формирователь импульсов конца кадра и первый, второй, третий и четвертый управляемые источники напряжения, при этом четвер- тьй выход синхрогенератора соединен с входом формирователя импульсов конца кадра и с первыми входами блока выбора строки, формирователя сигна- ртов управления, первого, второго, ретьего и четвертого управляемых 1сточников напряжения и блока управления, второй вход которого объединен с входом синхрогенератора и является входом управления устройства формирования сигнала изображения, пятый выход синхрогенератора соединен с вторым входом блока выбора строки, выход которого соединен с вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с вторым выходом третьего согласующего усилителя, а выход соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого с вы- 30 ходом формирователя импульсов конца кадра, третий и четвертьй входы блока сравнения являются соответственно первым и вторым входами кодов превышения опорного сигнала, первый выход соединен с вторым входом первого управляемого источника напряжения, а второй и третий выходы блока сравнения соединены соответственно с вторьм и третьим входами формирователя сигна20

25

35

40 ° управления, первый выход которого соединен с входом делителя частоты импульсов и с вторыми входами второго, третьего и четвертого управляемых источников напряжения, второй выход

соединен с третьими входами второго третьего и четвертого управляемых источников напряжения,а третий выход соединен с третьим входом первого уп равляемого источника напряжения, четвертый вход которого объединен с четвертыми входами второго, третьего и четвертого управляемых источников напряжения и соединен с первым выходом блока управления, третий вход которого объединен с входом сдвигового регистра и соединен с выходом делителя частоты, пятый и шестой входы первого управляемого источника напряжения объединены с пятыми входами вто

рого, третьего и четвертого управляемых источников напряжения и соединены с вторым выходом блока управления, а вькод соединен с вторым вхдом дифференциального усилителя, шетой вход второго управляемого источника напряжения соединен с первым выходом регистра сдвига, второй и третий выходы которого соединены с шестыми входами соответственно третьего и четвертого управляемых истоников напряжения, выходы второго, третьего и четвертого управляемых источников напряжения соединены с в рыми входами соответственно первого второго и третьего согласующих усилителей.

2, Устройство по п. 1, о т л и

чающееся тем, что блок сравнения содержит счетчик импульсов, первьй вход которого является первым входом блока сравнения первьй и второ компараторы кодов, первые входы которых являются соответственно третьим и четвертым входами блока сравнения, а вторые входы объединены и соединены с выходом счетчика импульсов, первый RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом первого компаратора кодов, а прямой выход является первым выходом блока сравнения, второй RS-триггер, S-вход которого соединен с выходом второго компаратора

кодов, а R-вход объединен с R-BXO- дом первого RS-тpиггepa с вторым входом счетчика импульсов и является вторым входом блока сравнения, и элемент И, первьй вход которого соединен с выходом второго RS-триггера и является вторым выходом блока сравнения, второй вход соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, а выход является третьим выходом блока сравнения.

ледовательно соединенные реверсивный счетчик, первый вход которого является входом задания кода, цифроана- логовый преобразователь и усилитель, выход которого является выходом управляемого источника напряжения, элемент ИЛИ, первьй, второй и третий входы которого являются соответственно шестым, третьим и пятым входами управляемого источника напряжения, а выход соединен с вторым входом реверсивного счетчика, третий и четвер- тьй входы которого являются соответственно первым и четвертым входами управляемого источника напряжения, а также последовательно соединенные Т-триггер, вход которого соединен с вторым выходом реверсивного счетчи- ка, и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого.является вторым входом управляемого источника напряжения, а выход соединен с пятым входом реверсивного счетчика.

второй элемент ИЛИ, выход которого является вторым выходом формирователя сигналов управления В-триггер, третий элемент ИЛИ, второй вход которого объединен с вторыми входами

первого и второго элементов ИЛИ и D-триггера и является первым входом формирователя сигналов управления, а третий вход третьего элемента ИЛИ является вторым входом формирователя сигналов управления, и Т-триггер, выход которого является первым выходом формирователя сигналов управления .

Фи,г,3

V

м,гЛ

4J

5

/

4

45

Ри,г.5

а S 8 г

д.