Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала Советский патент 1990 года по МПК H04N5/18 

Изобретение относится к телевидения и может быть использовано для стабилизации амплитуды видеосигнала.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства стабилизации амплитуды видеосигнала, на фиг.2 - принципиальные схемы генератора татовых импульсов, согласующих усилителей, блока отсчетов длины строки и кадра, RS-триггера, видеоусилителя 6 и датчика 5 изображения на ПЗС на фиг. 3 - принципиальные схемы сумматора-вычитателя, элемента И-НЕ 20, компаратора кодов, регистра, первого счетчика, датчика рассогласвания и В-триггеров на фиг.Д - при ципиапьные схемы второго счетчика, блока сравнения кодов, реверсивного счетчика, блока постоянной памяти первого делителя частоты и цифроана логового преобразователя} на фиг.5- 7 - временные диaгpaм ы на выходах блоков для всех случаев значения видеосигнала относительно порогов U|,

и и,. .

Устройство стабилизации амплитуды видеосигнала содержит генератор 1 тактовых импульсов, согласующие у1::и- лители2иЗ,. согласующий усилитель 4 фоточувствительной секции, датчик 5 изображения на ПЗС, видео- усилитель 6, датчик 7 рассогласования, содержащий детекторы уровня 8 и 9, D-триггеры 10 и 11 , первый делитель 12 частоты, первый счетчик 13 сумматор-вычитатель 14, регистр 15, RS-триггер 16, компаратор 17 кодов, формирователь 18 импульсов конца строки или кадра, блок 19 отсчетов длины строки и кадра, элемент И-НЕ 20, второй делитель 21 частоты, второй счетчик 22, блок 23 сравне1шя кодов, реверсивный счетчик 24, блок 25 постоянной памяти, цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 26, инвертирующий усилитель 27, источник 28 опорного кода, тактовый вход 29 первого делителя частоты, выход 30 компаратора кодов, первый выход 31 формирователя импульсов конца строки или кадра, первый вход 32 датчика расогласования, выход 33 элемента И-НЕ второй вход 34 датчика рассогласования, третий вход 35 датчика рассогласования, выход 36 первого делите

10

5

0

5

30

35

40

.

50

ля частоты, первые вход) 37 кo mapa- тора кодов и выход 38 RS-триггера.

Устройство работает в трех случаях для максимального значения амплитуды видеосигнала относительно порогов детекторов уровня 8 и 9 датчика 7 рассогласования следующим образом.

1. Аьшлитуда видеосигнала в течение строки или кадра превышает верхний порог (напряжение на выходе ЦАП 26).

Перед началом считывания очередного кадра с первого внхода 31 формирователя 18 импульсов конца строки и кадра на R-входы D-триггеров 10 и 11 поступает импульс конца строки и кадра, устанавливая их в исходное состояние О. В момент t (фиг.5) амплитуда видеосигнала на выходе видеоусилителя 6 превышает нижний порог и2 (напряжение на выходе инвертирующего усилителя 27), срабатыв.ает де- ектор 9 уровня, с выхода которого на

С-вход В-тригге эа 1 1 поступает положительный перепад импульса и происходит запись 1, постоянно присутствующей на D-входе. В момент t амплитуда видеосигнала на выходе видеоусилителя 6 превышает верхний порог и, срабатывает детектор 8 уровня, с выхода которого на С-вход D-триггера 10 поступает положительный перепад импульса и происходит запись 1, постоянно присутствующей на D-входе. С инверсного выхода D-триггера 10 на первый вход элемента И-НЕ 20 поступает сигнал О, а на второй вход с прямого выхода D-триггера 11 - сигнал 1. Следовательно, с выхода элемента И-НЕ 20 на управляющий вход регистра 15 поступает сигнал 1, разрешая запись информации в регистр 15 с выхода сумматора-вычитателя 14. 45 На управляющий вход сумматора-вычитателя с инверсного выхода D-триггера 10 поступает сигнал нуля, переводя сумматор-вычитатель I4 в режим суммирования содержимого регистра 15 и первого счетчика 13. Код регистра 15 NJ; определяет время экспозиции текущего кадра, а следовательно, и амплитуду видеосигнала. В момент совпадения изменяющегося в ходе отсчета длины строки или кадра кода блока 19 с кодом регистра 15 на R-вход RS-триггера 16 с компаратора 17 поступает сигнал 1, устанавливая его в состояние О. С:выхода RS-триггера

16035

16 на установочный вход первого счетчика 13 поступает сигнал О, разрешая работу первого счетчика 13. Импульсы с (п+1)-го выхода генератора 1 тактовых импульсов поступают на тактовый вход 29 первого делителя 12 частоты, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 13. В конце строки или кадра код первого .счет- о чика 13 равен ДМ; N-K, где К - коэффициент деления тактовых импульсов (K-il), N| - значение текушего кода. В конце строки или кадра передним фронтом импульса их конца осушест-15 вляется запись результата суммирования Ы; |СОдержимого регистра 15 N; и первого счетчика 13 AN;, а также сброс D-триггеров 10 и 11 в исходное состояние.20

2. Если амплитуда видеосигнала в течение строки или кадра не превьшает нижний порог и , не срабатывает ни один детектор 8 и 9 уровня и D-триг- геры 10 и II остаются в исходном сое- 5 тоянии, при этом на инверсном выходе D-триггера 10 имеется сигнал 1, которая, поступая на управляющий вход сумматора-вычитателя 14, устанавливает его в режим вычитания. С выхода 30 элемента И-НЕ 20 на управляющий вход регистра 15 поступает сигнал 1, раз- решающий его работу. В конце строки или кадра с выхода суммгтсра-вычитате- ля 14 на информационные входы регйст- эг ра 15 поступает код, равный разности , содержимого регистра 15 и первого счетчика 13 N |, N, - UN;, который передним фронтом импульса конца стро- ки и кадра записывается в регистр 15. 40

3. Если амплитуда видеосигнала в течение строки или кадра превьшает нижний порог U2, но не превышает верхний порог Ui (фиг.6), срабатывает только один детектор 9 уровня дат-.с

ика 7 рассогласования, при этом на нверсном выходе D-триггера 10 и на прямом выходе D-триггера 11 появлятся сигналы О, которые поступают соответственно на первый и второйCQ

ходы элемента И-НЕ 20. С выхода лемента И-НЕ 20 сигнал О поступат на управляювдай вход регистра 15, апрещая перезапись информации пеедним фронтом импульса конца стро- ее и и кадра, и код регистра 15 остатся неизменным.

Второй делитель 21 частоты, второй четчик 22, блок 23 сравнения кодов,

586

реверсившШ счетчик 24, блок 25 постоянной памяти, ДАЛ 26, инвертирующий усилитель 27, источник 28 опорного кода осуществляют адаптацию щаг регулирования ДМ ; и скорости изменения максимального значения видеосинала от кадра к кадру. Величина д N; определяется коэффициентом деления первого делителя 12 частоты (фиг.1). Коэффициенты деления К выбираются таким образом, чтобы вьтолнялось неравенство

crV-

где и, - верхний порог ,

и - нижний порог. Коэффициенты делеш1я К и соответствующие им значения U| в цифровой форме содержатся в блоке 25. С первого выхода блока 25 постоянной памяти на управляющие входы первого делителя 12 частоты поступает код, определяющий коэффициент деления, а со второго выхода блока 25 на вход ЦАП 26 - соответствующее ему согласно неравенсту (1) значение U, в цифровой форме, которое с выхода ЦАП 26 в виде напряжения поступает на второй вход 34 датчика 7 рассогласования и через инвертирующий усилитель 27 на третий вход 35 датчика 7 рассогласования.

Изменение коэффициента деления К и соответствующих значений верхнего TJ, и нижнего Uj. порогов датчика 7 рассогласования осуществляется последовательной сменой кода, поступающего с реверсивного счетчика 24 на адресные входы блока 25. Код реверсивного счетчика 24 изменяется через М кадров, где М - коэффициент деления второго делителя 21 частоты. В конце М-го кадра импульс конца строки и кадра с первого выхода 31 формирователя 18 импульсов конца строки или кадра поступает на вход второго делителя 21 частоты, с выхода которого импульс поступает на счетный вход реверсивного счетчика 24, увеличивая или уменьшая его код на еди- ницу в зависимости от сигнала, поступающего с выхода блока 23 сравнения кодов на вход управления счета реверсивного счетчика 24. Установка в О второго счетчика 22 осуществляется в конце М-го кадра импульсом.

поступающим с-выхода второго делител 21 частоты на установочный вход.

Если амплитуда видеосигнала в течение строки или кадра превышает ниж НИИ порог и, но не превышает верхни порог Uf, то в конце кадра на оба выхода элемента И-НЕ 20 с инверсного выхода D-триггера 10 и прямого выход D-триггера II поступают сигналы 1 I(фиг;6), а с выхода элемента И-НЕ I20 на управляющий вход второго счет- чика 22 - сигнал О, запрещающий ; счет по переднему фронту импзшьса : конца строки и кадра. Если амплитуда видеосигнала в течение строки или ; кадра превьшает заданный .верхний порог Uj либо не превышает заданный i нижний порог и,, то с выхода элемен- та И-НЕ 20 на управляющий вход второ ; го счетчика 22 поступает сигнал ;разрешающей счет. В любом из этих :двух случаев по переднему фронту им- I пульса конца строки или кадра код :счетчика увеличивается на единицу. ,Следовательно, в момент прихода на установочный вход второго счетчика 2 импульса сброса с выхода второго делителя 21 частоты код счетчика 22 L I соответствует числу кадров, в кото- I рых амгаштуда видеосигнала не нахо- |дится в интервале между верхним и НИЖНИМ порогом (за время, равное i М кадрам).

; При проектировании телевизионных камер, предназначенных для работы в :реальных условиях,; необходимо учи- тывать, что изменение освешенности |Е обычно носит случайный характер. На оптический вход телевизионной сие :темы А, в состав которой входит уст- ройство стабилизации амплитуды видеосигнала, поступает случайная функция E(t)} система подвергает ее известному преобразованию, в результате чего на выходе системы появляется случайная функция:

U(t) (t)..

Задачей устройства стабилизации является минимизация отклонения регулируемой величины U(t) от заданного значения U, Максимальная относительная скорость изменения освещен&Е

ности -- , отрабатываемая устройст 1вом стабилизации за один цикл,

определяется из выражения:

U(

и - и,

(2)

где U( - верхний порогу и2 - нижний порог; Е. - максимальная освещенность в i-M кадре;

ДЕ - приращение освешенности в (i+I)-M кадре.;

При малых значениях Е и фиксированных и, ии не достигается потенциальная точность стабилизации видеосигнала, т.е. когда правая часть выражения (2) много меньше левой. При больших ДЕ, когда неравенство не выполняется,, стабилизация видеосигнала не успевает отрабатывать рассогласование. Следовательно, при фиксированных параметрах U, .AN fCU, Ug), работоспособно обычное устройство стабилизации только в узком динамическом диапазоне изменения скоростей освещенности. Возникает необходимость осуществлять адаптацию щага регулирования &N и соответствующих ему значений U, U2.K скорости изменения освещенности. Принцип адаптации основан на формировании оценок характеристики входных сигналов и использования этих оценок при регулировании параметров. Это достигается следующим. Осуществляется выборка объемом в М кадров (М - коэффициент деления второго делителя частоты 21). В этой выборке определяется число кадров, в которых максимальное значение видеосигнала не находилось в интервале между верхним и нижним порогом(код второго счетчика 22 в конце последнего кадра выборки) . Это число сравнивается с заданным (источник 28 опорного кода). Если число неудачных исходов больше заданного, то шаг регулирования U. N соответствующая ему зона нечувствительности (2 ли Пи - и), увеличивается. Если меньше, то шаг регули- рования UN и зона нечувствительности уменьшается.

Таким образом, быстродействие устройства повьшгается за счет адаптации шага регулирования к скорости изменения освещенности.

Формула изобретения

Устройство стабилизации амшшту- дм видеосигнала по авт.св.№ 1А83670,

9

о т ли чаютееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены второй делитель частот второй счетчик, блок сравнения кодов, источник опорного кода, реверсивный счетчик, блок постоянной памти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и инвертирующий усилитель, при этом вход второго делителя частоты соединен с прямым выходом формирователя импульсов конца строки или кадра и первым входом второго счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента К-НЕ, выхо второго делителя частоты соединен с третьим входом второго счетчика и счетным входом реверсивного счетчик вход управления которого соединен

10

.с выходом блока сравнения кодов, групповой выход источника опорного кода подключен к первому групповому входу блока сравнения кодов, к второму : групповому входу которого подключен групповой выход второго счетчика, групповой выход реверсивного счетчика соединен с адресными входами блока постоянной памяти, первый групповой выход которого соединен с входами управления первого делителя частоты, а второй групповой выход блока постоянной памяти подключен к инФормационному входу ЦАП, выход которого соединен с вторым входом датчи- ка рассогласования непосредственно, а с третьим входом - через инвертирующий усилитель.

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение быстродействия. При превышении видеосигналом порога с выхода формирователя 31 конца строки или кадра срабатывает детектор уровня. С выхода элемента И-НЕ 20 на управляющий вход регистра 15 поступает сигнал "1", разрешая запись информации в регистр 15 с выхода сумматора-вычитателя 14. В конце строки и кадра осуществляется запись результата суммирования содержимого регистра 15 и счетчика 13, а также сброс D-триггеров 10, 11 в исходное состояние. Цель изобретения достигается введением делителя 21 частоты, счетчика 22, блока 23 сравнения кодов, реверсивного счетчика 24, блока 25 постоянной памяти, ЦАП 26, инвертирующего усилителя 27 и источника 28 опорного кода. 7 ил.

/ uJltsJffinTt 1гвЪ ш

Ф//гЛ

1603538