Способ измерения нелинейных искажений растра на экране телевизионного приемника Советский патент 1992 года по МПК H04N17/04 

(Л

С

Изобретение относится к технике телевизионного приема и может быть использовано в устройствах измерения параметров телевизионных приемников. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерения. Способ основан на формировании тестового сигналз в виде го ризонтальных и вертикальных линий и детектировании оптического сигнала с экрана в ряде равноудаленных одна от другой точек, находящихся на одной линии в пределах рабочей части экрана. Тестовый сигнал формируют в виде движущегося поля, про- детектированный сигнал подвергают дифференцированию, последовательно устанавливают частоту линий, при которой разность фаз между продифференцирор- н- ными сигналами с каждой из двух соседних точек равна нулю, а о величине нелинеГ ix искажений судят по относительной ее ичи- не интервала изменения частоты линий. 4 ил.

Изобретение относится к технике телевизионного приема и может быть использовано при разработке оборудования для настройки схем развертки приемников.

Известен способ контроля нелинейных искажений развертки телевизионного приемника, заключающийся в том, что на вход приемника подают тестовый сигнал Сетча - тое поле и по соотношению элементов изображения на различных участках экрана судят о нелинейности развертки.

Недостатками способа являются низкая точность и производительность измерений. Недостатки способа обусловлены необходимостью измерения геометрических размеров элементов изображения по всему полю изображения на экране телевизионного приемника, определения максимального отклонения элементов изображения и

вычисления коэффициента нелинейных искажений по величине максимального отклонения относительно центра экрана.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ контроля нелинейных искажений изображения на экране телевизионного приемника, основанный на формировании тестового сигнала в виде горизонтальных и вертикальных линий, проецировании изображения с экрана на многоканальный фоторегистратор с регулярной структурой, детектировании оптического сигнала и определении расстояния между линиями на экране по уровню про детектированного сигнала.

Недостатками способа являются низкая производительность и точность контроля. Недостатки вызваны необходимостью предварительной юстировки изображения перед

VJ ел

XI

-Wk

hO

о

детектированием, а также необходимостью изменения взаимного расположения экрана и детектора при определении искажений по полю изображения. Кроме того, в результат контроля вносится ошибка юстировки, что уменьшает точность известного способа.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерения.

Для достижения указанной цели по спо- собу измерения нелинейных искажений растра на экране телевизионного приемника, основанному на формировании тестового видеосигнала, преобразовании тестового видеосигнала в телевизионное изображе- ние на экране телевизионного приемника, преобразовании в сигнал телевизионного изображения ряда равноудаленных одна от другой точек, находящихся на одной линии в пределах рабочей части экрана телевизи- онного приемника, дополнительно формируют тестовый сигнал в виде движущихся по направлению измерения линий, сигнал про - образованного телевизионного изображения дифференцируют, определяют разность фаз между сигналами в смежных точках, изменяют пространственную частоту f сигнала движущихся линий до достижения нулевой разности фаз между сигналами в смежных точках, измеряют частоты fi ли- ний по всем точкам с нулевой разностью фаз между сигналами в смежных точках, определяют максимальное тмакс и минимальное Тмим значения пространственной частоты и определяют величину а нелиней- ных искажений на экране телевизионного приемника в соответствии с выражением

U (fMaicc fMmi)/2(fMaKc fMHH).

По предлагаемому способу из продетек- тированного (без оптики) сигнала исключа- ется его постоянная составляющая, оставшаяся информативная часть сигнала используется для установки нулевой разности фаз и получения результата контроля в прямом виде как изменения частоты линий на экране телевизионного приемника.

Таким образом, из процесса контроля нелинейных искажений исключаются такие операции, как юстировка оптической систе- мы, наводка на резкость, предварительная обработка детектированных сигналов и тем самым повышаются производительность и точность контроля, так как исключение оптики уменьшает погрешности, связанные с аберрациями оптической системы, юстировкой, наводкой на резкость. По предлагаемому способу точность определяется расстоянием между соседними разрешимыми линиями на экране телевизионного приемника.

Предлагаемый способ предполагает выполнение следующей последовательности операций: формирование тестового сигнала в виде движущихся по направлению измерения линий; преобразование в сигнал теле- визионного изображения ряда равноудаленных одна от другой точек, находящихся на одной линии в пределах рабочей части экрана телевизионного приемника; дифференцирование сигнала преобразованного изображения; определение разности фаз между сигналами в смежных точках; изменение пространственной частоты f сигнала движущихся линий; измерение частоты fi линий по всем точкам с нулевой разностью фаз между сигналами в смежных точках; определение величины нелинейных искажений а по относительной величине интервала изменения частоты линий:

d ()/2((макс+ fuinH).

По предлагаемому способу на экране телевизионного приемника формируют тестовый сигнал в виде движущегося поля линий. При контроле нелинейных искажений по горизонтали формируют вертикальные линии, при контроле нелинейных искажений по вертикали - горизонтальные линии. В ряде равноудаленных одна от другой точек, расположенных по диагонали экрана, оптическое изображение преобразуют в сигнал телевизионного изображения. Для устранения постоянной составляющей производят дифференцирование сигнала преобразованного изображения с каждой точки.

На фиг, 1 показана схема осуществления способа; на фиг. 2-4 - устройство для осуществления способа.

На фиг. 1 условно показано поле 1 движущихся вертикальных линий, ряд 2 точек экрана телевизионного приемника, в которых производится преобразование (точки 3 и 4) в сигнал телевизионного изображения, и варианты продифференцированных сигналов (5-10). соответствующих различным расстояниям между преобразованными линиями в двух соседних точках 3 и 4. Количество линий на рабочей части экрана телевизионного приемника Ne fB/fc, Nf fr/fK, где NB, Nr - количество вертикальных и горизонтальных линий; fe, fr, fc. TK - соответственно частота тестового сигнала при генерации вертикальных и горизонтальных линий, частота строчной и кадровой развертки. Расстояние между линиями на экране IB LB/NB. lr Lr/Nr, где LB, U - соответственно размеры экрана по вертикали и

горизонтали. Если это расстояние при генерации вертикальных линий равно проекции расстояния между точками преобразования на горизонтальную ось фг, временное положение преобразованных сигма лов совпадает (фиг. 1, поз. 5 и 6), при этом выполняется соотношение .fc/fB или .fc/f0r- Аналогично ./1фв, где 1фв - проекция расстояний между точками преобразования на вертикальную ось Поскольку преобразование производится в точках, находящихся на диагонали D экрана, , a /N, где о. - угол между диагональю и стороной экрана. На фиг. 1 поз. 7 и 8 показано временное положение продифференцированных сигналов в случае, когда расстояние между вертикальными линиями превышает проекцию расстояния между точками преобразования на горизонтальную ось 1фг на фиг 1, поз. 9 и 10 - для случая, когда это расстояние меньше 1фг. Поскольку преобразование происходит в равноудаленных одна от другой точках, величины 1фг и 1фв постоянны, кроме того, частоты развертки fc и fK тоже постоянны, относительное изменение частоты линий несет полную информацию о нелинейных искажениях растра, которые, в конечном счете, выражаются в изменении расстояния между линиями в пределах рабочей части экрана. Для любыхдвухпарточек

, lfWl/ff3, (в - IB )/( IB -Нв )

(fB-fB)/(fB+fB)

Аналогичные соотношения справедливы для тестового сигнала в виде горизонтальных линий Максимальная величина нелинейных искажений для всех точек растра определяется выражением

(i )/2 ),

где fM3KC и тмин - максимальная и минимальная частоты линий, соответствующих нулевой разности фаз между сигналами в смежных точках.

Устройство, реализующее предложенный способ (фиг. 2), содержит формирователь 11 тестового сигнала, телевизионный приемник 12, линейный многоканальный фотодетектор 13, блок дифференцирующих усилителей 14, коммутатор 15, фазовый детектор 16, программный блок 17 и регистратор 18.

Формирователь 11 тестового сигнала своим сигнальным выходом подключен к входу телевизионного приемника 12. Линейный многоканальный фотодетектор 13 расположен по диагонали экрана телевизионного приемника 12. его параллельные выходы связаны с сигнальными входами коммутатора 15 через блок 14 дифференцирующих усилителей. Сигнальные выходы коммутатора 15 связаны с входами фазового детектора 16, выход которого связан с входом программного блока 17. Информа5 ционный выход программного блока 17 связан с регистратором 18, а управляющие шины - с формирователем 11 тестового сигнала и коммутатором 15.

Формирователь тестового сигнала,

0 обеспечивающий формирование движущегося поля (фиг. 3), содержит генератор 19 тактовой частоты, формирователь 20 кадровых синхроимпульсов, программируемые счетчики 21 и 22, формирователь 23 строч

5 ного синхроимпульса, элементы ИЛИ 24 и 25, регистры 26 и 27 сдвига с замкнутой обратной связью, сумматор 28 и входы 29 и 30 управления.

0 В формирователе 11 тестового сигнала генератор 19 тактовой частоты соединен с входами формирователей кадрового синхроимпульса 20 и строчного синхроимпульса 23, а также с входом элемента ИЛИ 25 Вы5 ходы формирователя кадровых синхроимпульсов соединены с входами программируемых счетчиков 21 и 22, а также с сумматором 28. Выходы счетчиков 21 и

22подключены соответственно к входам 0 элементов ИЛИ 24 и 25, выходы которых

подключены к входам синхронизации регистров 26 и 27 сдвига. Выходы регистров 26 и 27 сдвига, а также выход формирователя

23строчных синхроимпульсов подключены 5 к входам сумматора 28. Информационные

входы программируемых счетчиков 21 и 22, а также регистров 26 и 27 сдвига подключены к программному блоку 17 через входы 29 и 30 управления.

0Выход сумматора 28 является сигнальным выходом формирователя 11 тестового сигнала

В конкретном выполнении линейный 5 многоканальный фотодетектор 13 выполнен на основе фотодиодов ФД21КП, блок 14 дифференцирующих усилителей - на м/с К574УД1, коммутатор 15 - на транзисторах КП350А, фазовый детектор 16 - 174ХА1, про- 0 граммный блок 17 выполнен на основе микропроцессора КР580, регистратор 18 - в виде частотомера на м/с серии К155 и оперативного запоминающего устройства (561РУ2). Блок 19 выполнен нам/с К431ЛАЗ, блок20-нам/с 5 К531ТМ2, К555ЛАЗ, транзисторах КТ3102, блоки 21 и 22 выполнены на м/с К555ИЕ7, К555ЛИ1, К555ЛАЗ, ИР580ИР82, блок 23 - на м/с серии К555 и транзисторах КТ3102, блоки

24и 25 - К555ЛЛ1. блоки 26 и 27 - на м/с К555ИР23, блок 28 - на транзисторах КТ3102.

Программный блок 17 представляет собой микроконтроллер на базе микропроцессорного комплекта серии К580.

Микроконтроллер (фиг. 4) содержит тактовый генератор 31, выполненный на микро- схеме КР580ГФ24, процессор 32 (м/с КР580ВМ80А), системный контроллер 33 (м/с КР580ВИ28), оперативное запоминающее устройство 34 (м/с К537РУ10, К555ИД7), постоянное запоминающее уст- ройство 35 (м/с К573РФ5, К555ИД7) и блок 36 регистров ввода-вывода (м/с КР580ИР22). Программный блок выполняет функции управления: заносит константы в регистры 26 и 27, в счетчики 21 и 22, выдает сигналы в коммутатор 15, задает временное окно опроса фазового детектора 16, загружает данные в регистратор 18.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 19 генерирует частоту .n, где fc - частота строчных синхроимпульсов, п - число разрядов регистра 27 сдвига. В регистры 26 и 27 заносятся константы, определяющие количество горизонтальных и вертикальных полос, а в счетчики 21 м 22 - скорость их перемещения по экрану. Предположим, что в данный момент формируются только вертикальные полосы, движущиеся с постоянной скоростью. Тогда в информационные разряды регистров 26 и 27 записываются из программного блока 17 все нули, в разряды регистра 27 - константа п, количество и расположение логических единиц в которой определяют количество и частоту расположения светлых линий на экране телевизионного приемника. В счетчик 22 также из программного блока записывается константа т, количество логических единиц в которой определяет скорость дай- жения вертикальных полос. В течение некоторых строк первого кадра регистр 27 сдвига с замкнутой обратной связью выдает сигналы 1 в соответствии со значением константы п. При п 100000100..., указанная 1 выдается через каждые 6 строчных синхроимпульсов, поступающих с выхода формирователя 23 через элемент ИЛИ 25 на счетный вход регистра 27, выходные сигналы которого, проходя сумматор 28, являют- ся составной частью видеосигнала.

После прихода m сигна лое с выхода формирователя 20 кадровых синхроимпульсов на вход счетчика 22 с его выхода через элемент ИЛИ 25 проходит иМпульс на вход регистра 27 сдвига с замкнутой обратной связью, содержимое которого сдвигается на один разряд, при этом в выходной каскад счетчика 22 автоматически заносится константа т. В следующем кадре на экран телевизионного приемника выводятся вертикальные линии, смещенные в соседнее положение, т.е. линии двигаются, причем при они двигаются с максимальной скоростью, в каждом новом кадре линии переходят в соседнее положение.

Формирование горизонтальных движущихся полос проходит аналогично.

Тестовый сигнал подается на вход телевизионного приемника 12, на экране которого отображается движущееся поле горизонтальных линий при контроле искажений по вертикали и вертикальных линий при контроле искажений по горизонтали.

Сигнал с экрана телевизионного приемника 12 преобразуется с помощью линейного многоканального детектора 13, расположенного на диагонали экрана. Выходные сигналы с каждой ячейки линейного многоканального детектора 13 подвергаются дифференцированию в блоке 14 дифференцирующих усилителей и подаются на коммутатор 15. По сигналу программного блока 17 коммутатор 15 подает на входы фазового детектора 16 переменные составляющие сигналов двух ячеек линейного многоканального детектора 13. Программный блок 17 также задает временной интервал приема выходных сигналов фазового детектора 16, в течение которого на входы последнего поступают одинаковые по количеству последовательности сигналов. Если расстояние между линиями равно проекции расстояния между ячейками линейного многоканального фотодетектора 14 на вертикальную ось при генерации горизонтальных линий и на горизонтальную ось при генерации вертикальных линий, то разность фаз между выходными сигналами ячеек фотодетектора равна нулю (фиг. 1, поз. 5 и 6). При увеличении расстояния между линиями появляется фазовый сдвиг между указанными сигналами за счет временного сдвига A t1 (фиг. 1, поз. 7 и 8). При уменьшении расстояния между линиями появляется фазовый сдвиг противоположного знака за счет временного сдвига At2 (фиг. 1, поз. 9 и 10). Расстояние между линиями в каждой зоне экрана обратно пропорционально частоте тестового сигнала, поэтому по сигналу фазового детектора 16 программный блок 17, подавая управляющий сигнал на формирователь 11 тестового сигнала, изменяет частоту тестового сигнала до достижения нулевой разности фаз, и это значение частоты заносится в память программного блока 17, после чего подается команда на коммутатор 15, по которой к фазовому детектору 16 подаются сигналы со следующей пары чеек многоканального линейного фотодетектора, и весь цикл повторяется, В результате в память программного блока 17 заносится ряд частот тестового сигнала fei, tea. .... fen и fri. fr2frn. Из этого ряда выбираются максимальные и минимальные значения fMdKc и тмин, после чего определяется величина нелинейных искажений а |макс- мим)/2.) и ВЫВОДИТСЯ НЭ рв- гистратор 18. На регистратор 18 выводится также номер фотоприемника, с выхода которого получен фазовый сдвиг ДИ или Д ta, который однозначно определяет положение нелинейных искажений на экране.

Способ позволяет исключить операции юстировки при контроле нелинейных искажений, в том числе исключается необходимость изменения пространственного расположения фотодетектора при контроле искажений по горизонтали и вертикали. Производительность контроля нелинейных искажений предлагаемым способом определяется длительностью цикла и необходимым количеством точек контроля на экране. Для большинства практических приложений достаточно определение нелинейных искажений в 32 точках по двум координатам на экране. При этом требуется формирование 32 движущихся линий на экране телевизионного приемника.

Если движение линий осуществляется с шагом 1/32 расстояния между линиями, требуется 1024 дискретных состояния на кадр и столько же на строку при длительности строки 64 мкс, это требует тактовой частоты программного блока 16 МГц. Для достоверного измерения разности фаз сигналов на выходе ячеек фотоприемника необходимо порядка 103 реализаций сигнала, что дает минимальное время на один цикл около 100 мс (включая около 40 мс на операции пересылки информации). Для 32 циклов затраты времени составляют около 3 с, что, как минимум, на порядок меньше затрат вре - мени при контроле известным способом. При практической реализации предлагаемого способа производительность, которая может ограничиваться только временем, необходимым для размещения фотоприемника на экране телевизионного приемника, которое не превышает единиц-десятков секунд ввиду отсутствия каких-либо юстиро- вочных операций.

Использование в качестве движущегося набора регулярных вертикальных или горизонтальных полос (в прототипе полосы неподвижны) позволяет повысить точность контроля нелинейности, так как точность контроля ограничивается расстоянием между соседними линиями на экране телевизионного приемника В прототипе точность

контроля определяется суммой факторов ширина линии, разрешение оптической системы, точность юстировки и наводки на резкость. В общем случае указанная сумма 5 превосходит расстояние между линиями, особенно если телевизионный приемник не сфокусирован. Предлагаемый способ работоспособен, если апертура фотоприемников многоканального фотодетектора не совпа0 дает с шириной линии. Однако для получения максимальной амплитуды сигнала на выходе фотоприемника такое совпадение необходимо, оно достигается выбором размеров фоточувствительной площадки фото5 приемника (0,1 мм) и его угловой апертуры (6°), что при расстоянии между экраном и фотодетектором, равном 4 мм, соответствует ширине линии 0,5 мм. Операция дифференцирования при предлагаемом способе

0 исключает влияние фоновых засветок (и других постоянных составляющих сигнала изображения) на точность контроля нелинейных искажений. Окончательный результат контроля вычисляется исходя из

5 цифровых значений максимальной и минимальной частот тестовых линий, при которых получается нулевая разность между продифференцированными сигналами в соседних детектируемых точках, т.е. высоко0 чувствительный анализ фаз используется для измерения расстояний между линиями и выбора частот их следования.

Преимуществом способа является также возможность полной автоматизации

5 процесса регулировки телевизионного приемника по минимуму нелинейных искажений, поскольку он позволяет получить результат в виде сигнала с переменной частотой, этот сигнал может быть непосредст0 венно использован в качестве управляющего сигнала системы автоматического регулирования.

Ф о р м у л а И з о б р ете н и я Способ измерения нелинейных искаже5 ний растра на экране телевизионного приемника, заключающийся в формировании тестового видеосигнала, преобразовании тестового видеосигнала в телевизионное изображение на экране телевизионного

0 приемника, преобразовании в сигнал телевизионного изображения ряда равноудаленных одна от другой точек, находящихся на одной линии в пределах рабочей части экрана телевизионного приемника, о т л и ч а5 ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, тестовый видеосигнал формируют в виде движущихся по направлению измерения линий, сигнал преобразованного телевизионного изображения дифференцируют, определиют разность фаз между сигналами в смежных точках, изменяют пространственную частоту f сигнала движущихся линий до достижения нулевой разности фаз между сигналами в смежных точках, измеряют частоту fi линий по всем точкам с нулевой разностью фаз между сигналами в смежных точ ках, определяют максимальное и минимальное fuMH значения пространственной частоты и определяют величину а нелинейных искажений на. экране телевизионного приемника в соответствии с выражением

a- (f

гмакс

-fwHH).

u

Фиг.1

Фаг 2

Лиг. 3

3/

u

u Ls,

3Ј

к блокам

, 22, as

U/, 15, 16, 18

Фиг. 4