Устройство для перераспределения контрастности телевизионного изображения Советский патент 1944 года по МПК H04N5/202 

Интервал яркости, т. е. отношение максимальной яркости к минимальной различных объектов, достигает очень больших значений, порядка . Этим значениям соответствует субъективно воспринимаемый интервал яркостей, равный 6-7 (в логарифмическом масштабе).

Столь большие интервалы яркости присуш,и объектам, содержашим сильно освещённые светлые детали и одновременно сильно затенённыеучастки - пещеры,

арки, внутренность тёмных помещений и т. п. Более обычные объёмные сюжеты с солнечным освещением и с теневыми сторонами - группа людей, одетых в тёмное и светлое, голова человека с тёмными волосами и т. д., - имеют интервал яркости, равный 2-3. Равноосвещённый плоский объект может иметь интервал яркости (исходя из крайних значений альбедо) до 1,9. Нормальные диапозитивы и изображения, выполненные типографскими способами, имеют интервал яркости, равный 1,0- 1,5, т. е. отнощение яркостей от 10 до 30.

Отсюда следует, что для правильной передачи контрастности телевизионный тракт должен передать отношение максимальной яркости к минимальной от 30 до нескольких сот и больше.

Возможности телевизионной техники сильно ограничены в этом отношении рядом факторов. С одной стороны, необходимо перекрытие полезным сигналом уровня неустранимых помех, а с другой стороны, максимум видео-сигнала ограничен максимально возможным коэфициентом модуляции передатчика, что усугубляется необходимостью передавать одновременно синхронизирующие импульсы с превышением по амплитуде максимального вид о-сигнала на 43%.

Практика современных систем высококачественного телевидения показывает, что интервал передаваемых яркостей выражается всего лишь числом 10 или немного большим числом.

Таким образом почти все виды реальных объектов в процессе передачи претерпевают искажения, которые проявляются как резкое сокращение количества видимых

деталей яркости у одной или обеих граииц интервала.

Особо следует отметить то обстоятельство, что переход от цветного изображения к монохроматическому уже сам по себе влечёт ухудшение чёткости в области слабой освещённости, так как цветяое зрение при слабой освещённости объекта является фактором, содействующим различению отдельных деталей.

Назначениемпредлагаемого

устройства является повышение чёткости некоторой части изображения у нижнего и верхнего пределов яркости с сох;ранением зчачения отношений яркостей оригинала.

Предлагаемое устройство служит для перераспределения контрастности телевизионного изображения с целью повышения контрастности мелких деталей в светлых или тёмных участках изображения.

Принцип действия предлагаемого устройства для перераспределения контрастности телевизионных изображений основан на применении в одном из каскадов усилительного тракта (в позитивном или негативном) лампы с переменной крутизной характеристики (типа варимю) на таком уровне видео-сигнала, при котором размах этого сигнала при переходах от тё%5ных деталей изображения к светлым охватывает всю рабочую область характеристики лаэдпы - с изменением крутизны от некоторого минимального до максимального значений.

Применение лампы варимю в позитивном каскаде усилительного тракта позволяет получить увеличение контрастности деталей в светлой области интервала яркости изображения за счёт контрастности деталей в тёмной области интервала яркости. Применение ламп варимю в негативном каскаде позволяет получить перераспределение контрастности обратного характера.

Вне зависимости от средней яркости изображения (вне зависимости от характера изображения) сигналы, соответствующие определённому

значению яркости каких-либо деталей изображения, должны приходиться на участок характеристики лампы варимю с определённой крутизной, что вынуждает восстанавливать в сеточной цепи лампы варимю постоянную составляющую видео-сигнала. Это осуществляется в предлагаемом устройстве при помощи отдельной фотоэлементной схемы, действующей от полного светового потока изображения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1-5 которого изображены различные электрические схемы предлагаемого устройства.

Для ясности изложения в схемах не показаны общие цепи питания и цепи коррекции частотных и фазовых характеристик.

В устройстве по фиг. 1 : Л1 - нормальная усилительная лампа, Лг - лампа варимю, Лз и Л4 - предыдущая и последующая лампы усилительного тракта, Лз - усилительная лампа сигнала фона («бэкграунда), а Ла - усилительная лампа канала нулевых частот.

Это - простейшая схема для одностороннего искривления характеристики тракта в системе с реостатной связью между каскадами. Схема обладает тем существенным недостатком, что введение определённого иокривления характеристики тракта может быть произведено только скачкообразно, т. е. отсутствует возможность изменять степень искривления характеристики.

При положении переключателей Пь Пз и Пз на контактах 1 -1 - 1 получаем нормальную схему с непосредственным поступлением нулевых частот изображения от бэкграунда через усилитель постоянного тока на модули1руемый каскад передатчика.

При положении П П2 и Пз на контактах 2-2-2 действует лампа варимю, получающая от бэкграунда интегральное смещение. Так как на схеме представлен позитивный реостатный каскад усилителя, то фаза интегрального смещения, снимаемого с позитивного каскада нулевых частот, опрокидывается при помощи батареи Б).

Лампа Лб снимает раскачку нулевых частот с сопротивления, входящего в анодную цепь лампы варимю и являющегося одновременно сопротивлением развязывающего фильтра, используемого в телевизионных усилителях как средство коррекции линейных искажений на низких частотах.

Э.д.с. Б2 предназначена уравнять ежим лампы Ле при переключении Пз, так как у лампы Л будет некоторый начальный ток, отсутствующий (практически) у лампы варимю в позитивном каскаде.

На фиг. 2 представлена схема, позволяющая постепенно увеличивать или уменьшать искривление характеристики тракта (в одну сторону) при помощи комбинированного потенциометра IIi -- П. На этой схеме элементы, соответствующие элементам схемы по фиг. I, обозначены одинаковыми цифрами. Здесь сигнал фона получается с помощью фотоэлемента со вторично-электронным усилителем (лампа Лл).

Ползунок подачи интегрального смещения Пз и ползунок П подачи нулевых частот на сетку Лв управляются одной общей ручкой управления с ползунка ми П) и П2 таким образом, что всегда все ползунки стоят на равных номерах кнопок.

В этой схеме показан иной способ смещения нулевых частот, отличный от описанного ранее. Если представляется возможным вывести из реостатного усилителя к бэкграунду, катод лампы варимю, смешивание нулевых частот от бэкграунда с нулевыми частотами лампы варимю можно производить не в анодной цепи лампы, а в её сеточной цепи, что даёт возможность использовать лампу Л непосредственно в качестве усилительной с большим коэфициеятом усиления. Этот способ даёт также возможность питать анод лампы варимю от общего источника питания реостатного усилителя. Особенностью смещения нулевых частот в данном случае является то, что нулевые

частоты анодного тока лампы варнмю, снимаемые с сопротивления Ri, поступают на сетку Ле в негативной фазе и поворот фазы- производится при помощи постоянной э. д. с. Б.

В схеме по фиг. 3-Л и Лз представляют собой усилительные лампы контрастора, Л2 я Л4 - лампы варимю, ЛБ и Лб - предыдущая и последующая лампы реостатного усилителя. Л -усилительная лампа бэкграунда, а Л s и Л э-смесительные каскады нулевых частот.

Этим вариантом схемы предусматривается возможность последовательного включения двух схем по фиг. 2-одной в негативном, а другой в позитивном каскаде-для введения искривления характеристики либо в одну, либо в другую сторону. Для этой цели схема имеет две ручки управления и один переключатель Ki.

При положении всех ползунков на кнопках ЛЬ 1 характеристика тракта будет линейна. При перестановке, одним движением, ползунков П1, По, Пз, П4 на кнопки № 8 вводится максимальное искривление характеристики в пользу нижней границы интервала яркости (при этом По, Пб, П и Пв остаются на кнопках N° 1, переключатель Ki - на кнопке «нег). Если вернуть Hi, П2, Пз и П4 на кнопки № 1, По, Па, Пу и Пз при помощи другой ручки управления поставить на кнопки JvT 8, переключив предварительно Ki в положение «поз, то характеристика тракта будет максимально искривлена в пользу верхней границы интервала яркости.

Для получения сигнала фона применён простой фотоэлемент с усилительной лампой Лу и с компенсацией начального тока по схеме балансного моста.

В схеме по фиг. 4 - Ль Лз, Л, Лб и Ле - нормальные усилительные лампы, Л2 - лампа варимю, Лу и Лв - смесительные каскады канала нулевых частот. Для получения сигнала фона применён фотоэлемент со вторично-электронным усилением. В последний каскад этого усилителя включена мостовая

схема сопротивлений для получения переменного сигнала в двух противоположных фазах одновременно. В этой схеме вспомогательные каскады Л4 и Л.5 служат только в качестве фазоопрокидывателей, имея при этом коэфициент усиления К 1.

В схеме по фиг. 5-Л1 и Лз представляют собой нормальные усилительные лампы, Лз - лампу типа варимю, а Л4 - усилительную лампу канала нулевых частот. Здесь контрастор работает непосредственно от нагрузочного сопротивления сложного фотоэлемента с многократным вторично-электронным усилением фототока.

Характерной особенностью условий работы контрастора в этом случае является то, что не требуется подачи интегрального смещения, так как постоянная слагающая фототока непосредственно поступает на управляющие сетки. В такой системе проще получить смещение нулевых частот, на некотором общем для обеих анодных цепей сопротивлении R. При этом величины сопротивлений, входящих в ту или другую анодную цепь, с которых снимается суммарная раскачка нулевых частот на сетку Л, должны быть выбраны с таким расчётом, чтобы максимальная раскачка на сетке Л4 как за счёт только лампы 12, так и за счёт только лампы Л1 (крайние положения ползунков входного потенциометра) была равного значения.

Э. д. с. Б предназначена скомпенсировать некоторое постоянное падение напряжения на Ri за счёт начальных токов.

Для двустороннего искривления

характеристики тракта при работе от фотоэлемента со вторичноэлектронным усилением фототока следует ввести один фазоопрокидывающий каскад по схеме усиленияпостоянного тока.

Предмет изобретения

1.Устройство для перераспределения контрастности телевизионного изображения путём повышения контрастности мелких деталей в тёмных или светлых участках изображения, с использованием сигнала фона, отличающееся тем, что сигнал фона в положительной или отрицательной фазе подан на сетку одного из каскадов усиления, выполненного на лампе с переменной крутизной характеристики (типа варимю).

2.Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что сигнал фона одновременно подан в противоположных фазах на сетки двух смежных каскадов, выполненных на лампах с переменной крутизной характеристик.

3.Форма выполнения устройства по п. п. 1 - 2, отличающаяся тем, что в качестве сигнала фона использована постоянная составляющая фотосигналов изображения, усиливаемых схемой без потери постоянной составляющей.

4.В устройствах по п. п. 1-2 для получения сигнала фона применение фотоэлемента со вторичноэлектронным усилением, в последний каскад которого включена мостовая схема сопротивлений для получения переменного сигнала в двух противоположных фазах одновременно. Фиг. 1 I floiuirtjilt Jtactao I Фиг. I HesomAitfjItKiaq Tfa I i Г JL- -«

НЩВVl jiH :ГЕ:1гО IM

jrr

Фиг. 3

(4HliiHiH I iniiiiiH

fcfiiSoy//3/j;t« «.

Фиг. 4

- V 74 4i frcfi/ w л,

Фиг. 5