Корректор резкости контуров телевизионного изображения

 

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 одиночньк 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) y g Н 04 N 5/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fO ДЕЯАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРЯНЮМЪ бВИДВТИГЬСТЮУ

/ ь,„ ,1

Ю л . 21) 3386 74 7/18-,09 (22) 06.01.82 (46) 15.10.84. Бюл. Ф 38 (72) В.П.Мандражи и К.Ф.Гласман (53) 621.397(088.8) (56) 1. Новаковский С.В. и др. Техника цветного телевидения. М., "Связь", 1976. с. 130, рис. 4.

2. Шрайбер У.Ф. Методы обработки, улучшающие качество изображений.—

В кн. Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, т. 66, Ф 12, 1978, с;70, рис. 5 (про тотип). (54)(57) КОРРЕКТОР РЕЗКОСТИ КОНТУРОВ

ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащий нелинейный усилитель сжатия белого, последовательно соединенные пер" вый 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, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, введены блок межэлементной разности, два источника отрицательного опорного напряжения, два источника положительного опорного напряжения, шесть компа-. раторов, инвертор, генератор одиночных положительно-отрицательных корректирующих импульсов, генератор одиночных отрицательно-положительных корректирующих 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 нелинейнбго усилителя сжатия белого, а выход через блок межэлементной разности подключен к инвертирующему входу первого и неинвертирующему входу второго компараторов, неинвертирующий вход первого и инвертирующий вход второго компараторов соединены сортветственно с первым источником отрицательного опорного напряжения и первым источником положительного опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов

1, соединены соответственно с входами

I тробирования третьего и четвертого- Я компараторов, неинвертирующий вход третьего и инвертирующий вход четвертого компараторов соединены с общей шиной, выходы третьего и четвертого компараторов соединены соот» ветственно с -входом генератора одиночных положительно-отрицательных кор ректирующнх импульсов и входом генератора одиночных отрицательно-положитепьиых корректирующих импульсов первый выход фильтра верхних пространственных частот соединен с инвертирующим входом третьего и неинвер.тирующим входом четвертого компараторов, второй выход фильтра верхних пространственных частот соединен через первый фильтр нижних частот с инвертирукщим входом пятого и неинвертирующим входом шестого компараторов, неинвертирующий вход пятого и инвертирующйй вход шестого компараторов соединены соответственно с вторым источником. отрицательного опорного напряжения и вторым источником положительного опорного напряже.—

1119188 ния, 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 генера.

Изобретение относится к промышленности средств связи и может. быть использовано при построении аппаратуры видеотракта передающих телевизионных камер и тейекинопроекторов .с высокими 5 требованиями к четкости и отношению сигнал/шум.

Известен корректор резкости телевизионного изображения, содержащий генератор горизонтального корректи- 10 рующего сигнала и генератор вертикального корректирующего сигнала, выходы которых соединены с входами первого сумматора, аттенюатор и вто— рой сумматор, причем выход первого 15 сумматора через аттенюатор подключен к одному из входов второго сумматора а на второй вход второго сумматора и входы генераторов корректирующих сигналов поступает корректирующий 20 сигнал . Генераторы корректирующих сигналов и первый сумматор в совокупности представляют собой двумер;ный фильтр верхних пространственных частот. Выходной сигнал фильтра sep*2S них пространственных частот образует сигнал коррекции. который складывается во втором сумматоре с корректируе -мым видеосигналом и увеличивает резкость телевизионного изображе- . 30 . ния (Q °

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 40

1,8 раза приводит к уменьшению отношения сигнала к шуму на 6 дБ. Данный корректор не обеспечивает также одиторов одиночных полакительно-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.

I . 2 накового увеличения резкости во всем диапазоне яркостей телевизионного и зображ ения.

Известен также корректор резкости контуров изображения, содержащий последовательно соединенные нелинейный усилитель сжатия белого, сумматор и нелинейный усилитель растяжений 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 выделяет высокочастотные составляющие телевизионного изображения.

Выходной сигнал фильтра верхних пространственных частот образует сигнал коррекции, который изменяется по величине в управляемом аттенюаторе и складывается с видеосигналом в .сумматоре. Благодаря нелинейному преобразованию суммарного сигнала в.нелинейном усилителе растяжения белого достигается увеличение сигнала верхних пространственных частот в светлых частях изображения по сраве нению с сигналом в тенях, а при помощи управляемого аттенюатора обеспечивается визуально одинаковое увеличение резкости во всем диапазоне изменения яркостей иэображения )2j .

Недостатком данного корректора является то, что в сумматоре с видео сигналом складывается не только сигнал верхних пространственных частот, ио и высокочастотные составляющие

)флуктуационньх шумов видеотракта, в результате чего увеличение резкости изображения сопровождается уменьшением отношения сигнал/шум.

Цель изобретения — повьппение отношения сигнал/шум.

Цель достигается тем, что в корректор резкости контуров телевизионного. изображения, содержащий нелинейный усилитель сжатия белого, последовательно соединенные первый сумматор и нелинейный усилитель растяжения белого, а также фильтр верхних пространственных частот, вход которого соединен с входом нелиней15 ного усйлителя сжатия. белого, и управляемый аттенюатор, выход которого соединен с вторым входом nepsoro сумматора, введены блок межэлементной разности,два источника отрицательногоопорного напряжения, два источника положительного опорного напряжения, шесть компараторов, инвертор, генератор одиночных положительно-отрицательных корректирующих импульl 25 сов, генератор одиночных отрицательно-положительных корректирующих 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 — 35 к иивертирующему входу первого и не," инвертирующему входу второго компараторов, неинвертирующий вход первого и инвертирующий вход второго компараторов соединены соответст- 40 венно с первым источником отрицательного опорного напряжения и первым источником положительного опорного напряжения, выходы первого и второго KOMIapaTopos соединены соот- 45 ветственно с входами стробирования третьего.и четвертого компараторов, неинвертирующий вход третьего и инвертирующий вход четвертого компараторов соединены с общей шиной, 50 выходы третьего и четвертого компа« раторов соединены соответственно с входом генератора одиночных положительно-отрицательных корректирующих

l импульсов и входом генератора оди- 55 ночных отрицательно-поло»пительных корректирующих импульсов, первый выход фильтра верхних пространствен3 1119188 4 ных частот соединен с инвертирующим входом третьего и неинвертирующим входом четвертого компараторов, второй выход фильтра верхних пространственных частот сеединен через. первый фильтр нижних частот с инвертирующим входом пятого и неинвертирующим входом шестого компараторов, неинвертирующий вход пятого и инвертирующий вход шестого компараторов соединены соответственно с вторым источником отрицательного опорного напряжения и вторым источником олажительного 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 одиночных положительно-отрицательных корректирующих импульсов и одиночных отрицательно-положительных корректирующих импульсов соединены соответственно с вторым и третьим входами третьего сумматора, выход которого соединен с входоя 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-положительных и положительно-отрицательных корректирукнцих импульсов в момент пересечения этим сигналом нулевой линии. Запуск генераторов происходит только" . в том случае, если импульсы на вьмоде блока межэлементной разности превьппают но абсолютной величине напрякения первого источника положительного опорного напряжения или первого источника отрицательного опорного напряжения,при этом появляются разрешающие импульсы на входах стробироsaws третьего и четвертого компараторов, что исключает запуск генераторов от выбросов флуктуационных шумов и позволяет осуществить коррекцию резкости вертикальных контуров этими корректирующими импульсамн без уменьшения отношения сигнал/шум. . Низкочастотная фильтрация сигнала второй производной сигнала по верти1119188 кали, которая осуществляется в первом фильтре нижних частот ° и двухпороговое ограничение этого сигнала снизу, выполняемое с помощью пятого и шестого комнараторов и источников положительного и отрицательного опоркаж напряжений, позволяет производить коррекцию горизонтальных контуров детали изображения также беэ рмеиьшення отношения сигнал/шум. (10

Контрастная чувствительность эренман к деталям малых размеров такова, что порог заметности малой светлой детали на темном фоне характеризуется постоянством отношения яркости 15 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 отношения яркостей равны и остаются постоянньнчи во всем диапазоне уровней яркости телевизионного изображения. Эти отношения зависят только от углового размера деталей.

Абсолютная величина разности логарифмов 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

35 изображения различной контрастности во всем диапазоне изменения яркостей телевизионного изображения.

На фиг. 1 представлена структур40 ная электрическая схема корректора резкости контуров телевизионного изображения, на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в различных точках к орр ект ора .

Корректор резкости контуров телевизионного иэображения содержит нелинейный усилитель t сжатия белого, блок 2 задержки, первый сумматор

3, нелинейный усилитель 4 растяжения белого, фильтр 5 верхних простран50 ственньм частот, блок 6 задержки, блок 7 межэлементной разности, первый источник 8 отрицательного опорного напряжения, первый источник 9 положительного опорного напряжения, первый н второй компараторы 10 и 11, .третий и четвертый компараторы 12 и 13, генератор 14 одиночных положительно-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 усилителя 4 .

Корректор работает следующим образом °

Входной сигнал, несущий информацию

Ь яркости изображения, поступает на нелинейный 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 фор жруется при помощи блоков 7-15, сигнал коррекции горизонтальных контуров - при помощи блоков 16-23. В сумматоре 24 образуется полый сигнал коррекции, который через управляемй аттенюатор 25 поступает на вход сумматора 3. 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. 2a), выходной сигнал блока 7 (фиг. 2б) поступает на инвертирующий вход первого компаратора 10 и неинвертирующий вход второго компаратора 11. Неинвертирующий вход первого компаратора 10 и инвертирующий вход второго компаратора 11 соединены соответственно с первым источником 8 отрицательного опорного напряжения и пер11191

7 вым источником 9 положительного опорного напряжения. Выходной сигнал первого компаратора 10 представляет собой импульс положительной полярности с длительностью, равной времени, в течение которого выходное напряжение блока 7 меньше отрицательного опорного напряжения, задаваемого источником 8. Выходной сигнал второго компаратора 11 представ-10 ляет собой. положительный импульс с длительностью, равной времени, в течение которого выходное напряжение блока 7 больше положительного опорного напряжения,, задаваемого источни- 15 ком 9. Выходные напряжения первого и второго компараторов 10 и 11 показаны соответственно на фиг. 2в и 2г, уровни опорного напряжения — пунктиром на фиг. 2б. Входной сигнал пос- 20 тупает также на вход фильтра 5 верхLHíõ пространственных частот, выход- ной сигнал которого (фиг. 2д) поступает на инвертирукнций вход третьего компаратора 12 и неинвертирующий вход 25 четвертого компаратора 13. Входы стробирования третьего и четвертого компараторов 12 и 13 подключены соответственно к выходам первого и второго компараторов 10 и 11. 30

В моменты, соответствующие максимальной скорости изменения входного сиг.нала и переходу выходного напряжения фильтра 5 через нулевой уро- вень (фиг. 2д), возникают положи- З5 тельные перепады напряжения на вьмадах третьего и четвертого компараторов 12 и 13; Однако эти перепады появляются только в том случае, если поданы напряжения на входы стро- 40 бирования 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-45 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, SO соОтветствующем бело-черному перепаду в изображении, запускается генератор 14 одиночных положительноотрицательным корректирующих импульсов, черно-белому перепаду соответ- 55 ствует запуск генератора 15 одиночньм отрицательно-положительных кор ректирующих импульсов. Выходные напряжения генераторов 14 и 15 показаны на фиг. 2з и 2и.

Корректирующие импульсы складываются 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. усилите- ля 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 видео" тракта 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 превышают уровни опорного напряжения по абсолютной величине. Установка напряжений источников 8 и 9 на уровне, превышающем по абсолютной величине размах флуктуационных шумов видео- тракта, исключает срабатывание первого и второго компараторов 10 н

11 и генераторов 14 и 15 на участках изображения с постоянной яркос" тью.

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 вто рым источником 17 отрицательного

9 1119 опорного напряжения и вторым источником 18 положительного опорного напряжения-. На выходе шестого компаратора 20 появляются попожительные прямоугольные корректирующие импуль- сы, если высокочастотные пространст. венные составлякщие положительной полярности превышают опорное напряжение, задаваемое источником 18. На ,высоде инвертора 21, включенного íà te выходе пятого компаратора 19, появляются отрицательные прямоугольные корректируаицие импульсы, если высоко- частотные пространственные составляющие отрицательной полярности превышают по абсолютной величине уровень опорного напряжения, задаваемого источником 17. Положительные и отрицательные корректирующие импульсы складвюаются во втором сумматоре 22 2о и подаются на вход второго фильтра

23 нижних частот, который устраняет перекоррекцию s диагональных направлениях. Сигнал коррекции горизонтальных, контуров с выхода второго 25 фильтра 23 нижних частот поступает на вход третьего сумматора 24 ° на выходе которого образуется полный

188 10 сигнап коррекции резкости контуров телевизионного изображения .

Благодаря низкочаатотной фильтрации, осуществляемой первым фильтром

16 .нижних частот, и двухпороговой дискриминации сигнала верхних пространственныя частот, создаваемой пятым и шестым компараторами 19 и

20 и источниками 17 и 18 отрицательного и положительного опорного напряжений, обеспечивается помехоустойчивое формирование сигнала коррекции горизонтальных контуров. Сложение этоI

ro сигнала коррекции с основным видео. сигналом в первом сумматоре 3 не приводит к уменьшению отношения сиг» нал/шум. Контуры малоконтрастных деталей изображения, размах сигнала от которых равен или меньше выбросов шума, не корректируются, так как не срабатывают компараторы 10, f1, 19 и

20 °

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

1119! 88

1119188

333333333333 Заказ 7473/45 Тифаа 634 6oNMco44

4рдущф 33ПП «33вт4ыфт ° tgfRfoPolly Уйе33)Р04хтйм ° 4