Гамма корректор это в телевизоре

Из приведенного графика ясно, что в системах с нелинейной полутоновой характеристикой (кривые 2 и 3 на рис.1), яркости объекта соответствует нелинейное изменение яркости на телевизионном экране. Это приводит к искажению передачи полутонов в изображении. Если телевизионная система имеет полутоновую характеристику второго вида (кривая 2), то происходит увеличение контраста изображения при больших уровнях яркости, а при характеристике 3-го вида (кривая 3) наоборот уменьшение контраста при больших уровнях яркости.

Содержимое работы — 1 файл

1.Роль гамма корректоров в телевидении

Одним из основных свойств телевизионной системы является правильное воспроизведение на экране приемника распределения яркости в поле объекта. Это свойство телевизионной системы отображается ее полутоновой характеристикой, представляющей собой зависимость:

Где Bиз – яркость экрана телевизионного приемника, а Boб – яркость объекта.

При точном воспроизведении уровней яркости отдельных элементов объекта график этой характеристики представлял бы собой прямую линию с наклоном в 45 0 (рис 1, линия 1).

Телевизор Toshiba. Искажение цветности. Замена гамма-корректора

В реальных телевизионных системах график этой функции представляет собой выпуклую или вогнутую кривую.

Из приведенного графика ясно, что в системах с нелинейной полутоновой характеристикой (кривые 2 и 3 на рис.1), яркости объекта соответствует нелинейное изменение яркости на телевизионном экране. Это приводит к искажению передачи полутонов в изображении. Если телевизионная система имеет полутоновую характеристику второго вида (кривая 2), то происходит увеличение контраста изображения при больших уровнях яркости, а при характеристике 3-го вида (кривая 3) наоборот уменьшение контраста при больших уровнях яркости.

Представленные на рис. 1 графики (кривые 2 и 3) удобно выразить в виде степенной функции вида:

При этом для кривой 2 показатель степени γ1.

Нелинейность полутоновой характеристики телевизионной системы связана с нелинейностью передаточных характеристик звеньев системы: световой характеристики свет-сигнал, например, передающей телевизионной трубки:

Где Iс — ток сигнала трубки, Eф – освещенность фотомишени трубки;

Амплитудной характеристики тракта передачи сигнала:

Модуляционной характеристики кинескопа:

Где Uс – напряжение видеосигнала на модуляторе кинескопа.

Все три вида характеристик (рис.1), с достаточной для практики точностью, могут быть аппрокоммированы степенными функциями:

Uвых=k2Uвх γтр -амплитудная характеристика тракта;

Bиз=k3Uс γк -модуляционная характеристика кинескопа.

В этиж выражениях γф , γтр , γк – коэффициэнты нелинейности соответствующих звеньев телевизионной системы.

Результирующий коэффициент нелинейности телефизионной системы равен:

Для придания результирующей полутоновой характеристике требуемой формы в состав телевизионной системы вводят корректирующий нелинейный элемент о соответствующем значении γкорр , называемый гамма-корректором.

Ремонт телевизора Samsung LE40A451C1 замена гамма корректора.

С введением гамма-корректор результирующий коэффициент нелинейности будет равен:

Следует отметить, что коэффициент γ не обязательно должен быть равен 1, в частности, в специализированных прикладных телевизионных системах может возникнуть необходимость искуственного контрастирования изображения и, тогда γ может быть, в одних случаях больше 1, в других – меньше 1.

Опыт черно-белого телевидения в кино показывает, что зрительное восприятие изображений улучшается при γ≈1,3, изображение становится как бы рельефным.

Из соотношения (1), при известных величинах γ, γф , γтр , γk и γкорр можно определить значение коэффициента нелинейности гамма-корректора:

Особую роль гамма-коррекция приобретает в системах цветного телефидения.

Как известно, в составе телевизионной камеры цветного телевидения работают три, а в некоторых типах камер, четыре передающие трубки.

Остановимся на трехтрубочном варианте камеры. В такой камере передающие трубки работают каждая в одном монохроматическом световом потоке (красном, зеленом или синем).

Каждая их трех трубок обладает определенной формой световой характеристики и тогда, даже при одинаковом уровне освещенности на их фотомишенях, величины токов видеосигналов будут различными и соотношения между этим токами будут иными, чем между вызвавшими их освещенностями, т.е. :

Каждая из изображенных на рис.2 световых характеристик имеет свой коэффициент нелинейности: γR , γB , γG

В связи с этим невозможно скомпенсировать неравенство величин видеосигналов на любых, одинаковых в цветоделенных каналах, уровнях освещенности, путем подбора коэффициентов усиления предварительных усилителей камеры kR , kG , kB (рис.3).

Для получения равных, при одинаковых освещенностях на фотомишенях, видеосигналов, например, при равносигнальном белом цвете, нужно скомпенсировать нелинейности световых характеристик всех трех передающих трубок с учетом нелинейности модуляционных характеристик кинескопов приемников. Если не производить гамма-коррекции, то произойдет нарушение цветового баланса и появятся искажения цветового тона в изображении.

Очевидно, что различие в коэффициентах γR ≠ γB ≠ γG вызовет различие и в величинах γR корр ≠ γB корр ≠ γG корр .

Анализ влияния нелинейности световых характеристик передающих трубок в составе передающих камер (или модуляционных характеристик кинескопов приемников) даже при их инентичности показывает, что нелинейные искажения в цветоделенных каналах приводят к нарушению цветового тона и насыщенности цветов. Это хорошо видно на цветовом графике, представленном на рис.4.

Еще по теме:  Телевизор Самсунг или шиваки

Рис.4. Цветовой график – Локус.

Как видно из представленных кривых, при больших значениях γ т.е. при γ>1 , увеличивается насыщенность и цветовой тон воспроизводимой детали. Если при этом цвет детали сильно насыщен, то изменяется в большей мере его цветовой тон и напротив, при малой насыщенности цвета детали, она изменяется в сторону увеличения.

Таким образом, нормальная работа цветной телевизионной системы без введения в ее состав гамма-корректоров невозможна.

2.Принципы построения гамма-корректоров

В основе принципов построения гамма-корректоров лежит исользование четырехполюсников с нелинейной передаточной функцией.

Такие гамма-корректоры могут быть построены в виде нелинейных делителей напряжения, либо в виде усилителей с нелинейной нагрузкой.

В практике телевидения этот, последний, вид гамма-корректоров используется наиболее часто.

Как правило, используются два вида схем: резисторный усилитель с нелинейной нагрузкой (рис.5) или каскад с общим коллектором и с нелинейным делителем напряжения в цепи эмиттера (рис.6).

Работа схемы с нелинейной коллекторной нагрузкой (рис.5) протекает следующим образом. С помощью делителей R2R5, R3R6, R4R7, при отсутствии входного сигнала на базе транзистора на диоды D1, D2, D3 подается запирающее напряжение и, таким образом, коллекторной нагрузкой транзистора является резистор R1. По мере увеличения входного напряжения на базе транзистора, увеличивается падение напряжения на R1 и тогда диоды один за другим, последовательно открываясь, параллельно R1 подключают сначала R2 R5, затем R3 R6 и R4 R7. При этом коэффициент усиления каскада постепенно убывает (при такой полярности включения диодов γ<1), т.е. схема работает, как ускоритель с изменяющимся в зависимости от величины входного сигнала, коэффициентом усиления.

Выражение для коэффициента усиления каскада запишется так:

Где Rγ(Uвх) – сопротивление делителей напряжения, зависящее от величины Uвх.

Схема, изображенная на рис.6 , работает следующим образом.

При запертых диодах D1, D2, D3 схема работает эмиттерный повторитель с нагрузкой R1, по мере открывания диодов входное напряжение делится и, таким образом, коэффициент усиления каскада по мере роста входного сигнала возрастает (при такой полярности включения диодов γ>1). Нормальная работа схемы обеспечивается при условии, что R1э +R2.

Выражение для входного напряжения корректора при этом запишется так:

где — эквивалентное сопротивление группы параллельно включенных цепей, состоящих из последовательно соединенных диодов и резисторов.

В схеме с тремя диодами будет иметь три значения:

— при открытом диоде Д1:

— при двух открытых диодах (Д1 и Д2):

— при трех открытых диодах:

Здесь — внутренне сопротивление открытых диодов.

Для обеспечения эффективной работы гамма-корректора следует иметь ввиду, что видеосигналы на вход гамма-корректора (именно каскада γ – коррекции), следует подавать с восстановленной постоянной составляющей. В связи с этим во входной цепи каскада коррекции необходимо использовать управляемую схему восстановления постоянной составляющей (ВПС).

Методика расчета приведенных схем излагается в последующих разделах пособия.

Расчет схемы с эмиттерной нагрузкой ведется как расчет эмиттерного повторителя и дополняется расчетом управляемого входным сигналом делителя напряжения.

Следует отметить, что приведенные схемы (рисунки 5 и 6), могут работать в любом из режимов: с γ > 1 и с γ < 1. Это зависит от полярности диодов и выбора величин, запирающих их напряжений.

3. Порядок расчета гамма-корректора

Прежде чем приступить к расчету гамма – корректора, следует выбрать его структурную схему. Структура корректора определяется двумя предварительными условиями: необходимостью получения на его выходе позитивного сигнала, а также согласованием его выходного сопротивления с волновым сопротивлением коаксиального кабеля, с помощью которого корректор соединяется с другими устройствами телевизионного тракта.

Из названнах условий следует, что выходной каскад следует строить по схеме эмиттерного повторителя, а число каскадов, изменяющих полярность входного сигнала, должно быть таким, чтобы выходной сигнал оказывался бы в позитивной полярности.

Как правило, входной каскад корректора следует строить как видеоусилитель по схеме с общим эмиттером со стабилизируемым положением рабочей точки транзистора. Следующий каскад строится по схеме, собственно, гамма – корректора, в базовую цепь которого включена схема восстановления постоянной составляющей, задающая положение рабочей точки транзистора. В качестве оконечной ступени выбирается эмиттерный повторитель (ЭП) (рис.7).

При таком построении устройства коэффициент нелинейности корректирующего каскада будет иметь величину, обратную заданному коэффициенту, т.е

3.1. Предварительный расчет корректора

3.1.1. Определим общий коэффициент усиления корректора по напряжению:

Для корректирующего каскада коэффициент усиления можно выбрать из условия:

Здесь Квх – коэффициент усиления входного каскада, а Кγ – коэффициент корректирующего каскада.

3.1.3. Определив коэффициент усиления корректирующего каскада, определяем коэффициент усиления входного каскада.

3.1.4. Разбиваем диапазон изменения входного напряжения (от уровня черного до уровня белого) на 10-ть равных интервалов, после чего путем умножения интервальных значений входного напряжения на коэффициент усиления входного каскада определяем значение выходного напряжения для корректирующего каскада каскада по формуле , приняв , . По полученным данным строим график зависимости.

Еще по теме:  Телевизоры LG 7 серии отзывы

Источник: www.turboreferat.ru

Гамма-коррекция

Сперва уясним происхождение апертурных искажений и их последствия.

Дословный перевод слова «апертура» – отверстие. Речь идет о конечном размере развертывающего элемента преобразователя свет – сигнал, будь это электронный луч передающей трубки или отверстие в диске Нипкова. Для понимания сущности процессов можно ограничиться рассмотрением случая круглой апертуры с равномерной прозрачностью (как в диске Нипкова).

На рис. 38 нижняя ось времени (для напряжения видеосигнала) условно сдвинута влево на половину диаметра апертуры. Очевидно, что конечность размера апертуры приводит к «расплыванию» фронтов импульсов. Если длительность элемента картинки равна диаметру апертуры, то максимум амплитуды достигается лишь на мгновение. Если же длительность элемента картинки станет меньше,

амплитуда видеосигнала упадет, т.е. произойдет уменьшение контрастности в мелких деталях (или, что то же самое, четкости).

L t U t

Именно апертурные искажения являются основным фактором, ограничивающим четкость изображения по горизонтали.

Для коррекции этих искажений используют апертурные корректоры. В классическом дифференциальном апертурном корректоре производится алгебраическое сложение (в противофазе, т.е. вычитание) сигнала с его четными производными. Обычно ограничиваются второй производной.

U вх U вых Л З S U корр Двойная диффер. Усилитель цепь

Действие, производимое двойной дифференцирующей цепочкой, должно быть близко к математическому дифференцированию (рис. 40). Усилитель должен быть инвертирующим. Линия задержки уравнивает время прохождения сигнала через ветви схемы.

U вх t U ¢ t U ¢¢ t

При сложении инвертированного сигнала U ¢¢ (т.е. сигнала U корр) с входным сигналом достигается главный результат работы апертурного корректора – увеличение крутизны фронтов видеосигнала.

Схемы дифференциальных апертурных корректоров, которые рассматриваются в учебниках [1, 2], позволяют уменьшить только искажения вдоль строки, т. е. по горизонтали. Апертурные искажения по вертикали могут корректировать только разностные корректоры на линиях задержки, а также цифровые корректоры, для реализации которых необходима память на кадр и достаточно быстродействующий процессор.

Сквозная амплитудная характеристика телевизионного тракта по свету (т.е. зависимость яркости на выходе от освещенности на входе) должна быть линейной. Но световые характеристики большинства преобразователей свет–сигнал и модуляционная характеристика кинескопа нелинейны: при аппроксимации степенной функцией, т.е.

(30)
показатель степени g для видикона – 0,6. 0,7, для плюмбикона – 0,9, для кинескопа – 2,8. Для получения сквозной характеристики с g =1 применяют гамма-корректоры. Очевидно, необходимо обеспечить

Гамма-корректор – это видеоусилитель с заведомо нелинейной амплитудной характеристикой, нелинейность которой должна скомпенсировать нелинейность световой характеристики передающей трубки и модуляционной характеристики кинескопа. В конечном счете эта коррекция обеспечивает правильное воспроизведение градаций яркости передаваемого изображения во всем динамическом диапазоне – от черного до белого.

Нелинейный каскад корректора с кусочно-линейной аппроксимацией с равным успехом можно выполнить, шунтируя набором диодов с разными подпирающими напряжениями как резистор нагрузки, так и резистор цепи отрицательной обратной связи. При изменении уровня видеосигнала отпирается (либо запирается) разное количество диодов, меняется степень шунтирования соответствующего резистора и, следовательно, коэффициент усиления каскада.

Фиксаторы уровня (передача постоянной составляющей)

В разных учебниках эта тема может иметь разные названия: схемы привязки уровня, восстановители постоянной составляющей, передача постоянной составляющей.

Телевизионный сигнал принципиально является однополярным, т.к. отрицательные яркости не имеют физического смысла. Следовательно, ТВ сигнал содержит постоянную составляющую, а его спектр – линию на частоте 0 Гц, которые несут информацию о средней яркости кадра.

Эту постоянную составляющую следовало бы донести от передающей трубки до кинескопа. Но т. к. реализовать такой тракт (с гальванической связью между всеми каскадами, к тому же с выходом в эфир) невозможно, а после разделительного конденсатора постоянная составляющая теряется, приходится пользоваться фиксаторами уровня.

Различают неуправляемые фиксаторы и управляемые. Простейшим неуправляемым фиксатором может быть обыкновенный диод, подключенный между правой обкладкой разделительного конденсатора и некоторым источником постоянного напряжения, определяющего уровень фиксации (в частном случае это может быть и нуль вольт, т.е. земля). Именно такой вариант показан штриховой линией на рис. 41, изображающем g-корректор.

В результате заряда разделительного конденсатора отрицательными импульсами сигнал смещается вверх, так что вершины отрицательных импульсов оказываются привязанными к нулю вольт (правая часть рисунка). Очевидно, что эти вершины должны соответствовать уровню черного (гашения), т.к. уровень белого – непостоянная величина, зависящая от сюжета.

Иногда этот технический прием называют косвенной передачей постоянной составляющей. Совершенно очевидно, что фиксатор не восстанавливает истинную постоянную составляющую. В чем же тогда положительный результат работы фиксатора? То напряжение, которому в каждом каскаде соответствует уровень черного, теперь точно известно и не зависит от сюжета.

Еще по теме:  Как утилизировать телевизор СПБ

Следовательно, в последнем каскаде телевизионного приемника, работающем на кинескоп, можно так установить уровень черного, чтобы он соответствовал напряжению запирания кинескопа. Кроме этого, примерно в два раза уменьшаются требования к динамическому диапазону видеоусилителя.

Одной из проблем при использовании фиксаторов является следующее противоречие. Для точной фиксации постоянная времени заряда должна быть во много раз меньше, чем постоянная времени разряда. Но обе эти величины определяются одним и тем же конденсатором. При малой постоянной времени разряда возникает перекос вершин видеоимпульсов, при большой постоянной времени фиксатор становится слишком инерционным.

Вторая проблема – наличие в полном телевизионном сигнале синхроимпульсов, не связанных с яркостью изображения. Дело в том, что их амплитуда не всегда оказывается постоянной.

Чтобы облегчить решение первой проблемы и обойти вторую, были придуманы управляемые фиксаторы. По своей сути это управляемый аналоговый ключ. Его можно выполнить как на диодах, так и на транзисторах. Сегодня в нескольких сериях ИМС выпускаются аналоговые ключи (КТ), пригодные для использования в управляемых фиксаторах.

Сигнал управления, открывающий ключ, по времени должен совпадать с задней полкой строчного гасящего импульса. Регулятор напряжения привязки фиксатора в телевизионном приемнике является регулятором яркости.

Поскольку неуправляемые фиксаторы явно проще, а потому и дешевле, следует учитывать, что применение неуправляемых фиксаторов возможно в следующих случаях:

· когда амплитуда синхроимпульсов строго постоянна;

· если в видеосигнал еще не введены синхроимпульсы (первые каскады камерного канала);

· если размах сигнала намного меньше динамического диапазона данного каскада.

Следует иметь в виду, что помимо перечисленных выше коррекций, считающихся классическими и широко освещенных в литературе, в профессиональных ТВ камерах используется целый ряд коррекций, либо вообще не освещенных в доступной литературе, либо освещенных весьма кратко.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

Гамма-коррекция сигнала в цифровом процессоре сигналов

Задачей гамма-коррекции является создание такой » характеристики свет-сигнал» цифровой видеокамеры (обычно значение меньше единицы), чтобы она компенсировала модуляционную характеристику кинескопа, (которая больше единицы) и обеспечивала значение сквозной характеристики всего ТВ-тракта «от света до света» (то есть, по цепи «снимаемый объект — экран монитора»), близкое к единице. Одним из способов получения кривой, соответствующей требуемой гамма-характеристике, является кусочно-линейная аппроксимация, представленная на рис.10, из которой видно, что в области малых освещенностей (где Х мало) коэффициент усиления тракта существенно больше, чем в области средних и, тем более, больших сигналов.

Пропорционально увеличению коэффициента усиления расширяется и разрядная сетка цифрового процессора. Реализация заданной кривой осуществляется путем запоминания в устройстве памяти (RAM) необходимых коэффициентов an и bn, а выходной сигнал Y вычисляется по формуле: y=an x + bn. Реализация этого алгоритма представлена на рис. 11. Альтернативным методом формирования заданной выходной характеристики является табличный, когда в отдельных ячейках таблицы по адресам, определяемым входным сигналом Х, хранятся выходные сигналы Y. Недостатком такого метода является большой объем памяти, обусловленный необходимостью плавной регулировки гамма-коэффициента.

Рис. 11. Структурная схема гамма-корректора

Цифровая апертурная коррекция

Как уже упоминалось, ПЗС красного и синего каналов смещены относительно ПЗС зеленого канала на половину элемента разложения. В цифровом процессоре производится интерполяция сигналов, позволяющая вдвое поднять частоту дискретизации сигнала Y. В результате, практически полностью исключается эффект элайзинга в горизонтальном направлении, а также влияние эффектов дискретизации, снижающих разрешающую способность ПЗС на предельных пространственных частотах, приближающихся к половине частоты дискретизации, то есть на частоте 900 ТВ линий в горизонтальном направлении для 980-элементного ПЗС. Следует отметить, что этот же метод может быть применен для повышения разрешающей способности в вертикальном направлении. Для исключения влияния на разрешающую способность перегиба световой характеристики (knee correction) и гамма-регулировки, сигнал апертурной коррекции вводится и до, и после гамма-коррекции.

Цветовая коррекция

Цифровой процессор сигналов открывает широкие возможности для цветовой обработки и коррекции изображения. Линейное матрицирование позволяет корректировать цветовой тон в соответствии с творческими задачами оператора или режиссера, а также в зависимости от предпочтений ТВ-аудитории. Особенно это касается цветового тона лиц диктора и артистов, участвующих в передаче. Цифровой процессор позволяет корректировать только эту область изображения, не затрагивая других цветовых деталей. Использование этой функции позволяет оператору, не прибегая к хирургическому вмешательству, на наших глазах превратить чернокожего Майкла Джексона в бледнолицего.

Последнее изменение этой страницы: 2018-05-31; просмотров: 305.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда.

Источник: stydopedya.ru

Оцените статью
Добавить комментарий