Brevet FR2035161A1 — publié le 19701218

la présente invention concerne et a essentiellement pour objet un dispositif automatique de limitation du niveau de noir d'un signal vidéo. Les signaux vidéo de représentation des images provenant d'un tube de prise de vues, tel qu'un tube de caméra 5 de télévision, à la fois dans les dispositifs de télévision en noir et blanc, et en couleurs, exigent un certain traitement en vue de les préparer à la transmission vers un ou plusieurs dispositifs de réception et de reproduction d'images. Ce traitement comprend non seulement la performance de 10 fonctions telles que l'amplification convenable du signal, la correction de champ, la commande du gain, et la correction du gamma, pour compenser la caractéristique grille-anode non linéaire du dispositif de reproduction, mais comprend également la limitation du signal vidéo à un niveau de noir prédéterminé, et la 15 fixation du signal à faible valeur. Dans l'art antérieur, par exemple dans le brevet américain n° 3 368 033, le signal vidéo est d'abord fixé à un niveau de noir prédéterminé puis il est limité essentiellement par un potentiel de référence, par un dispositif fonctionnant indépen-20 dammant du dispositif de limitation, avant son application sur. le dispositif de correction de gamma par conséquent, on peut voir que le signal vidéo peut être fixé à un potentiel, et limité à un potentiel différent. Il est essentiel que la partie correspondant à la suppression du signal vidéo, appliquée au 25 dispositif de correction de gamma, soit fixé à un niveau de noir prédéterminé, et il est souhaitable que la limitation de la partie représentative de l'image de ce signal, se fasse essentiellement au même niveau de noir que celui, suivant lequel se fait la fixation. 30 Par conséquent, un objet de la présente invention est de créer un dispositif pour lequel la limitation de la fixation du niveau de noir du signal vidéo soit effectuée substantiellement au même potentiel de représentation du niveau du signal. Conformément à la présente invention, le limiteur du niveau 35 de noir, fait partie du dispositif faisant suite au dispositif de fixation, comme dans les dispositifs de l'art antérieur, tel que celui représenté dans le brevet américain précité, mais le 10111 m 2 2035161 présent dispositif prévoit mi dispositif de réaction entre le limiteur et le dispositif de fixation,, le dispositif de réaction étant susceptible de répondre au niveau de noir suivant lequel le signal est limité, pour produire un signal de commande approprié, 5 qui est appliqué au dispositif de fixation, si bien qu'il fonctionne pour fixer d'une manière automatique le signal à un potentiel représentant substantiellement le même niveau de signal que celui auquel il est limité. L'invention sera mieux comrpise et d'autres buts, caracté-10 ristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative q,ui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme schématique fonctionnel du. 15 dispositif automatique de limitation du niveau de noir du signal vidéo de la présente invention ; et - la figure 2 est un diagramme de circuit schématique représentant les détails du dispositif de la figure 1 . Sur la figure 1, la borne 11 représente le point d'entrée 20 sur lequel le signal vidéo E et d'autres signaux de commande, S tels que l'implusion de noir, et le signal de commande de fixation et de réaction, sont appliqués au dispositif. Ces signaux se présentent sous la forme de tensioiB appliquées à un circuit d'entrée conduisant à un. limiteur 13 de noir. Ce circuit 25 d'entrée comprend un amplificateur 12 et non seulement amplifie le signal vidéo Eg, mais le convertit également en un courant I de signal vidéo correspondant qui est imprimé sur un limiteur 13 de noir, dont la sortie est reconvertie en une tension de signal vidéo, et appliquée à des circuits de traitement addition- 30 nels, tels qu'un circuit de correction de gamma (non représenté). La valeur du courant à laquelle est limité le signal vidéo I par le limiteur 13, est détectés par un dispositif sensible S 14 du niveau de limitation, qui transfère tout excès du signal vidéo I relevé par le limiteur 13, vers un dispositif d'échantil- 35 lonnage 15- Le dispositif d'échantillonnage est un commutateur électronique mis en oeuvre périodiquement durant des intervalles de suppression de lignes horizontales, sous la commande d'une 70 10111 3* 2035161 impulsion de mise en oeuvre des dispositif d'échantillonnage, de manière à produire à la sortie du dispositif d'échantillonnage, une série d'impulsions représentatives de la différence existant entre le niveau de noir du signal vidéo I durant un intervalle 5 de suppression horizontale, ou un intervalle de synchronisation, et le niveau de référence du limiteur 13. Les impulsions de sortie du dispositif d'échantillonnage 15 sont converties par un intégrateur 1 6 en un courant continu unidirectionnel, amplifié par un amplificateur de courant continu 17, pour produire un 10 signal de commande représentatif de l'excès du signal vidéo I , S au-delà du niveau de limitation, et qui est appliqué à la borne d'entrée 11 du dispositif, pour fixer le signal vidéo E d'entrée S substantiellement à une valeur correspondant au niveau de limitation du limiteur 13. 15 Sur la figure 2, on a représenté les détails du diagramme de circuit de la figure 1, dans laquelle les composants essentiels de chaque rectangle en pointillés sont identifiés par les mêmes caractères de référence que ceux utilisés pour la figure 1. 20 L'amplificateur 12 dont la conversion de la tension Eg du signal vidéo en un courant I correspondant de signal vidéo, S en plus de comporter des transistors 18 et 19, comprend également un amplificateur 21 opérationnel qui peut être un dispositif à circuit intégré RCA du type CA3031• L'amplificateur 21 est 25 muni d'une entrée différentielle qui comprend des bornes 11a et 11b. Une tension de signal vidéo E pouvant présenter une S valeur crête-à-crête d'environ 200 millivolts, sur la borne 22, est transmise par un condensateur 23 à une résistance 24 en série, sur la borne d'entrée 11 a de l'amplificateur 21, les parties de 30 représentation d'images blanches, étant positives par rapport aux parties du signal de représentation d'images noires. Le signal vidéo provenant de la sortie de l'amplificateur opérationnel 21, est imprimé sur la base du transistor 18, monté en émetteur commun, avec une résistance 25 de grandeur considérable reliée 35 à l'émetteur. Une réaction négative de l'émetteur du transistor 18, par l'intermédiaire d'une résistance 26 de réaction, sur la borne d'entrée d'inversion 11b de l'amplificateur 21, est telle 70 10111 4 2035161 que la sortie du collecteur du transistor 18 soit un courant de signal vidéo qui est directement proportionnel à la tension de signal vidéo imprimé sur la "borne d'entrée 11a de l'amplificateur opérationnel 21. le gain de boucle du montage comprenant l'ampli-5 ficateur opérationnel 21 et le transistor 18, dans un mode de réalisation mise en oeuvre d'une manière satisfaisante, selon l'invention., telle que celui décrit sur la figure 2, est d'environ 40 décibels ce qui est convenable pour produire une stabilité et une réponse de fréquence excellentes du courant du signal 1Q vidéo développé sur le collecteur du transistor 18. Ces transistors 18 et 19 de l'amplificateur de conversion 12 sont reliés comme le présente la figure 2, pour constituer une configuration d'amplification du signal vidéo qui assure que-le courant I du signal vidéo développé sur le collecteur du S 15 transistor 19 est également directement proportionnel à la tension E du signal vidéo imprimé sur la borne d'entrée S _ 22 du signal vidéo. Dans le mode de réalisation illustrâtif de la figure 2, le courant Ig de signal vidéo présente une valeur crête-à-crête d'environ 6 milliampères, et les portions 20 de signal représentatives d'une image blanche sont négatives (ou moins positives,) par rapport aux portions du signal" représentatif d'une image noire. Par conséquent, le niveau de limitation du signal est atteint, d'une manière qui va être décrite présentement, le courant Ig du signal vidéo est 'transmis 25 du collecteur du transistor 19, par l'intermédiaire d'une diode 27, jusqu'à la jonction d'un émetteur d'entrée d'un transistor limiteur du niveau de noir 28, et le collecteur d'un, transistor 29 fournissant un courant de référence constant, le transistor 28 limiteur du niveau de noir est connecté de façon à ce que la 30 base soit à la terre, et produit un courant de signal vidéo limité, à la sortie du collecteur, le transistor 29 produisant un courant constant, fonctionne avec une réaction négative dans son circuit d'émetteur, comprenant une résistance 31. Tant que le courant I du signal vidéo est inférieur au S 35 courant de collecteur de référence dans le transistor 29 (ce qui est le cas pour un fonctionnement normal en réponse aux signaux de représentation d'-images blanches ou grises, jusqu'aux 10111 5 2035161 signaux à niveau, de noir nominal), le transistor limiteur est conducteur. En raison de la relation décrite .entre les portions de signal de représentation du noir et du blanc, pour le courant I du 5 signal vidéo (c'est-à-dire le courant de niveau de noir maximum,et le courant de niveau de blanc minimum), et du fait que jusqu'à ce qu'on atteigne le niveau de limitation, le courant du transistor 28 est égal à la différence entre le courant de référence fourni par le transistor 29, et le courant 10 I du signal vidéo, le courant de sortie dans le transistor S limiteur 28 est minimum pour les signaux de niveau de noir et maximum pour les signaux de niveau de blanc. Ainsi, lorsque le courant de signal vidéo 'I s'accroit correspondant à une variation d'éclairement de l'image du blanc au gris jusqu'au 15 noir, et voisine la valeur du courant constant du "transistor 29, la conductivité du transistor limiteur 28 décroit d'une manière correspondante, d'une façon très ".linéaire. Lorsque le courant du signal vidéo I en sortie du transistor 19 de S l'amplificateur 12 de conversion de tension en courant, atteint 20 la valeur de limitation du noir attendue, niveau suivant lequel il est égal au courant constant du transistor 29, le transistor limiteur 28 devient alors non conducteur de telle sorte qu'il ne laisse plus passer de courant I du signal vidéo pour le S transmettre vers son collecteur de sortie. Le signal vidéo 25 est ainsi limité d'une manière effective. Tout accroissement positif de courant I du signal vidéo, qui se trouve en excès par rapport au courant constant fourni par le' transistor 29, est appliqué sur l'émettçur d'un transistor 2 sensible au niveau de limitation et dont la base est reliée 30 à la terre. ]1 Y a déconneoctotixEu transistor 32, jusqu'au point d'établissement d'égalité du courant du signal vidéo et du courant de référence constant du transistor 29, présentant ainsi une impédance élevée pour le collecteur du transistor 19 de sortie 35 de l'amplificateur de conversion tension-courant. L'excès du courant I du signal vidéo sur le courant constant du transistor S 29, produit un signal d'indication du niveau de limitation sur le 70 10111 6 2035161 collecteur du transistor 32 du dispositif sensible 14 au niveau de limitation, qui après amplification par un transistor d'amplification 33, est appliqué sur le collecteur d'un transistor 34 faisant partie du dispositif d'échantillonnage 14- le 5 transistor échantillonneur 34, est normalement non conducteur jusqu'à ce qu'il soit rendu momentanément conducteur par une impulsion allant dans le sens positif 35, imprimésur une borne 36, durant les intervalles de suppression de lignes horizontales, et est appliqué sur sa base. Le courant I du signal vidéo est par 10 conséquent comparé à la valeur du courant de référence durant l'intervalle de suppression horizontale (pour lequel le courant doit nominalement correspondre au niveau de noir vidéo ), et tout excès est relevé. Des impulsions de courant produites sur l'émetteur du 15 transistor échantillonneur 34, sont appliquées sur l'intégrateur 16 qui comprend un condensateur d'accumulation 37 grâce auquel les impulsions sont converties en une tension continue unidirectionnelle, représentative de l'erreur du niveau de noir. Cette tension unidirectionnelle est imprimée sur l'entrée de la 20 base d'un transistor 38 monté en émetteur commun, de l'amplificateur 17 de courant continu, pour produire à la sortie du collecteur une tension de signal de commande. Cette tension de signal de commande est appliquée sur la borne d'entrée 11a du signal vidéo, où elle est additionnée au signal vidéo de 25 manière à fixer l'intervalle de suppression du signal vidéo, à une valeur correspondant au niveau de limitation de noir. Ainsi, grâce à la facilité de fixation et de"réaction de la présente invention, c'est-à-dire grâce au dispositif sensible 14 du niveau de limitation, au dispositif d'échantil-30 lonnage 15,à l'intégrateur 16, et à l'amplificateur 17 de courant continu, reliés entre le limiteur 13 de niveau de noir et la borne d'entrée 11a du signal vidéo, on est sûr que la limitation se fait toujours à un niveau correspondant au niveau de noir prédéterminé. En d'autres termes, on a réalisé grâce à l'invention, 35 une boucle de commande qui est auto-réglable, si bien que le signal vidéo attendu produit par le dispositif, se trouve dans une zone qui va jusqu'au niveau de limitation, c'est-à-dire, 70 10111 7 2035161 que la "boucle de commande est stable, seulement lorsque survient la limitation du courant I « du signal vidéo. Si dans le signal vidéo appliqué à la borne d'entrée 11 a on observe une tendance quelconque au décalage de son niveau de noir, cette tendance 5 est immédiatement neutralisée par cette boucle, qui est construite de manière à présenter un gain appréciable. le dispositif de limitation automatique du niveau de noir du signal vidéo de la présente invention est susceptible de fonctionner dans un montage de traitement de signaux, pour 10 lequel le niveau de noir du signal vidéo peut être altéré par ce que l'on appelle des 'impulsions de noir" qui surviennent durant les intervalles de suppression de lignes horizontales, et qui viennent s'ajouter au signal vidéo, avant qu'il soit fixé et limité à un niveau, comme le décrit d'une façon 15 générale le brevet américain précité. Si la présente invention s'applique à chacun des amplificateurs de traitement des trois signaux utilisés dans un dispositif de télévision en couleurs, il est nécessaire de prévoir une commande de niveau simultanée de "repère de noir" des trois signaux de télévision en 20 couleurs. Ceci est réalisé par l'impression d'une légère impulsion variable à la fois en amplitude et en polarité, sur une borne 39, à partir de laquelle elle est transmise par l'intermédiaire d'un résistance 41, sur une borne d'entrée 11a de signal vidéo, où elle vient s'ajouter au signal vidéo durant 25 l'intervalle de suppression horizontale. De plus, il est nécessaire de prévoir une commande de niveau "de noir décoloration" distinct, pour chacun des signaux de couleurs, ce qui est réalisé, en imprimant une légère impulsion analogue, d'amplitude et de polarité variables, sur une borne 42 à partir de laquelle elle 30 est transmise par l'intermédiaire d'une résistance 43, pour venir s'ajouter au signal vidéo à la borne d'entrée 11a. L'amplitude et la polarité de ces deux impulsions, sont réglées et commandées à partir d'un point éloigné. Le présent dispositif, comprend également une commande de 35 ' niveau "de noir local" grâce auquel on règle le dispositif, pour un fonctionnement approprié de la façon décrite. Ceci est réalisé en ajoutant par différence une partie de l'impulsion de fixation 10111 8 2035161 35 f sur l'amplificateur opérationnel 21. l'impulsion 35 est transmise par un condensateur 44, sur le contact réglable d'un, potentiomètre 45 qui est relié par des résistances 46 et 47 aux bornes d'entrée 11a et 11b de l'amplificateur 21. Selon le 5 réglage du potentiomètre 45, le signal vidéo imprimé sur l'amplificateur 21, sera décalé soit positivement soit négativement. Dans le montage du circuit de la figure 2, tandis que tous les transistors sont représeités sous forme de dispositifs 10 individuels, ce qui est considéré comme conforme à l'invention, une forme d'un tel circuit, mis en oeuvre avec succès, comprenait seulement les transistors PÏJP 19 et 32, sous forme d'unités distinctes, du type indiqué, les transistors NPU 18, 33 34 et 38, faisaient partie d'un circuit intégré RCA du type 15 CA3018A, et les transistors HPIT 28 et 29 faisaient partie d'un circuit intégré analogue. Grâce au montage du circuit décrit, et à son mode de fonctionnement décrit dans cette invention, le eourant du signal vidéo provenant du collecteur de sortie du transistor 20 limiteur 28, est transformé en une tension de signal vidéo correspondante, d'environ 6 volts comme valeur crête-à-crête, grâce à un amplificateur 48 pour la conversion du courant en tension, duquel elle est délivrée sur line borne de sortie 49. la tension du signal vidéo à la borne de sortie 49 est une 25 tension qui est limitée au niveau de noir désiré, d'après lequel elle est également fixée, et ainsi, convient à l'application sur des circuit de traitement additionnels, tels qu'un circuit de correction de gamma (non représenté). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de-30 réalisation-décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de 11 invention. 10111 9 2035Î61 REVENDICATIONS 1. Montage de circuit pour la limitation du niveau de noir d'un signal vidéo représentant des valeurs de luminosité d'un sujet variant du noir au blanc, comprenant un circuit de limitation du niveau de noir pour transmettre à partir d'un circuit 5 d'entrée vers un circuit de sortie, les parties du signal vidéo qui correspondent à des valeurs de luminosité supérieures à un niveau de noir prédéterminé, et pour limiter ledit signal vidéo, en évitant la transmission des parties du signal vidéo situées en de-ça du niveau de noir prédéterminé précité, caracté-10 risé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de réaction susceptible de répondre au niveau de noir auquel le signal vidéo précité est ainsi limité, pour appliquer sur un circuit d'entrée, un signal de commande réalisant d'une manière efficace la fixation automatique du signal vidéo précité 15 substantiellemen^ace niveau de noir prédéterminé. 2. Montage de circuit selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit dispositif de réaction comprend un dispositif sensible relié au circuit de limitation du niveau de noir précité, pour produire un signal indicateur du niveau de noir auquel 20 ledit signal vidéo est limité. 3. Montage de circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit d'entrée comprend un amplificateur de conversion de signal pour convertir ledit signal vidéo d'une tension de signal, en un courant de signal vidéo correspondant. 25 4. Montage de circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit circuit de limitation du niveau de noir comprend une source de courant unidirectionnel substantiellement constant présentant une valeur qui, relativement à la valeur dudit courant du signal vidéo, détermine le circuit de limitation à transmettre 30 le signal vidéo, et en ce que ledit dispositif sensible répond à l'égalité dudit courant de signal vidéo et dudit courant constant,pour produire le signal indicateur précité. 5. Montage de circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre un dispositif 35 d'échantillonnage relié audit dispositif sensible pour répondre 10111 10 2035161 audit signal indicateur, des moyens pour faire fonctionner ledit dispositif d'échantillonnage durant des intervalles de suppression de lignes horizontales, pour produire une série d'impulsions correspondant aux amplitudes instantanées dudit signal 5 indicateur, et un dispositif de conversion d'impuisions par exemple, un circuit d'intégration suivi d'un amplificateur de signal unidirectionnel, susceptible de répondre à ledite série d'impulsions pour produire le signal de commande précité. 6. Montage de circuit selon l'une des revendications 4 ou 5, 10 caractérisé en ce que ladite source de courant constant comprend un transistor réglé suivant une configuration de courant collecteur constant, par exemple grâce à un couplage de réaction négative entre l'émetteur et la base, caractérisé en ce que le collecteur dudit transistor est connecté sur tui premier 15 parcours de courant relié au côté sortie de l'amplificateur de conversion de signal, et à un second parcours de courant constitué de la jonction collecteur émetteur d'un transistor limiteur du niveau de noir, le montage étant tel que la courant collecteur du transistor limiteur correspondent à la différence 20 entre ledit courant de signal vidéo, et ledit courant constant jusqu'au niveau de noir déterminé par la valeur du courant constant, valeur suivant laquelle; le transistor limiteur deviendra non conducteur. 7. Montage de circuit selon la revendication 6, caractérisé 25 en ce que le dispositif sensible comprend un transistor couplé à la sortie dudit dispositif de conversion de signal pour conduire l'excès du courant du signal vidéo sur le courant constant, à des valeurs de courant de signal au-delà du niveau de noir prédéterminé, ledit signal indicateur étant 30 fourni par le courant ainsi conduit. 8. M0ntage selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit amplificateur de conversion de signal est constitué d'un amplificateur opérationnel ayant une borne d'entrée pour la réception de la tension de signal vidéo, et une borne d'entrée; 35 avec une paire de transistors de conductivité opposée, dont l'un est relié suivant une configuration d'émetteur commun, sa base étant reliée à la borne de sortie de l'amplificateur opérationnel, 10111 11 2035161 et son collecteur étant relié à l'émetteur de l'autre transistor de la paire précitée, ce dernier transistor étant relié en une configuration de "base commune, comme transistor de sortie de l'amplificateur de conversion, et ayant son collecteur relié 5 au collecteur dudit transistor de courant constant, sur ledit premier parcours, par l'intermédiaire d'une diode polarisée de manière à conduire le courant dans la direction de courant collecteur du transistor de courant constant. 9. Montage de sircuit selon la revendication 8, comprenant 10 un dispositif d'échantillonnage, et un dispositif de conversion d'impulsionsconformément à la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositf sensible comprend un transistor dont la base est reliée à la terre, dont l'émetteur est relié au collecteur du transistor de sortie amplificateur de conversion de signal, 15 et dont le collecteur est relié audit dispositif d'échantillonnage, ce dernier comprenant un transistor dont la jonction collecteur-émetteur est couplée entre le collecteur dudit ' transistor sensible, et ledit dispositif de conversion d'impul-- sions, et ayant une connection sur sa base, pour l'application 20 d'impulsionsde commande durant des intervalles de suppression de lignes horizontales successives, de signal vidéo. 10. Montage de circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier transistor mentionné de ladite paire précitée, dans l'amplificateur de conversion de signal, le 25 transistor limiteur de niveau de noir, le transistor constant, le transistor échantillonneur, et un autre transistor reliant l'émetteur commun ainsi que ledit amplificateur de signal unidirectionnel sont des dispositifs NPÏT, et en ce que ledit transistor de sortie de l'amplificateur de conversion de 30 signal ainsi que le transistor sensible sont des dispositifs PÏTP.