Brevet FR2130262A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un appareil-de traitement de signaux vidéo, et elle concerne plus particulièrement un appareil dont les signaux de sortie sont utilisés pour moduler un signal vidéo. 5 Dans une caméra de télévision, chaque tube de prise de vue fournit des signaux vidéo. Ces signaux corrjs= pondent sensiblement à l'image optique arrivant sur le tube de prise de vue. L'image optique est transmise au tube de prise àt vue par l'intermédiaire d'un système de lentilles. Cependant, ÎO les caractéristiques du système optique transmettant la luraièri au tube de prise de vue peuvent faire naître une distorsion dans les différentes teintes ou ombres de l'image arrivant sur la tube de prise de vue. De même, des non-linéarités apparaissant dans la réponse du tube de prise de vue et/ou dans le circuit 15 de sortie associé peuvent aussi provoquer une distorsion de l'image. Par exemple, si l'objet pris par la caméra est de couleur uniforme, par exemple une feuille de carton uniformément blanche, et est éclairé uniformément, le signal fourni par ÎC: caméra devrait faire apparaître, sur le récepteur de contrôle, 20 une reproduction fidèle de la feuille de carton blanche éclairée-uniformément. Cependant, la distorsion introduite dans le système optique de la caméra, et les non-linéarités apparaissant dans la caractéristique de réponse du tube de prise de vue et/ou le circuit de sortie associé au tube de prise de vue, peuvent --5 déformer les nuances de 1 ' iTiage, celle-ci apparaissant par exemple avec un centre brillant et des coins plus foncés, ce qui est sensiblement analogue à l'effet produit par un projecteur. Une telle distorsion doit être compensée dans le circuit de la caméra en utilisant un signal prédéterminé pour moduler en 30 amplitude la forme d'onde vidéo fournie par le tube de prise de vue de façon à améliorer l'uniformité du signal vidéo. Les modulateurs à semiconducteurs utilisés à cet effet jusqu'ici sont très sévèrement affectés par des changements de tempérr-ture dans la gamme de températures de fonctionne-35 ment normal des cambras de télévision. De ce f-it, ces modulateurs possèdent un gain inst'ble et 1-" modulation du signal vidéo varie aussi avec les changements de température. En outre, les modulateurs de ce type utilisés jusqu'ici nécessitent l'utilisa-t:on d'un circuit de réaction pour compenser la dégradation de 40 la réponse en fréquence, et les possibilités de modulation sont 72 08988 2 2130262 sévèrement limitées. Les modulateurs antérieurement connus provoquent aussi la dégradation dé la linéarité du signal vidéo ou du gain différentiel lorsque le signal d'ombre a disparu. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients» 5 La présente invention se propose de fournir un modulateur perfectionné, pour la modulation de signptix vidéo par des signaux d'ombre, qui est pratiquement insensible aux variations de température dans la gamme de températures de fonctionnement normal de la caméra de télévision dont il fait partie. 10 La présente Invention se propose aussi de fournir un modulateur de ce type permettant une large gamme de modulation sans nécessiter de circuit de réaction pour compenser la dégradation de la réponse en fréquence par suite de variations des niveaux de modulation. 15 La présente invention se propose encore de fournir un modulateur de ce type qui ne dégrade pas la linéarité des signaux vidéo lorsque le signal d'ombre disparaît. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le modulateur de signaux vidéo comporte des premier 20 et second dispositifs dont la résistance de sortie peut être contrôlée, et un générateur de signaux d'ombre fournissant des premier et second signaux de sortie dont les formes d'onde sont sensiblement identiques mais dont les polarités sont opposées. Les premier et second dispositifs à résistance de sortie varia-25 ble sont respectivement branchées en série et en parallèle avec le circuit transmettant le signal vidéo. Le générateur de signaux d'ombre est relié respectivement à une borne de com~iande des premier et second dispositifs à résistance de sortie variable, de sorte que le premier signal de sortie contrôle la résistance 30 de sortie du premier dispositif et le second signal de sortie contrôle la résistance de sortie du second dispositif. Il en résulte que le premier dispositif présente une résistance de sortie importante lorsque le second dispositif de sortie présente une frible résistance de sortie, et vice-versa, 35 La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel î La figure 1 est un schéma d'un modulateur 40 de signaux vidéo suivant la présente invention. 72 08988 3 2130262 La figure 2 est un schéma de blocs du dispositif pouvant être utilisé comme générateur de signaux d'ombre dans la figure 1. Les figures 3a, 3b et 3c représentent un 5 groupe de formes d'ondes utilisées pour illustrer l'action du générateur de signaux d'ombre,suivant la présente invention,sur un signal vidéo. Les figures ka.f kb et 4c représentent un autre groupe de formes d'ondes utilisées pour illustrer l'action 10 du générateur des signaux d'ombre,suivant la présente invention, sur un signal vidéo. La figure 1 est un schéma du dispositif suivant l'invention et comporte deux transistors à effet de ch^mp 10 et 11 destinés à faire varier, de façon contrôlable, 15 un signal vidéo d'entrée. XI est souhaitable d'utiliser des transistors à effet de champ suivant la présente invention étant dorné que leur résistance de sortie peut varier dans une large flamme et est facilement contrôlable. Chacun des transistors à effet de champ 10 et 11 est représenté comme un transistor à 20 effet de champ à porte isolée et à canal p, et comporte une électrode -source S , une électrode dzrain D et une électrode porte G. Les transistors à effet de champ 10 et 11, don-t lec électrodes sources sont reliées, possèdent de préférence des caractéristiques thermiques et électriques aù's'si saisines qu'il est possible, 25 afin d'obtenir un circuit le plus symétrique possible. La formation des transistors à effet de champ 10 et 11 sur un monocristal de matériau semiconducteur, comme cela est le cas lorsque l'on utilise les techniques de fabrication des circuits intégrés, peut grandement faciliter l'obtention de telles caractéristiques. 30 Un signal d'ombre, fourni par un générateur 12 de signaux d'ombre, est fourni à un circuit de conversion de phase 13. La borne de sortie non inverseuse du circuit de conversion 13, désignée par le signe +, et la borne inverseuse de ce circcuit, désigné par le signe -, sont respectivement 35 reliées aux portes des transistors à effet de champ 10 et 11, par l'intermédiaire de condensateurs de couplage T4 et 15- Une polarisation négative est appliquée sur les portes des transistors 10 et 11, par l'intermédiaire de résistances de polarisation 16 et 17. Des signaux d'entrée vidéo, de polarité positive et 40 dont le potentiel de référence est celui de la terre, apparaissent 72 08988 k 2130262 entre la source de faible impédance et le drain du transistor à effet de champ 10, et des signaux de sortie vidéo, modulés en amplitude par les signaux d'ombre, apparaissent sur les électrodes de source , qui sont reliées, des transistors à effet de 5 champ 10 et 11. Ainsi, lec transistors à effet de champ 10 et 11 sont respectivement branchés en série et en parallèle avec l'appareil ( non représenté ) fournissant les signaux d'entrée vidéo au modulateur. Lorsque l'on utilise des transistors à 10 effet de champ dont les caractéristiques se correspondent, dans le circuit de la figure 1, les résistances source - drain de ce^ transistors sont sensiblement égales si ces transistors reçoivent des tensions de polarisation qui sont sensiblement égales et des tensions de signaux qui sont aussi sensiblement 15 égales. Par conséquent, lorsque la tension appliquée sur la porte de ces transistors est nulle, ces transistors 10 et 11 présentent une résistance permanente source - drain ou résistance de sortie sensiblement identique, de sorte que l'amplitude du signal de sortie vidéo est sensiblement égal à la moitié de celle 20 du signal d'entrée. Ainsi, lorsque le générateur 12 ne fournit aucun signal d'ombre, la forme d'onde du signal de sortie vidéo est sensiblement identique à celle du signal d'entrée mais son amplitude est diminuée de 50',. Les caractéristiques de la caméra sont 25 vérifiées de préférence au moment de la commande initiale de celle-ci. Ceci peut être réalisé en faisant effectuer à la caméra une prise de vue d'une feuille de carton blanc éclairée de façon uniforme, et en affichant l'image prise sur le récepteur de contrôle. Si les carrctéristiques de la caméra sont 30 uniformes, l'image affichée sera une image blanche éclairéè de façon uniforme et possédant la forme du carton. Si cela est le cas, il n'est pas nécessaire d'alimenter le générateur de signaux d'ombre. Cependant, ces cas sont rares étant donné qu'il apparait habituellement une distorsion des ombres par suite 35 des caractéristiques électriques ou optiques de la caméra. Dans le cas où il apparaît une distorsion d'ombre dans l'image affichée, ce qui est mis en évidence par 1p fait que le carton blanc apparaît éclairé de façon non uniforme, le générateur 12 de signaux d'ombre est commandé pour fournir 40 un signal qui module le signal vidéo en amplitude. Le circuit du 72 08988 5 2130262 générateur 12 de signaux d'ombre, comme représenté dans la figure 2, comporte un générateur 20 de formes d'ondes en dents de scie possédant la fréquence de ligne, un générateur 21 de formes d'ondes paraboliques possédant la fréquence de ligne, un générateur 22 5 de formes d'ondes en dents de scie possédant la fréquence de trame et un générateur 23 de formes d'ondes paraboliquespossédant la fréquence de trame, chacun de ces générateurs fournissant respectivement un signal à un circuit de conversion de phase 2k, 25, 26 et 27. La fréquence de trame est habituellement de 60 Hz 10 tandis nue la fréquence de ligne est habituellement de 15,750 Hz dans les normes de télévision américaine, mais on peut utiliser d'autres fréquences de ligne et de trame si on le désire. Chacun des circuits de conversion de phase 2k, 25, 26 et 27 comporte respectivement un potentiomètre 30, 15 31, 32 et 33 Qui est branché entre la borne inverseuse, désignée par -, et la borne non inverseuse,désignée par +,de ces circuits de conversion de phase. Le curseur de chacun de ces potentiomèties est respectivement relié à une entrée d'un circuit sommateur 34. Le signal de sortie du circuit sommateur jk, qui additionne 20 algébriquement les signaux qui lui sont appliqués, constitue le signal d'ombre fournit par le générateur 12 de signaux d'ombre. Le signal de sortie du générateur 12 peut ainsi être constitué -par un signal composite comprenant une forme d'onde non-linéaire apparaissant avec la fréquence de' tranre—e± une forme d'onde non 25 linéaire apparaissant avec la fréquence de ligne. En réglant le curseur de chacun des potentiomètres variables 30, 31, 32 et 33» 1® signal fourni par le circuit sommateur Jk peut se présenter sous une infinité de formes» En particulier, ën réglant le curseur de tous les potentiomètres 30, 31, 32 et 33 à 1'extrémi— 30 té supérieure de ceux-ci, le signal prélevé sur ce curseur est constitué uniquement par la forme d'onde non inversée fournie par le circuit de conversion de phase qui lui est associé, tandis qu'en réglant le curseur sur l'extrémité inférieure du potentiomètre, le signal prélevé sur ce curseur est constitué uniquement 35 par la forme d'onde inversée correspondant au circuit de conversion de phase. En réglant le curseur entre la position supérieure et la position centrale on obtient une forme d'onde constituée par la forme d'onde non inversée fournie par le circuit de conversion de phase mais possédant une amplitude plus faible, alors 40 qu'en réglant le curseur entre la position inférieure et la 72 08988 6 2130262 position centrale on obtient une forme d'onde constituée principalement par la forme d'onde inversée fournie par le circuit de conversion de phase mais possédant une amplitude plus faible. Lorsque le curseur est réglé, dans la position centrale, le 5 signal de sortie apparaissant sur ce curseur est sensiblement nul, étant donné que dans cette position les signaux appliqués de part et d'autre du potentionètre se compensent. Le circuit sommateur Jk additionne algébrique ient les signaux de sortie apparaissant sur les curseurs des potentiomètres 30, 3*• 32 et 10 33 afin d'obtenir le signal d'ombre qui module l'amplitude du signal vidéo afin de minimiser les erreurs de nuance dans l'image à afficher. La commande du générateur 1Z de signaux d'ombre fait apparaître des signaux d'amplitude égalemaisde pola-15 rite opposée à la sortie du circuit de conversion de phase 13 représenté- dans la figure 1. La forme d'onde non inversée est appliquée à la porte du transistor à effet de champ 10, tandis que la forme d'onde inversée est appliquée à la porte du transistor à effet de champ 11. Ainsi, lorsque le générateur 12 fournit 20 des signaux positifs, la résistance source - drain du transistor à effet de champ 10 augmente, étant donné que la porte de ce " transistor est rendue -positive, tandis que la résistance source-drain du transistor à effet de champ 11 diminue, étant dohné que la porte de ce transistor est rendue négative. Par conséquent, 25 le signal vidéo est transmis à une impédance série plus forte et aune impédance parallèle plus faible, cette augmentation et cette diminution provoquant une diminution d'amplitude du signal vidéo apparaissant sur la borne de sortie du circuit. De même, lorsque le générateur 12 fournit des signaux négatifs, la résis— 30 tance source-drain du transistor à effet de champ 10 diminue, étant donné que la porte de celui-ci est rendue négative, tandis que la résistance source-drain du transistor à effet de champ 11 augmente, étant donné que la porte de ce transistor est rendue positive. Dans ce dernier cas, le signal vidéo est transmis à 35 une impédance série plus faible et à une impédance parallèle plus forte, ce qui a pour effet de faire augmenter l'amplitude du signal vidéo apparaissant sur la borne de sortie du circuit. Lors du réglage des curseurs du potentiomètre 30, 31» 32 et 33» représenté» .dans la figure 2, l'objet éclairé ^0 uniformément, par exemple la feuille de carton blanc mentionnée COPY 72 08988 7 2130262 ci-dessus apparaît sur le récenteur de contrôle. Tout en regardant 1'inage, chacun des curseurs est régip. de façon à reproduire les nuance" réelles de l'image, d'une façon aussi précise q"e possible, sur le récepteur de contrôle. Pour effectuer ce r®gle-5 ge, on ne règle qu'un seul curseur à la fois,' c'est-à-dire que les curseurs sont r^gl^-s successivement pour obtenir la reproduction la plus fidole possible. Une fois que ces réglages ont été effectués, ils n'ont plus à être recommencés, à moins que les caractéristiques optiques ou électriques de la caméra soient 10 modifiées pour une raison quelconque. Le récepteur de contrôle utilisé durant ces réglages est habituellement un dispositif de contrôle de formes d'ondes( oscilloscope ) sur lequel on cherche à obtenir les formes d'ondes représentées dans les figures 3c et 4c en positionnant les curseurs sur le= potentiomètres 30, 31, 15 32 et 33. Un contrôle quelque peu subjectif de l'exactitude des réglages du curseur peut être effectué en regardant l'objet sur un dispositif de contrôle d'image. Les effets de la modulrtion, réalisée par le circuit représenté dans la figure 1, sur le signal vidéo sont 20 représentés dans les figures 3a-, 3h, 3c» et ^a> 4b et 4c. Dans la figure 3a» 3-es impulsions 40 représentent respectivement le signal pour une ligne horizontale entière, chaque trame comportant 525 lignes suivant les normes de télévision américaines, les lignes étant alternées dans chacûfTe'-d-es.. deux images successives 25 qui constituent la trame. Les différents intervalles 41 représentent respectivement le temps de retour horizontal après chaque ligne, et chacun des intervalles 42 représente l'intervalle vertical entre les lignes de deux images partielles successives. Dans la figure 3a» seuls les premiers et derniefs signaux de 30 lignes îorizontales d'une image partielle sont représentés par rapport au temps. Dans le cas où la scène prise par la caméra est une étendue uniformément colorée et éclairée, par exemple une feuille de carton blanc , les différentes impulsions 40 35 doivent posséder la même ampLitude. Cependant, cornue représenté dans la figure 3a> l'image transmise par une ca-iéra particuliore quelconque peut,par exemple, devenir plus claire vers le bas de l'image, 'corme cela est mis en évidence par une augmentation de l'amplitude des impulsions 40 lors du balayage ▼•rtical du haut 40 vers le bas de l'image. L'appareil représenté dans la figure 1 COP^ 72 08988 8 2130262 compense cette variation non souhaitée en fournissant la forme d'onde 43 possédant la fréquence de trame, comme représenté dans la figure 3b, au circuit de conversion de phase 13 du générateur 12 de signaux d'ombre. La forme d'onde 43, représentée 5 à la même échelle que la for"ie d'onde de la figure 3a» provoque simultanément une augmentation progressive de la résistance source - drain du transistor à effet de champ 10 et une diminution progressive de la résistance source-drain du transistor à effet de champ 11 pendant la durée de chaque image partielle. 10 De ce fait, 1'atténuation du signal vidéo augmente vers le bas de la figure, ce qui permet d'obtenir la forme d'onde souhaitée représentée à la même échelle dans la figure 3c, cette forme d'onde correspondant à une image de teinte uniforme sur toute sa hauteur . 15 En plus de la distorsion de fréquence de trame représentée dans la figure 3a» chaque signal correspondant à une ligne horizontale contient habituellement une distorsion d'ombre, comme représenté dans la figure 4a dans laquelle chaque impulsion 50 représente le signal correspondant à une ligne 20 horizontale entière, tandis que chacun des intervalles 51 représente le temps de retour horizontal nprès chaque ligne. Les signaux correspondant uniquement à deux lignes horizontales successives sont représentés, par rapport au temps, dans la figure 4a. Lorsque la vue prise par la caméra est une feuille de 25 carton blanc éclairée uniformément, l'amplitude de chacune des impulsions50 doit rester sensiblement constante, au niveau désigné par " luminosité maximale souhaitée " pendant toute la durée d'une ligne. Cependant, comme indiqué dans la distorsion de fréquence de ligne de la figure 4a, la partie apparaissant en 30 premier peut être excessivement lumineuse, ce qui fournit une image dont 1?> partie gauche est très sombre et dont la partie droite est très lumineuse. Ce défaut peut être compensé en envoyant la forme d'onde de fréquence de ligne 53» représentée dans la figure 4b, au circuit de conversion de phase 13, dans la 35 figure 1, du générateur 12 de signaux d'ombre. La forme d'onde 53» représentée à la même échelle que la forme d'onde de la figu» 4a, fait tout d'abord décroître la résistance source — drain du transistor à effet de champ 10 puis provoque une augmentation progressive, à partir de sa valeur relativement faible, de la 40 résistance source-drain du transistor à effet de champ 10. 72 08988 9 2130262 Simultanément, la forme d'onde 53 fait tout d'abord décroître la résistance source-drain du transistor à effet de champ 11 puis provoque une augmentation progressive de la résistance source-drain de ce transistor à effet de champ 11. La variation progres-5 sive de la résistance source-drain des deux transistors à effet de champ 10 et 11 a lieu durant l'intervalle correspondant à chaque ligne horizontale. De ce fait, l'atténuation du signal vidéo augmente progressivement vers la droite de l'image. La résistance source-drain du transistor à effet de champ 10 est 10 fortement diminuée et la résistance source—drain du transistor à effet de champ 11 est fortement augmentée durant chacun des intervalles de retour de ligne 51, avant le début de l'apparition de la ligne horizontale suivante. De ce fait, les impulsions 50 apparaissant sur la borne de sortie vidéo du circuit de la figu— 15 re 1 se présentent sous la forme représentée dans la figure kc, à la même échelle que les formes d'onde des figures 3a et 3b, le signal vidéo étant maintenu sensiblement constant au niveau de luminosité maximal souhaité du fait que la vue prise par la caméra est une feuille de carton blanc éclairée uniformément. Ainsi, 20 l'image affichée possède une luminosité uniforme sur toute sa surface. Etant donné que le circuit représenté dans la figure 1 utilise deux transistors à effet de champ identiques dont les électrodes de source sonï"~r&ï-iéje.s, ces deux transistors 25 à effet de champ peuvent être réalisés dans un seul cristal semiconducteur. Un circuit intégré de ce type est relativement insensible aux variations de température étant donné que les deux transistors à effet de champ supportent des températures sensiblement identiques de sorte que, lorsque l'impédance source-drain 30 augmente ou diminue par suite de variations de température, les variations d'impédance ont des effets opposés sur le circuit et par conséquent tendent à S'annuler. En outre, en l'absence de tout signal de modulation, le circuit ne modifie pas la linéarité du signal vidéo. 35 On vient de décrire un modulateur de signaux vidéo qui est pratiquement insensible aux variations de température dans la gamme de températures de fonctionnement normal de la caméra de télévision dans laquelle il se trouve. Le circuit possède une large bande de modulation sans pour cela n^céssiter un kO circuit de réaction pour compenser la dégradation de la réponse 72 08988 10 2130262 en fréquence par suite des variations du niveau de modulation* En outre, la linéarité des signaux vidéo n'est pas dégradée lorsque le signal d'ombre disparaît. 72 08988 2130262 RBVENDICAT IONS 1. Circuit permettant de moduler des signaux vidéo à l'aide de signaux d'ombre, caractérisé par le fait qu'il comporte des premier et second dispositifs dont la résistance de 5 sortie peut être contrôlée, le premier de ces dispositifs étant branché en série avec le circuit transmettant les signaux vidéo, et le second de ces dispositifs étant branché en parallèle avec ce circuit, un générateur de signaux d'ombre fournissant des premier et second signaux de sortie possédant des formes d'ondes 10 similaires mais des polarités opposées, ledit générateur de signaux d'ombre étant respectivement relié à une borne de commande des premier et second dispositifs à résistance de sortie variable, de sorte que le premier signal de sortie contrôle la résistance de sortie du premier dispositif et le second signal 15 de sortie contrôle la résistance de sortie du second dispositif, les résistances de sortie des premier et second dispositifs variant de ce fait en sens inverse. 2. Circuit suivant le revendication 1, caractérisé par le fait que les premier et second dispositifs 20 à résistance de sortie variable sont constitués par un transistor à effet de champ, les électrodes source de ces transistors étant reliées, l'électrode porte du premier transistor à effet de champ recevant le premier signal de sortie du générateur de signaux d ' ombre 1 ' électrode porî'ë~ du--s.eçond transistor à effet 25 de champ recevant le second signal de sortie du générateur de signaux d'ombre, et l'électrode drain du premier transistor à effet de champ recevant le signal vidéo non raadtxlé. 3.Circuit suivant la revendication 2, caractérisé p?r le fait que les premier «t second transistors à 30 effet de champ sont tous deux formés ctans un seul cristal de matériau semiconducteur. 4. Circuit suivant ln revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur de signaux d'ombre comporte un générateur de signaux répétitifs dont la forme d'onde 35 peut être contrôlée, et un circuit de conversion de phase relié au générateur de signaux pour fournir une forme d'onde inverse de celle fournie par le générateur de signaux. 5. Circuit suiv-nt la revendication k, caractérisé par le fait que ledit générateur de signaux comporte ^0 des générateurs de formes d'ondes paraboliques et en dents de scie 72 08988 12 2130262 possédant ln fréquence de ligne et des générateurs de formes d'ondes paraboliques et en dents de scie possédant la fréquence de trame, des moyens de sélection qui sont reliés à chacun des générateurs de formes d'ondes pour contrôler de façon sélective 5 la polarité et l'amplitude de ces formes d'ondes possédant la fréquence de ligne et la fréquence de trame, et des moyens de som-iiation reliés à chacun des moyens de sélection et destinés à combiner algébriquement les signaux fournis par chacun des moyens de sélection. 10 6. Circuit suivant la revendication 5» carac térisé par le fait que les premier et second dispositifs à résis tance de sortie variable sont constitués par un transistor à effet de champ, les électrodes sources de ces transistors étant reliées, l'électrode de porte du premier transistor à effet de 15 champ recevant le premier signal de sortie du générateur de signaux d'ombre, l'électrode porte du second transistor à effet de champ recevant le second signal de sortie du générateur de signaux d'ombre, et l'électrode drain du premier transistor à effet de champ recevant le signal vidéo non modulé.