Brevet FR2125564A1 — publié le 19720929

la présente invention concerne des dispositifs de télévision en couleurs et a plus particulièrement pour objet un dispositif pour délivrer un signal de télévision ayant une gamme de contraste comprimée. 5 Actuàlementf les caméras de télévision en couleurs utilisent des circuits de correction de gamma inclus dans chaque circuit de traitement de signal de couleur. La fonction de tels correcteurs de gamma est de compenser les caractéristiques du tube-image utilisé 10 dans le récepteur, le but est de transmettre un signal de télévision composé qui est reproduit de façon adéquate par le dispositif de visualisation du récepteur malgré la non-linéarité inhérente au- tube-image. Dans l'utilisation de telles caméras se pose un 15 problème qui apparaît lorsque des scènes télévisées présentent des gammes de contraste importantes'. Une scène typique susceptible de créer un problème de contraste peut être par exemple celle se produisant pendant un événement sportif. Selon l'instant de la 20 journée, la scène peut être représentée par une aire extrêmement lumineuse et par une aire extrêmement sombre. Une telle situation peut se présenter sur un terrain de sport tard dans l'après-midi lorsqu'il y a sur le terrain à la fois une lumière solaire intense et des ombres 25 profondes. Si l'opérateur de la caméra de télévision désire téléviser des détails dans l'aire sombre, il doit ouvrir le diaphragme ou iris de la caméra. Sll le fait, la lumière intense du soleil sature le dispositif. Par contre, si le diaphragme, est fermé, l'aire sombre apparaît 30 complètement noire. En tout état de cause, une telle situation exige l'envoi d'un signal de compromis-. Il en est ainsi lorsque le rapport de contraste entre le blanc et le noir peut dépasser 100/1 dans une telle scène tandis que le dispositif n'est capable de représenter, de façon adéquate, qi'un 35 rapport de 20/1 environ. Avec les techniques actuelles l'opérateur de la caméra de télévision doit régler le diaphragme de la caméra à une valeur de 72 05385 2 2125564 compromis. Il doit par conséquent accepter de s'adapter à la gamme de contraste importante en augmentant l'effet des circuits de correction de gamma individuels pour les circuits du rouge, du bleu et du vert à une valeur 5 maximale. En procédant ainsi, ^opérateur essaie de réduire le signal mais il supprime également la saturation des couleurs et par.conséquent crée une distorsion de couleurs. la présente invention par conséquent pour objet de 10 modifier le gain des signaux d'iiformation de couleurs de façon égale afin de préserver la contribution relaiive de chaque signal en ce qui concerne la formation d'un signal de télévision composé. En conséquence le dispositif qui va être décrit 15 a pour fonction de comprimer la gamme de contraste tout en assurant que les proportions prédéterminées respectives entre chacune des trois couleurs primaires sont maintenues . Ces buts et d'autres encore sont atteints, selon 20 un mode de réalisation préférentiel de l'invention, en utilisant un dispositif tel qu'une caméra qui sert normalement à délivrer des signaux d'information vidéo en couleurs. Chacun des signaux d'information en couleurs est déterminé par l'intensité d'une couleur 25 primaire prédéterminée réfléchie par la scène. En combinaison avec une telle caméra on utilise un dispositif ayant des moyens sensibles aux signaux d'infrmation de couleurs pour délivrer un signal de commande dont l'importance est indicative du signal d'information de couleur réfléchie 50 par la scène ayant llIntensité la plus importante. Ce signal de commande est appliqué à des moyens séparés qui sont reliés également au circuit de'traitement de signal et qui ont pour fonction.de multiplier un signal ou des signaux se propageant dans le circuit par le signal de commande. Le facteur de 55 multiplication' est choisi et déterminé selon la compression de contraste désiré. En raison de la nature de la multiplication les caractéristiques entre les signaux d'information conservent 72 05385 3 2125564 les mêmes proportions par rapport les uns aux autres ce qui donne l'assurance qu'un traitement subséquent livrera un signal déterminé en fonction des -proportions de couleurs adéquates. Par conséquent, on obtient une ' : 5 compression de contraste qui n'est pas accompagnée d'une distorsion des couleurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple : 10 - la figure 1 est un diagramme bloc d'une partie d'une- caméra de télévision en couleurs utilisant un dispositif -de compression de contrastes selon la présente invention; - la figure 2 est un diagramme-bloc d'un autre mode de réalisation de la présente invention; 15 - la figure 3 est un graphique montrant les effets de la compression de contraste ou de gamma d'image sur une scène blanche. la figure 1 représente l'extrémité frontale ou antérieure d'une caméra, en couleurs à trois tubes. De telles caméras 20 utilisent un dispositif de prise de vue séparé pour chacune des trois couleurs primaires. En conséquence, la référence 10 se rapporte au tube de prisede vue. d'image rouge qui répond à la lumière rouge de la scène. De la même façon, il existe un dispositif de prise de \ 25 vue d'image verte 1?fet un dispositif de prise de vue. d'image bleue- 13• Chacun des dispositifs de prise de vue susmentionnés répond à la couleur associée réfléchie , par la scène pour délivrer, à sa sortie, un signal électrique ayant une information d'amplitude proportionnelle à 30 l'intensité de la lumière de cette couleur réfléchie par la scène. Le signal à la sortie de chacun des dispositifs de prise de. vue est essentiellement proportionnel à l'énergie spectrale réfléchie par cette couleur venant de la scène. Dans la figure,une sortie de chacun des trois dispositifs 35 de prise de vue est appliquée à une entrée appropriée d'un combinateur de couleurs 15- le.-combina.teur; de couleurs 15 est un dispositif qui est connu dans la technique et qui a pour 72 05385 4 2125564 pour fonction de combiner les trois signaux de couleur dans des proportions correctes pour produire le signal composé. Le signal composé, selon les normes actuelles de la télévision, est donné par la proportion propre 5 de chaque signal de couleur selon les normes du NTSC adoptée§4ux Etats-Unis. La sortie du combinateur de couleurs 15 est appliquée à un circuit multiplicateur à large bande 16. Le multiplicateur 16 sert essentiellement à multiplier arithmétiquement 10 le signal appliqué à une borne d'entrée par un signal appliqué à l'autre borne d'entrée. Les multiplicateurs tels que 16 .sent bien connus dans la technique. La sortie de chaque dispositif de prise de vue est reliée également à une entrée appropriée d'un détecteur 15 d'intensité 17. Le détecteur 17 a pour fonction de mélanger, de façon non additive, les signaux vidéo rouge, vert et bleu, et il délivre. , à sa sortie, un signal représentatif du signal de couleur qui a l'intensité de crête instantanée la plus élevée. Ce signal de commande de 20 l'intensité de crête est ensuite appliqué à un module 18 de mise en forma d'intensité' où il est traité selon une relation déterminée, choisie en fonction d'une compression de contraste désirée.La sortie du module de mise en forme-d'intensité 18 est appliquée 25 à une seconde borne d'entrée du multiplicateur 16. Le signal d'intensité, tel que choisi, a pour fonction de, multiplier le signal composé de façon à obtenir une compression de contraste. Le fait que la totalité du signal est multipliée par le même facteur donne l'assurance que les 30 proportions respectives de chaque signal de couleur sont maintenues- De cette façon, la sortie du multiplicateur 16 délivre un signal vidéo qui présente une gamme de constraste comprimé e. Afin d'expliquer le fonctionnement du circuit déerit-35 ci-dessus, on considère les relations mathématiques suivantes : 72 05385 5 2125564 10 15 E_ = E x E 0 x. y. m J in formule dans laquelle Eq est le signal de sortie du multiplicateur 16. E est l'entrée en x. du multiplicateur 16 venant xin 111 du combinateur 15. E est l'entrée en y. du multiplicateur 16 venant yin 111 du module de mise en forme d'intensité 18. Si on a: E = E x. m m E^ = valeur de la luminance du signal vidéo composé pour une scène blanche, E = f (E.) : fonction de E. V. i x ■'m • E^ = valeur instantanée de crête de la couleur la plus intense E. = E pour une scène blanche x m On a alors : E = E xf(E-) pour une scène blanche. 0 111 On désire que E = E iy 20 ^ o m est le "gamma d'image". On a alors : E E f (E. ) m m ,1 f (E. ) = — = E 'T p ^ 25 1 E1 B Le terme^p ou gamma d'image est utilisé pour décrire d'une façon plus correcte l'effet du fonctionnement du circuit décrit ci-dessus. La correction de gamma de la technique antérieure concernait essentiellement les correcteurs de gamma individuels pour chaque canal de couleur primaire. Ces correcteurs, comme indiqué , réduisent le rapport de contraste de lascène en augmentant la brillance des aires de moindre brillance de l'image par rapport aux aires de brillance plus élevées. Cependant, en raison du fait que ces correcteurs de gamma sont choisis sur une base de couleurs et 30 35 72 05385 6 2125564 qu53s. re suivent pas, le réglage affecterait, de façon néfaste, - - la saturation et•la teinte des couleurs. Dans ce montage, le fonctionnement ou commande de gain e st égal pour tous les canaux de couleurs ce qui 5 affecte, de façon égale, toutes les composantes d'information du signal. Ainsi, les proportions adéquates sont maintenues et une couleur vraie est délivrée tandis que les aires de faible brillance de la scène sont augmentées en fonction de la couleur la plus intense ou de la brillance 10 la plus élevée réfléchie par la scène. Il est par exemple désirable d'obtenir un "gamma dfimage" de 0,5 afin de visualiser une image de bonne qualité avec un rapport de contraste entre le noir et le blanc de 20/1 environ. 15 En utilisant l'expression ci-dessus, une valeur gamma d'image de 0,5 donne : étant donné que E = E f (E ) pour le blanc q m m E = E x E 1/2 = E \f E o m m v m t ta E m 20 ainsi la fonction f (E.) est égale à , — ou , 1 V m vx 25 m Ceci signifie que pour un gamma d'image de 0,5 la caractéristique de transfert du détecteur de densité 17 et du module de mise en forme d'intensité 18 est choisie pour être égale à 1/ __ . V Bia On voit, conformément à l'anâ^se ci-dessus, que le signal composé, lorsqu'il est multiplié par le facteur approprié,. 30 présente une gamme cfe contraste limité déterminé par un coefficient de gamma d'image choisi préférentiel. Un potentiomètre 50 est relié à la sortie du module de mise en forme d'intensité, ce potentiomètre servant à régler les caractéristiques de fonction de mise en forme afin de donner une 35 pluralité de corrections de gamma différentes.Par conséquent, l'opérateur de la caméra de télévision peut choisir un gamma selon ses préférences afin d'obtenir la meilleure combinaison 72 05385 7 2125564 pour reproduire une scène qui présente un rapport d§6ontraste dépassant la gamme dynamique du dispositif. Cette compression de contraste est obtenue, comme indiqué , sans accompagnement de distorsion de couleurs qui se produisait avec les 5 techniques de l'art antérieur. la figure 2 montre un autre mode de réalisation du dispositif servant à obtenir une compression de contraste. Trois dispositifs de prise de vue d'images en couleurs, 20, 2Î et 22 sont associées aux trois couleurs primaires rouge 10 verte et bleue, la sortie de chaque dispositif de prise de vue est appliquée à une entrée de multiplicateurs à large bande séparées 23, 24 et 25^. Une autre entrée de chaque multiplicateur est reliée à une sortie d'un circuit amplificateur 28. 15 De cette façon chacun des signaux d'information de couleurs est multiplié par le même signal lorsqu'il sort de l'amplificateur 28. l'entrée de l'amplificateur 28 est alimentée par la sortie d'un détecteur d'intensité de crête 5). le détecteur d'intensité de crête 30 comporte 20 trois entrées séparées chacune de ces entrées étant reliée à une sortie d'un multiplicateur associé. La fonction du détecteur d'intensité de crête 30 est la même que celle du. détecteur 17 décrit-ci-dessus. Par conséquent, le détecteur 30 mélange, de façon non additionnelle, les signaux vidéo 25 rouge,bleu et vert pour délivrer, à sa sortie, le "signal qui a l'intensité de crête instantanée la plus élevée. Ce signal est appliqué ensuite à l'entrée de 1'amplificateur-qui met en forme le signal selon une relation prédéterminée désirée. Le circuit de la figure 2 peut être décrit essentiellement 30 par les relations mathématiques suivantes : Eq= (E^ x Ey) = fonction de transfert du multiplicateur dans laquelle E = signal de couleurs du dispositif de prise de vue = E x c E = f (Eq) = fonction d'un signal de couleur ayant . 35 l'intensité de crête la plus élevée. De sorte que l'on a E = E f (E ) ^ O C O . '*■" Si on a. . - " 72 05385 8 2125564 f(E0h a - bEQ On a E = E (a - bE ) oc o et par conséquent 5 r \ E -g = Ca) c ° 1 + (b) Ec On voit de la description mathématique ci-dessus que le signal final qui est obtenu en appliquant les signaux 10 multipliés rouge^vert et bleu à un combinateur de couleurs convenable est comprimé en contraste, la correction étant déterminée par les coefficients susmentionnés a et b. Le circuit de la figure 2 sert à maintenir les proportions convenables entre les signaux rouge, bleu et vert 15 en raison du fait que les trois signaux sont multipliés par le même facteur de correction, comme il a été décrit ci-dessus. Par conséquent, l'information de couleur contenue dans le signal composé possède encore les mêmes proportions tandis que l'image change uniquement en contraste. 20 Si on se réfère à la figure 3, on voit que cette figure représente un graphique montrant les effets des changements du gamma d'image sur une scène en blanc. Les courbes de la figure 3 ont été obtenues en faisant varier la correctioï}â.e 100% à Ofo et en réglant les coefficient susmentionnés a et b 25 à 5 et 4 respectivement, la gamme d^èommande avec ces coefficients a été obtenue en faisant varier le gain de l'amplificateur 28 et par conséquent la valeur du signal appliqué en commun à chacun des multiplicateurs 23, 24 et 25. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes 30 de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés 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 l'invention et mises en oeuvre d.ans le cadre 35 des revendications qui suivent. 72 05385 9 2125564 REVENDICATIONS 1 Circuit de compression de contraste utilisable dans un dispositif de télévision en couleurs comportant une pluralité de moyens pour obtenir des signaux vidéo d'une scène, chacun desdits moyens étant sensible à une couleur 5 primaire réfléchie par la scène pour délivrer, à sa sortie, un signal élecxrique proportionnel à l'intensité lumineuse de chacune desdites couleurs, lesdits signaux étant représentatifs de la couleur de ladite scène, caractérisé en ce qu'il comporte un organe détecteur d'intensité sensible 10 auxdis signaux électriques et délivrant un signal de commande indicateur de celle desdites couleurs qui a la plus grande intensité, un organe multiplicateur prévu pour multiplier un signal électrique appliqué à une première borne par un signal électrique appliqué à une seconde 15 borne et délivrant, à sa sortie, un signal multiplié arithmétiquement, ledit organe multiplicateur étant prévu. pour recevoir l'un desdits signaux électriques proportionnel à l'intensité lumineuse à sa première borne et ledit signal de commande à sa seconde borne et pour délivre^, sa sortie, l'un 20 desdits signaux électriques multiplié par ledit signale commande indicatif de la plus grande intensité précité , de sorte que la valeur dudit signal à la sortie dudit multiplicateur augmente, ce qui a pour effet que l'intensité de ladite couleur apparaît comme si.elle était plus grande que celle 25 réfléchie par ladite scène. 2.- Circuit de compression de contraste selon -la revendication 1, utilisable dans un dispositif délivrant un signal d'information vidéo composé contenant une pluralité de signaux d'information de couleurs et un signal d'information 50 de luminance représentatif de la brillance d'une scène désirée, chacun desdits signaux d'information de couleur étant déterminé par l'intensité d'une couleur primaire prédéterminée réfléchie par la scène et présentant en outre des caractéristiques d'ampLiiïûe et de phase telles que la combinaison de quantités proportionnées 72 05385 10 2125564 prédéterminées desdits signaux de couleur dans un circuit de traitement de signal soit égale au signal de luminance, caractérisé en ce qu'il comporte un organe détecteur d'intensité sensible auxdits signaux d'information 5 de couleur et détectant ces derniers pour donner un signal de commande indicatif du signal d'information de couleur réfléchi par la scène ayant l'intensité la plus importante, un organe multiplicateur sensible audit signal de commande et relié audit circuit de traitement de signal et 10 prévu pour multiplier le signal passant dans ledit circuit par ledit signal de commande tout en maintenant les caractéristiques entre les signaux d'information avec les mêmes proportions existant avant ladite multiplication. 3.- Circuit de compression de contraste selon l'une 15 des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre ion organe de mise en forme d'intensité monté entre ledit organe détecteur d'intensité et ledit organe multiplicateur pour traiter ledit signal de commande selon une relation prédéterminée choisie en fonction d'une 20 gamme de contraste désirée, de telle sorte que les signaux d'information de couleur multipliés précités maintiennent, entre lesdites caractéristiques prédéterminées, les proportions adéquates existant avant la multiplication, ces signaux étant représentatifs de la gamme de contraste- désirée. 25 4.- Circuit de compression de contraste selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la relation prédéterminée pour une compression de contraste désirée est approximativement égale à : E , (f p -1), formule dans m laquelle : = est la valeur de luminance du signal video 30 composé pour une scène "blanche et ^p est le gamma d'image qui est égal à un nombre décimal compris entre O et 1 . 5.- Circuit de compression de contraste selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de circuits multiplicateurs ayant chacun des 35 première et seconde bornes d'entrée et une borne de sortie, ces premières bornes d'entrée étant prévues pour recevoir l'un desdits signaux d'information de couleurs, un organe 72 05385 11 2125564 détecteur d'intensité de crête relié aux bornes de sortie des circuits multiplicateurs précités pour délivrer un signal de commande indicateur du signal d'information de couleur ayant l'intensité la plus élevée, un 5 organe amplificateur sensible audit signal de commande et dont la borne de sortie est reliée à chacune desdites secondes bornes des multipliealairs pour que ceux-ci délivrent à leur sortied'autcessigpaix d1 information de couleurs multipliés chacun par le même facteur tout en assurant aux 10 caractéristiques entre lesdits signaux les mêmes proportions les unes par rapport aux autres que celles qui existaient avant la multiplication. 6.- Circuit de compression de contraste selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe amplificateur 15 précité délivre un signal de commande selon la relation : (a-b E ), a et b étant des constantes et E la sortie o o du multiplicateur. 7.- Circuit de compression de contraste selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les 20 signaux d'information de couleurs précités sont représentatifs des couleurs, rouge , verte et bLeue de la scène télévisée.