Brevet FR2312150A1 — publié le 19761217

Il est bien connu aujourd'hui que,moins encore que le cinéma, la télévision n'est capable de reproduire intégralement la gamme des contrastes rencontrés habituellement dans la nature. Ceci provient, en premier lieu, de la difficulté d'obtenir des brillances très élevées sur les écrans de télévision. Les limitations sont dues ici à la dissipation maximale tolérable sur l'écran d'un tube cathodique, à l'écrasement du spot et au rendement de la substance luminescente. Du côté des faibles brillances, les limitations proviennent des réflexions internes du tube cathodique et surtout de la très forte lumière parasite inondant l'écran chez la plupart des télé spectateurss Des efforts considérables ont été faits pour améliorer cet état de chose ; dalles teintées dans la masse pour réduire le rapport entre lumière réfléchie et lumière émise, conseils divers pour placer des lumières d'ambiance derrière l'écran et non devant etc ... Le résultat final reste médiocre et on peut constater généralement que le contraste réel au cinéma atteint un rapport de 80 alors qu'en télévision, il ne dépasse pas 50. Or le contraste rencontré dans les scènes d'extérieur ou de studio dépasse souvent 100 et quelquefois 1000. Une solution connue consiste à décaler le niveau du noir à chaque image tout en maintenant une correction de gamma fixe sur la chaste d'amplification du signal video ou des signaux video. Cette solution est insuffisante : dans le cas par exemple d'une image prise dans la brume, on n'augmentera le contraste que dans les parties les plus sombres alors que l'ensemble de l'image est plat. On a également proposé l'utilisation de correcteurs de gamma variables commandés manuellement par l'opérateur en fonction du contraste général de la scène. Cette solution, outre qu'elle est astreignante, présente un caractère subjectif et des temps de réponse de l'opérateur à un changement de scène qui ne sont évidemment pas négligeables. La présente invention a pour objet un dispositif de correction de gamma dans lequel le gamma varie automatiquement en fonction du contraste de la scène. Elle a également pour objet les caméras de télévision et télécinémas utilisant un tel dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels - la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention pour une prise de vue de télévision monochrome - la figure 2 donne un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention pour une prise de vue de télévision en couleur - la figure 3 donne un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention convenant pour un télécinéma. Sur la figure 1 , l'entrée E fournit le signal de sortie d'une caméra de télévision noir et blanc. Ce signal passe dans un premier circuit d'alignement (opération dite "clamping" en anglais) 1 , recevant les impulsions d'alignement à fréquence de ligne d'une entrée 19, suivi, en parallèle, d'un amplificateur à gain variable 2 et d'un détecteur de crête 3 , à diode,résistance et capacité, dont le signal de sortie est relié à l'entrée de commande de gain de l'amplificateur 2 dont le rôle est de ramener à l'intervalle normalisé "0-1" la dynamique de son signal d'entrée, le niveau 1 correspondant aux crêtes. Sui vant l'art connu, la constante de temps T1 du détecteur 3 est voisine de la durée de trois ou quatre trames. Un second circuit d'alignement 4 , recevant les mêmes impulsions que le premier, rétablit Si nécessaire le niveau 0 correct. Le signal de sortie du circuit 4 est appliqué à l'entrée d'un correcteur de gamma variable 5. Cette partie du circuit est connue en elle-même. Mais le correcteur de gamma.5 doit d"une part être choisi à variation continue, et d'autre part son entrée de commande 6 doit.être une entrée électrique, telle qu'utilisée par exemple pour une commande manuelle à distance. L'intervalle de variation de la valeur de gamma sera avantageusement l'intervalle classique de 0,3 à 0,6 , centré sur la valeur 0,45 (inverse du gamma 2,2 des tubes récepteurs). On peut utiliser par exemple un correcteur variable classique comportant, en parallèle, deux correcteurs fixes, impartissant respectivement des gammas de 0,3 et 0,6, et alimentant un mélangeur mélangeant leurs signaux de sortie en proportion variable sur la commande d'une tension continue variable. Suivant l'invention, l'entrée de commande 8 est reliée à la sortie d'un détecteur de valeur moyenne . Celui-ci est constitué par un filtre passe-bas, suivi d'un détecteur de crêtes, le filtre passe-bas comportant une résistance d'entrée 50 dont la première borne est reliée à la sortie du circuit d'alignement 4 , et dont la seconde borne 51 est reliée à une borne d'un condensateur 52 dont l'autre borne est à la masse. Le détecteur de crête comporte une diode 53 dont l'anode est reliée à la borne 51 , et dont la cathode est reliée à la masse par un condensateur 54 en parallèle avec une résistance 55. La sortie (cathode de la diode) du détecteur de valeur moyenne est reliée à l'entrée de commande 8 du correcteur de gamma. La constante de temps du détecteur de valeur moyenne, déterminée à la fois par celle du circuit R-C 50-52 constituant le filtre passe-bas et celle du détecteur de crêtes 53 , 54 , 55 , est prise inférieure à celle du détecteur de crêtes 3 , par exemple égale à la durée d'une trame à une trame et demie. La constante de temps T2 du détecteur de valeur moyenne peut en effet être très courte (à peine supérieure à une trame) car l'énergie maximale du signal video est concentrée dans les fréquences basses et l'impédance interne de la source peut être relativement plus basse que pour le détecteur de crêtes. D'autre part, le temps de mesure des écarts de valeur moyenne est plus court que celui de la valeur de crête à cause de l'action déjà très efficace du détecteur de crête 3 sur le maintien du niveau à l'entrée du détecteur de valeur moyenne. La constante de temps totale pour les deux corrections (dynamique et gamma) peut être considérée comme approximativement égale à la somme des constantes de temps du détecteur de crête et du détecteur de valeur moyenne. La figure 2 montre un dispositif correspondant pour une caméra de signaux de télévision en couleur. Les 3 entrées B1 , E2 et E3 reçoivent les signaux R (rouge), G (vert) et B (bleu) alimentant respectivement trois chaînes identiques à la channe 1 , 2 , 4 , 5 du circuit de la figure 1 , et dont les éléments sont repérés par des nombres augmentés respectivement de 10 , 20 et 30 par rapport à la figure 1. Un détecteur de crête est commun aux trois chaînes. Il comporte trois diodes 61 , 62 et 63 dont les anodes sont respective ment reliées aux sorties des circuits d'alignement 11 , 21 et 31 et dont les cathodes sont reliées à une borne commune 66 , un condensateur 64 et une résistance 65 étant montés en parallèle entre la borne 66 et la masse. La sortie (borne 66) du détecteur de crête est reliée aux entrées de commande de gain des trois amplificateurs 12 , 22 et 32. Les sorties des circuits d'alignement 14 , 24 et 34 sont reliées aux trois entrées d'une matrice 70 formant le signal de luminance, et la sortie de la matrice est reliée à l'entrée d'un détecteur de valeur moyenne 6 identique au détecteur de valeur moyenne de la figure 1 , et dont la sortie est reliée aux entrées de commande des correcteurs de gamma 15 , 25 et 35. Les constantes de temps peuvent être les mêmes que pour le circuit de la figure 1. Les montages précédents conviennent pour la prise de vue directe d'une scène, étant donné qu'un cadreur, normalement, ne fait pas subir de très brusques changements d'orientation à sa caméra. Il suffira que la transmission des signaux à l'antenne ne débute qu'après un intervalle de temps égal à la durée de quatre ou cinq trames après la mise en oeuvre du dispositif. Le cas est différent dans un télécinéma où l'on saute souvent brusquement d'une scène à une autre. Dans ce dernier cas, il est préférable de prévoir une "pré-analyse" de la brillance des images du film précédant l'analyse ponctuelle de télévision afin que la correction de gamma soit commandée avec un meilleur synchronisme que dans le cas de la prise de vues directes. Cette pré-analyse n'a pas besoin d'avoir la même finesse que l'analyse télévisuelle0 La figure 3 illustre un dispositif correspondant. L'entrée E reçoit le signal résultant de l'analyse télévisuelle du film. Le montage comporte des éléments identiques à ceux de la figure 1 , et repérés par les mimes nombres, excepté que le détecteur de valeur moyenne est représenté globalement par un bloc 6. Ces éléments sont montés de la même manière que sur la figure 1 excepté que le détecteur de crête 3 n'est pas alimenté par les signaux résultant de l'analyse télévisuelle , mais par la sortie d'un dispositif de pré-analyse du film. placé en amont de la fenêtre d'analyse télévisuelle. On supposera T1 égal à la durée de quatre trames, T2 égal à la durée de une trame à une trame et demie. Sur la figure, le film 80, avant de passer dans la fenêtre d'analyse télévisuelle , défile, maintenu sur ses bords par un support non représenté, devant une barrette 81 de photodiodes, éclairées, au travers de la partie impressionnée du film et d'un objectif 85, par un tube d'éclairage 82. La sortie de la barrette 81, est reliée à l'entrée du détecteur de crête 3. les photodiodes répondent au même spectre que les détecteurs utilisés dans l'analyse télévisuelle compte tenu des filtres optique s éventuellement insérés dans le dispositif de pré-analyse et le dispositif d'analyse télévisuelle. La barrette de photodiodes est d'un type connu comportant un alignement de 256 diodes comnandées, pour la lecture, au moyen d'un registre à décalage. L'objectif 85 permet d'amener à égalité la longueur d'une ligne d'image et celle de l'alignement de photodiodes. Dans le sens de la hauteur de l'image, un ajustement critique n'est pas nécessaire et les photodiodes peuvent par exemple, pour chaque analyse horizontale, couvrir une hauteur d'image d'un ordre de grandeur de celle de une à deux lignes d'image. La pré-analyse s'opère naturellement sans entrelacés. Chaque impulsion à fréquence de ligne fournie sur l'entrée 19 est utilisée d'une part pour placer dans l'état 1 le premier étage du registre à décalage, et d'autre part pour déclencher un oscillateur 86 fournissant pour chacune d'elles un train d'impulsions rapides, chaque train comportant au moins 256 impulsions, qui sont appliquées à l'entrée d'horloge du registre, de manière que chaque photodiode de l'alignement soit successivement interrogée. La cadence d'analyse horizontale est dans cet exemple la fréquence de ligne, soit 15,625 kHz dans les normes européennes à 625 lignes. Mais cette cadence n'est pas impérative. On peut par exemple la réduire en vue de gagner en sensibilité. Compte tenu de ce que chaque image du film n'est analysée qu'une fois, par. une trame impaire et une trame paire dans le dispositif d'analyse télévisuelle, et des temps de réponse des détecteurs, la barrette de diodes devra être située à un emplacement tel que la pré-analyse porte sur la (n+p)e image du film lorsque la ne image sera analysée dans le dispositif d'analyse télévisuelle, p est dans cet exemple tel que l'analyse télévisuelle d'une image du film s'opère, par rapport à sa pré-analyse avec un retard égal à la constante de temps T1 du détecteur de crêtes, soit p = 2 . On peut également tenir compte de la constante de temps T2 , plus courte, du détecteur de valeur moyenne, et prendre un retard égal à T1 + T2 ou à une valeur intermédiaire entre T1 et T1 + I2 . Compte tenu des figures 2 et 3 , la structure du dispositif de correction de gamma pour un télécinéma en couleur est immédiate. le dispositif sera constitué comme le dispositif de la figure 2 sauf en ce qui concerne l'alimentation du détecteur de crête cette alimentation s'effectue au moyen d'une pré-analyse utilisant trois barrettes de photodiodes respectivement sensibles (comptetenu de filtres optiques les précédant) aux mêmes raies spectrales que celles qui sont fournies par les filtres optiques rouge, bleu et vert utilisés dans analyse ponctuelle, les sorties des trois barrettes alimentant respectivement les trois diodes du détecteur de crête. On peut par exemple éclairer simultanément les trois barrettes au travers de la même partie du film, par l'intermédiaire de ltob- jectif et d'un système de miroirs dichroiques. REVENDICATIONS -- - 1. Dispositif de correction de gamma de n signaux video de télévision (n = 1 pour la télévision monochrome, n = 3 pour la télévision en couleur) représentatif d'une scène, comportant n correcteurs de gamma variables pouvant être commandés par un signal électrique, caractérisé en ce qutil comporte un détecteur de la valeur moyenne de la luminance de la scène traduite par lesdits n signaux, la sortie dudit détecteur de valeur moyenne étant couplée aux entrées des n correcteurs de gamma variables. 2. Dispositif de correction de gamma suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la constante de temps T2 dudit détecteur de la valeur moyenne de la luminance est notablement inférieure à la constante de temps T1 du détecteur de crêtes régularisant la dynamique desdits n signaux video. 3. Dispositif de correction de gamma suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que T2 est compris entre la durée d'une trame et d'une trame et demie pour T1 égal à la durée de trois ou quatre trames. 4. Dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit détecteur de la valeur moyenne de la luminance est constitué par un filtre passe-bas suivi d'un détecteur de crête. 5. Dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications précédentes, avec n = 1 , caractérisé en ce que le détecteur de la valeur moyenne de la luminance est alimenté par le signal video à corriger en gamma. 6. Dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications 1 à 4 , avec n = 3 , caractérisé en ce que le détecteur de la valeur moyenne de la luminance est alimenté par une matrice de luminance recevant les signal video à corriger en gamma. 7. Dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications précédentes, adapté à un télécinéma, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de pré-analyse de la luminance du film placé de manière à opérer cette analyse pour une image du film antérieurement à l'analyse de télévision de cette même image, et en ùe que les n correcteurs-de gamma sont alimentés par n amplificateurs variables commandés par le signal de sortie d'un détecteur de crêtes alimenté par le dispositif de pré-analyse. 8. Dispositif de correction de gamma suivant l'ensemble des revendications 5 et 7 , caractérisé en ce que ledit dispositif de pré-analyse de la luminance comporte une barrette de photodiodes éclairée au travers du film, la sortie de la barrette constituant la sortie unique du dispositif de pré-analyse. 9. Dispositif de correction de gamma suivant l'ensemble des revendications 6 et 7 , caractérisé en ce que leur dispositif de pré-analyse de la luminance comporte trois barrettes de photodiodes éclairées au travers du film, et répondant respectivement aux mêmes radiations que les détecteurs photosensibles utilisés dans l'analyse télévisuelle, et une matrice de luminance alimentée par les sorties de trois amplificateurs variables commandés par le signal de sortie d'un détecteur de crêtes alimenté par les signaux de sortie des trois barrettes. 10. Dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications 7 , 8 ou 9 , caractérisé en ce que ledit dispositif de pré-analyse du film est placé de manière que l'intervalle de temps séparant la pré-analyse d'une image du film de son analyse télévisuelle soit compris dans l'intervalle de durées T1 à T1 + T2 T1 étant la constante de temps du détecteur de crêtes et T2 celle du détecteur de la valeur moyenne de la luminance. 11. Caméra de télévision munie d'un dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications 1 , 2 , 3 et 4. 12o Télécinéma muni d'un dispositif de correction de gamma suivant l'une des revendications 1 à 7.