Brevet FR2461417A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne une caméra de télé- vision en couleur comportant un moyen de réglage de l'équilibre du signal vidéo et notamment un moyen simple comportant un microcalculateur. On connaît un procédé de réglage de l'équilibrage du blanc (figure 1). Selon la figure 1, l'image de l'objet 1 est projetée à travers la lentille 2 sur le tube 3 de la caméra; des signaux de synchronisation horizontale et verticale du générateur de signaux de synchronisation 4 sont appliqués au tube 3 de la caméra pour donner un signal vidéo. Ce signal vidéo passe par un décodeur 5 qui donne des signaux de différence de couleur R-Y, B-Y et un signal de luminance Y. Les signaux de différence de couleur R-Y, B- Y attaquent les mélangeurs 6R, 6B dont les sorties sont appliquées à des comparateurs à fenêtre 7R, 7B. Les comparateurs 7R, 7B ont des seuils VTL et VTH qui sont respectivement fixés à un niveau prédéterminé en-dessous et au-dessus d'un niveau de référence du signal vidéo dans la période d'effacement. Les comparateurs 7R, 7B donnent ainsi un signal montrant que le niveau du signal d'entrée est en-dehors de la plage comprise entre les seuils et un signal indiquant si le niveau du signal d'entrée se trouve au-dessus ou en-dessous ou en-dessous de la plage définie par les seuils. Les signaux de chacun des compa- rateurs 7R, 7B sont appliqués à des bornes de commande de comptage et de commande de comptage/décomptage pour chacun des compteurs/décompteurs 8R, 8B. Lorsque les signaux de différence de couleur R-Y, B-Y ont un niveau supérieur au seuil VTH, les compteurs 8R, 8B travaillent en décomptage alors que si les signaux sont inférieurs en niveau au seuil VTL, les compteurs 8R, 8B travaillent en comptage. Les compteurs 8R, 8B reçoivent un signal de cadence d'un générateur de cadence 9. L'état des compteurs 8R, 8B est appliqué à des convertisseurs numériques/ analogiques (D/A) lOR, lOB qui donnent des tensions continues proportionnelles à l'amplitude des états de comptage. Ces tensions continues passent par des circuits de commande de gain lîR, l1B qui permettent aux signaux de luminance Y de passer par les mélangeurs 6R, 6B. Ainsi dans ce montage, lorsque les signaux de dif- férence de couleur R-Y, B-Y se trouvent en-dehors de la plage comprise entre les seuils VTH, VTL, le circuit de commande de gain liR, llB est commandé pour régler le niveau des signaux de luminance + ^ Yr, + AYb appliqués aux mélangeurs 6R, 6B. On peut ainsi régler les signaux de différence de couleur R-Y, B-Y dans la plage comprise entre les seuils VTH' VTL- Toutefois dansce montage-connu, comme les seuils VTH' VTL sont définis par un circuit autre que celui des signaux de différence de couleur, on risque une erreur de décalage entre ces circuits et que cette erreur augmente en fonction des constantes du circuit, au cours du temps etc. En outre, comme les compteurs/décompteurs 8R, 8B comptent bit par bit, il faut beaucoup de temps pour corriger une erreur d'entrée, importante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues dans les caméras de télé- vision à réglage de l'équilibre du blanc, en détectant un objet (sujet) blanc et en réglant le niveau du signal de luminance Y des signaux de différence de couleur de façon que les signaux de différence de couleur RY, B-Y soient de même niveau que le signal vidéo de la période d'effacement. En d'autres termes, l'invention se propose de créer une caméra de télévision com- portant un moyen permettant de régler l'équilibre du blanc à l'aide d'un dispositif simple comportant un microprocesseur. Selon l'invention, le niveau de référence (ou le niveau du signal vidéo de l'intervalle du signal d'effacement) utilisé pour le réglage de l'équilibre du blanc et le niveau du signal d'erreur de la période du signal dans laquelle on peut effectuer le réglage de l'équilibre du blanc (ou le niveau du signal R-Y) sont calculés par le même système de traitement de signal de façon à avoir une caméra de télévision n'ayant pas d'erreur de réglage de l'équilibre du blanc par suite de la dispersion ou de la dérive des constantes du circuit. La correction du réglage de l'équilibre du blanc doit se faire très rapidement et le système doit travailler d'abord pour effectuer un réglage grossier, puis un réglage fin, de façon à réduire le temps nécessaire par rapport au réglage effectué selon les techniques connues. Comme le temps nécessaire au réglage de l'équilibre est court, les vibrations de la caméra pendant la prise de vue ont peu d'influence (prise de vue sur un panneau blanc ou ana- logue), ce qui se traduit par un réglage correct de l'équilibre du blanc. 246141? Suivant une autre caractéristique, l'invention concerne un moyen pour régler l'équilibre du blanc dans une caméra vidéo en couleur, à l'aide d'un microprocesseur compor- tant une mémoire morte, une mémoire vive et une unité centrale de traitement ainsi que des bus (lignes) de données, cette caméra comportant: a) un moyen d'échantillonnage ou fournissant un signal vidéo de référence (VRF) dans l'intervalle d'un signal vidéo d'entrée pendant que la caméra fournit les signaux d'un objet mono- chrome, b) un convertisseur analogique/numérique du signal de référence échantillonné pour donner un signal de référence numérique, c) un moyen d'enregistrement en mémoire du signal de référence numérique dans une première région de la mémoire vive RAM, d) un moyen d'échantillonnage du signal de différence de cou- leur dans l'intervalle de balayage vidéo du signal vidéo d'entrée, e) un moyen de conversion analogique/numérique du signal de différence de couleur en un signal de différence de couleur sous forme numérique, f) un moyen d'enregistrement en mémoire du signal de différence de couleur, numérique dans une seconde région de la mémoire RAM, g) un moyen de calibrage ou de substitution du contenu du signal de différence de couleur, numérique enregistré en mémoire de façon à coïncider avec les contenus de signaux de différence de couleur, numériques enregistrés dans la seconde région de la mémoire, le contenu du signal de référence, numérique étant enregistré dans la première région de la mémoire, h) un moyen pour régler le niveau du signal de luminance à mélanger avec le signal de différence de couleur en fonction du contenu substitué dans la seconde région de mémoire. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma-bloc d'un système connu de réglage de l'équilibre du blanc. - la figure 2 est un schéma-bloc servant à expliquer le fonctionnement du mode de réalisation selon l'invention. - les figures 3 et 4 sont des schémas explicatifs servant à exposer le fonctionnement du mode de réalisation de l'invention. 246141? DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL La figure 2 montre un exemple d'un montage de l'invention; dans cette figure, on a utilisé les mêmes réfé- rences qu'à la figure 1 pour désigner les mêmes éléments. - Un microcalculateur 30 comporte une unité centrale de traitement (CPU) 31, une mémoire morte (ROM) 32 dans laquelle est inscrit un programme à exécuter par l'unité CPU, 31, une mémoire vive (RAM) 33 pour enregistrer les données, un circuit entrée/sortie 34 etc. Dans ce calculateur, l'unité CPU 31, la mémoire ROM 32 et la mémoire RAM 33 sont reliées par un bus -d'adresses 35, un bus de données 36 et un bus de commande 37; l'unité centrale CPU 31 et le circuit entrée/sortie 34 sont reliés par le bus de données 36 et par le bus de commande 37. Ce microcalculateur 30 ainsi que les composants mentionnés sont réalisés sous la forme d'un circuit à intégration à grande échelle (LSI) réalisé sur une même plaquette (puce) de grande dimension. Les signaux des mélangeurs 6R, 6B sont appliqués à deux contacts fixes d'un commutateurinverseur 12 qui est mis en oeuvre par un signal fourni par le microcalculateur 30 pour choisir l'un des signaux et l'appliquer à un circuit d'échantillonnage et de maintien 13. Le signal du générateur de synchronisation 4 est appliqué à un générateur d'impulsions d'échantillonnage 14 qui donne alors des impulsions d'échan- tillonnage SPl' Sp2 (courbes des figures 3B et 3C) correspon- dant à la période d'effacement, TB et la période de balayage vidéo, Tp pour le signal vidéo d'entrée Vin (figure 3A). Les impulsions d'échantillonnage Spi' Sp2 sont appliquées respecti- vement aux deux contacts fixes d'un commutateur inverseur 15 qui est mis en oeuvre par un signal fourni par le microcalcula- teur 30 pour choisir l'un des signaux d'échantillonnage et le fournir au circuit d'échantillonnage et de maintien 13. Le circuit d'échantillonnage et de maintien 13 donne un signal et l'applique à la borne (+) du comparateur 16. De plus, le contenu situé à une adresse donnée de la mémoire 33 du calculateur 30 est appliqué à un convertisseur numérique/ analogique (D/A) 17 qui le transforme en un signal analogique: le signal analogique est alors appliqué à la borne (-) du com- parateur 16. Le comparateur 16 donne un signal de sortie et l'applique au calculateur 30. Le contenu à une adresse donnée 246141? de la mémoire 33 du calculateur 30 est appliqué aux circuits d'échantillonnage et de maintien 18R, 18B par le convertisseur D/A 17; les impulsions d'échantillonnage du calculateur 30 sont appliquées aux circuits d'échantillonnage et de maintien 18R, 18B qui donnent respectivement les tensions Vcl' Vc2 correspondant aux contenus des adresses données. Les tensions Vcl' Vc2 sont appliquées aux circuits de commande de gain lîR, lEB. Le signal de synchronisation du générateur de signaux de synchronisation 4 est également appliqué au calculateur 30. De plus, le calculateur 30 reçoit le signal du commutateur manuel 19 pour démarrer le réglage de l'équilibre du blanc et il fournit un signal indicateur d'erreur etc à un dispositif ou élément indicateur 20. La mémoire morte ROM 32 contient un programme qui sera décrit à l'aide du tableau de la figure 4. Dans ce pro- gramme, le signal de différence de couleur R-Y est d'abord réglé, puis on règle le signal de différence de couleur B-Y. Selon l'ordinogramme de la figure 4, on commence l'exécution du programme et à l'étape 1 du programme, on décide si le commutateur 19 est fermé ou non. Si le commutateur 19 est ouvert on répète l'étape 1. Lorsque le commutateur 19 est fermé, le programme passe à l'étape 2 qui exécute l'équilibrage auto- matique du blanc c'est-à-dire qu'à l'étape 2, le commutateur 12 est mis dans la position de branchement du mélangeur 6R du signal de différence de couleur R-Y. Puis, à l'étape 3, le calculateur 30 donne un signal numérique par exemple "80" (le nombre entre guillemets correspond à une valeur décimale) servant à régler le circuit de commande de gain l1R sur un gain de référence et fournit ce signal par l'intermédiaire du convertisseur D/A 17 au circuit d'échantillonnage et de maintien 18R. A l'étape 4, le commutateur 15 est mis dans la position dans laquelle on a une impulsion d'échantillonnage correspondant à la période d'effacement. Puis, à l'étape 5, le niveau échantillonné et maintenu du signal est enregistré dans le calculateur 30 à une première adresse de stockage. Dans ce cas, le contenu MRF de la première adresse de stockage est lu et est fourni à travers le convertisseur D/A 17 à la borne (-)-du comparateur 16 qui compare séquentiellement ce signal avec le niveau qui est appliqué à sa borne (+>; le contenu MRF de la première adresse de stockage est ainsi modifié séquentiellement jusqu'à ce que les entrées du comparateur 16 soient égales entre elles. C'est pourquoi, le contenu MRF stocké à la première adresse coïncide en définitive avec la valeur conservée dans le circuit d'échan- tillonnage et de maintien 18. Pendant l'étape 6, le commutateur 15 est mis dans une position donnant l'impulsion d'échantillonnage correspon- dant à la période de balayage vidéo. Puis, à l'étape 7, le niveau du signal échantillonné et conservé par le circuit 13 est enregistré à une seconde adresse de stockage dans le calculateur 30. En conséquence, pendant la période d'effacement, on enregistre à la première adresse de la mémoire RAM 33 du calculateur 30, le niveau du signal vidéo et le niveau du signal vidéo de la période de balayage vidéo est enregistré à la seconde adresse. A l'étape 8, on calcule la différence contenue MER à la seconde adresse - contenu MRF à la première adresse. A l'étape 9, le contenu MER de la seconde adresse est remplacé par "80" diminué du résultat du calcul; dans ce cas, si le reste ou résultat du calcul est positif, le chiffre "80" est diminué de la différence; par contre, si le reste est négatif, le chiffre "80" est augmenté de cette différence. C'est pourquoi, le contenu à la seconde adresse est pratiquement égal à celui de la première adresse. Puis, à l'étape 10, le calculateur 30 fournit le contenu MER de la seconde adresse au circuit d'échantillonnage et de maintien 18R par l'intermédiaire du convertisseur D/A 17 pour être conservé. Dans le circuit d'échantillonnage et de maintien 18R, on fixe un potentiel qui est corrigé par le résultat du calcul mentionné ci-dessus et ainsi le niveau du signal de différence de couleur R-Y est rendu voisin du niveau dans la période d'effacement avec le réglage A Yr. Le niveau VER (courbe de la figure 3A) est approximativement égal à VFR. De cette façon, le niveau dans la période d'effacement est pratiquement égal au niveau du signal de différence de couleur R-Y, mais comme le circuit de commande de gain l1R introduit une erreur résiduelle, et du fait de l'irrégularité du niveau du signal de luminance Y, 246141? on réalise la précision convergeante, finale au cours de l'opé- ration suivante. Comme le niveau du signal de luminance est légèrement modifié par le mouvement ou les vibrations de la caméra de télévision, portative, la seule correction décrite ci-dessus ne suffit pas pour donner un résultat satisfaisant. A l'étape 11, on décide si le contenu MER de la seconde adresse se trouve dans la plage prédéterminée, commandée. Si le contenu MER de la seconde adresse est à l'extérieur de la plage ou s'il y a un dépassement vers "00" ou "FF" (F=15), l'indicateur 20 donne une indication d'erreur au cours de l'étape 12. Puis, le programme avance jusqu'à l'étape 20 pour régler le signal de différence de couleur B-Y en court-circuitant les étapes de réglage du signal de diffé- rence de couleur R-Y. Cela indique qu'il est possible de régler l'équilibre automatique de blanc; dans ce cas, après commuta- tion en mode manuel, on règle ou on corrige le système optique de la caméra de télévision, en changeant par exemple un filtre; puis, on répète une nouvelle fois l'opération décrite ci-dessus. Si au contraire le contenu MFR se trouve dans la plage prévue, c'est-àdire dans le cas d'une réponse affirmative dans l'ordinogramme, le réglage automatique est possible et le programme passe à l'étape 13. A l'étape 13, le calculateur 30 fournit le contenu MRF de la première adresse par le convertisseur D/A 17 au comparateur 16 qui le compare au niveau du signal de différence de couleur R-Y. Puis à l'étape 14, le système décide de la sortie de comparaison. Si le signal de différence de couleur R-Y a un niveau important, le programme passe à l'étape 15 au cours de laquelle le chiffre "1" est retranché du contenu MER à la seconde adresse. Si le niveau du signal de différence de couleur R-Y est plus faible, le programme passe à l'étape 16 au cours de laquelle le chiffre "1" est ajouté au contenu MER à la seconde adresse. Puis à l'étape 17, le système décide du nombre N de fois pendant lesquelles l'opération ci-dessus a été répétée. Si la répétition de l'opération correspond par exemple à N=15 ou est inférieure à ce chiffre, le programme revient à létape 10. Si le nombre de répétitions N est fixé à 16 à l'étape 17, le programme avance jusqu'à l'étape 20. De cette façon, si la valeur initiale se situe dans la plage commandée, le réglage de l'équilibre du blanc est terminé dans le délai correspondant à cette répétition de 16 fois. A l'étape 20, le commutateur 12 est mis dans la position dans laquelle le mélangeur 6B du signal de différence de couleur B-Y est branché; le réglage du signal de différence de couleur B-Y se fait à l'aide de la première et de la troisième adresses, de la m9me manière que celle décrit ci-dessus. Lorsque le réglage du signal de différence de couleur B-Y est terminé, le programme s'arrgte. Ainsi dans ce troisième montage, lorsque le commuta- teur 19 est fermé pendant la prise de vue, le réglage de l'équi- libre du blanc se fait automatiquement. Puis, lorsque les signaux de différence de couleur R-Y et B-Y sont complètement réglés, les signaux de correction utilisés pour le réglage de l'équilibre du blanc des signaux de différence de couleur R-Y et B-Y sont enregistrés sous la forme de valeurs numériques à la seconde et la troisième adresses dans le calculateur 30. Ces valeurs numériques de la prise de vue de l'objet original, sont lues alternativement, par exemple pour chaque signal de synchro- nisation verticale et sont envoyées aux circuits d'échantillon- nage et de maintien 18R, 18B, ce qui permet d'obtenir une image à équilibrage correct du blanc pour la caméra de télévision. De cette façon, on effectue le réglage de l'équili- bre du blanc et selon l'invention le niveau de référence du signal vidéo de la période d'effacement et le niveau du signal vidéo de la période de balayage vidéo sont produits à partir de la m9me ligne de signaux, ce qui supprime tout risque d'erreur de dérive ou analogue. En outre comme on effectue une correction grossière à l'aide de la différence entre les niveaux, puis une correction fine, cela permet de diminuer le temps nécessaire au réglage. Alors que pour le réglage de l'équilibre du blanc selon l'invention, on effectue un réglage grossier suivant les étapes 1 à 10, puis un réglage fin, plus précis pendant les étapes 11 à 20 (ordinogramme, figure 4), on peut se limiter le cas échéant aux seules étapes 1 à 10 et supprimer les étapes 11 à 20. En outre bien que dans le mode de réalisation ci- dessus, on enregistre le signal numérique correspondant au signal de référence VRF dans la mémoire vive RAM 33 aux étapes 4 et 5, le signal numérique qui correspond au signal vidéo VER est enregistré dans la mémoire vive RAM 33 aux étapes 6 et 7; les contenus enregistrés sont comparés à l'étape 8 mais il est possible d'inverser l'ordre des étapes. De plus, le microcalculateur utilisé dans ce mon- tage de l'invention permet d'effectuer simplement tous les réglages complexes en utilisant seulement le programme, ce qui permet de simplifier le circuit pour la mise en oeuvre de l'invention. Bien que la description ci-dessus concerne le réglage de l'équilibre des signaux de différence de couleur, ce réglage peut également s'appliquer aux signaux de différence de couleur G-R et G-B dans le cas d'une caméra à trois tubes. Enfin, on peut faire un équilibrage automatique du noir en utilisant le même montage mais en modifiant simplement le programme; il est également possible de faire un réglage totalement automatique en trois étapes, équilibrage automatique du blanc ->équilibrage automatique du noir -> équilibrage auto- matique du blanc. R E V E N D I C A T I O N S l1) Procédé de réglage de l'équilibre du blanc d'une caméra de télévision en couleur en utilisant un microcal- culateur ayant une mémoire morte (ROM), une mémoire vive (RAM), une unité centrale (CPU) et des bus de données, procédé caracté- risé en ce qu'on échantillonne un signal vidéo de référence d'entrée (Vin) pendant que la caméra analyse un objet mono- chrome, on effectue une conversion analogique/numérique du signal de référence échantillonné (VR) pour donner un signal de référence sous forme numérique, on enregistre ce signal de référence numérique dans une première région de la mémoire (RAM) (33), on échantillonne un signal de différence de couleur (R-Y) dans un intervalle de balayage vidéo (Tp) du signal vidéo d'entrée (Vin), on effectue une conversion analogique/numérique du signal de différence de couleur échantillonné (RY) pour donner un signal de différence de couleur numérique, on enregistre en mémoire le signal de différence de couleur numérique dans une seconde région de la mémoire (RAM, 33), on calibre ou on substitue le contenu (MER) correspondant au signal de différence de couleur numérique enregistré dans la mémoire pour qu'il coïncide avec le signal de différence de couleur numérique (MER) enregistré dans la seconde région de la mémoire avec le contenu (MRF) du signal de référence numérique enregistré dans la pre- mière région de mémoire et on régle le niveau du signal de luminance (Y) à mélanger avec le signal de différence de couleur (R-Y) en fonction du contenu de mémoire substitué dans la seconde région de mémoire. ) Procédé de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue une conversion numérique/analo- gique du contenu de référence (MRE) enregistré dans la première région de la mémoire pour obtenir un signal de référence analo- gique, on compare le niveau du signal de référence analogique et le signal de différence de couleur d'entrée (R-Y), on calibre ou on substitue le contenu (MER) de différence de couleur enregistré dans la seconde région de mémoire, par des échellons de bits, en fonction du niveau de différence résultant de la comparaison, on règle le niveau du signal de luminance (Y) en fonction du contenu (MER) d(e différence de couleur, substitué dans la seconde mémoire. t46141T ) Procédé de réglage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on vérifie le contenu du signal de diffé- rence de couleur (MER) enregistré dans la seconde région de mémoire pour vérifier si ce contenu se trouve dans la plage réglable du système d'équilibrage automatique du blanc et on indique l'erreur à l'aide d'un moyen indicateur en fonction du résultat de ce contr8le. 4 ) Procédé de réglage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on règle le niveau du signal de luminance successivement dans deux canaux de différence de couleur (R-Y, B-Y). ) Caméra de télévision en couleur donnant un signal de télévision en couleur, composé, formé d'une composante de luminance et d'au moins un signal de différence de couleur, avec des intervalles de balayage séparés par des intervalles d'effacement, caméra comportant un circuit de commande de l'équilibre du blanc pour la mise en oeuvre du procédé de réglage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caméra caracté- risée en ce qu'elle comporte un mélangeur (6R, 6B) pour combiner le signal de différence de couleur (R-Y, B-Y) et le signal de correction de différence de couleur (aY), une commande réglable de gain (llB) donnant le signal de correction de différence de couleur, ce signal variant avec la composante de luminance en étant proportionnel au signal de commande de gain qui lui est appliqué, un circuit d'échantillonnage (13) du signal de diffé- rence de couleur pendant l'un des intervalles d'effacement (TB) pour donner un signal de référence, et l'un des intervalles de balayage (Tp) pour donner un signal de différence de couleur échantillonné, un convertisseur (17) pour transformer le signal de référence et le signal de différence de couleur, échantil- lonné en des signaux numériques, un moyen de stockage (33) ayant plusieurs positions de mémoire pour enregistrer le signal de référence (M- -) converti et le signal de différence de couleur échantillonné (MôR) converti, aux différentes positions de stockage, un moyen (16, 17, 30) pour modifier le signal de différence de couleur, échantillonné, converti de façon que ce dernier présente pratiquement la m8me valeur numérique que le signal de référence, converti et un moyen (18) pour donner comme signal de commande de gain, un niveau proportionnel à la gran- deur enregistrée correspondant au signal de différence de cou- IZz leur échantillonné, converti, modifié. ) Caméra de télévision en couleur selon la reven- dication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen à commande manuelle pour démarrer sélectivement l'opération de réglage de l'équilibre du blanc. ) Caméra de télévision selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour vérifier si le signal de différence de couleur, échantillonné, converti, enregistré se trouve à l'extérieur d'une plage prédéterminée et pour donner uneindication de ce que le signal de différence de couleur échantillonné, converti, enregistré, est à l'exté- rieur de cette plage. 8 ) Caméra de télévision en couleur selon la reven- dication 5, caractérisée en ce que le moyen pour donner un signal de commande de gain comporte un convertisseur numérique/ analogique donnant un niveau correspondant au signal de diffé- rence de couleur, échantillonné, converti, enregistré et un moyen d'échantillonnage et de maintien pour échantillonner le niveau pendant des intervalles prédéterminés et donner le signal de commande de gain au moyen de commande de gain réglable.