Brevet FR2551294A1 — publié le 19850301

La présente invention concerne un dispositif pour compresser un signal vidéo de manière à produire une visualisation d'images plus plaisantes telle que par exemple dans un système du télévision du type à images projetées. Les systèmes de télévision couleur du type à projection sont bien connus Typiquement, dans de tels systèmes, trois images couleurs primaires sont séparément projetées sur un écran de visualisation par l'intermédiaire 10 de trois tubes à rayonscathodiques de reproduction d'images et d'un système de lentilles optiques qui fonctionne comme agrandisseur d'images De tels systèmes peuvent être du type à projection frontale ou du type à projection arrière qui a un ou plusieurs"coudes"' dans le trajet de lumière15 entre les tubes à rayons cathodiques et l'écran de visualisation Divers aspects de systèmes de télévision par projection sont décrits dans un article de K Schiecke ayant pour titre "Projection Television: Correcting Distortions" aux pages 40-45 de IEEE Spectrumpdenovembre 20 1981. Dans de tels systèmes, les dimensions de l'écran de visualisation et les dimensions de l'image projetées sont significativement plus grandes que les dimensions de l'image directement vue d'un écran d'un tube à rayon cathodique 25 d'un récepteur de télévision conventionnel Cependant, les dimensions augmentées de l'image dans un système de production sont usuellement accompagnées d'une diminution de la luminosité de l'image projetée La luminosité de l'image projetée peut être augmentée en utilisant un système de lentilles 30 optiques de haute vitesse et en utilisant des écrans de visualisation à gains élevés De plus, pour augmenter la luminosité d'une image projetée les phosphores des tubes à rayons cathodiques d'un système de production sont souvent attaqués à des niveaux de densité de courant plus éleva en 35 réponse aux signaux vidéo à ou proches des niveaux de crête d'image du blanc en comparaison auxtubesà rayonscathodiquesd'un récepteur de télévision à "vue directe" conventionnel Par exemple, un tube à rayonscathodiquesde télévision de projection avec un écran de 12,7 cm en diagonae peut présenter une densité de courant de 25 à 30 fois plus élevée que celle d'un tube à rayonscathodiquesà vue directe ayant un écran de 125 cm en diagonale De plus, dans un système de vue directe, la quantité de puissance atteignant le tube à rayonscathodiquesest resteinte à environ 20 % de la possibilité en puissance de son faisceau à cause du masque d'ombre associé au tube à rayonscathodiquesà vue directe. Cependant, mettre en service les tubes à rayonscathodiques d'un système de télévision de projection de cette manière augmente la probabilité d'un dégrossissement et d'une défocalisation résultantes d'une image projetée particuliarement en réponse aux signaux vidéo à ou proches des niveaux de crête de l'image du blanc Un tel fonctionnement de tubes à rayonscathodique dans un système de télévision par projection peut également provoquer des changements 20 dans les caractéristiques de phosphore des tubes à rayons cathodiquesce qui résulte en une fidélité de couleur réduite aussi bien en des effets de températures qui peuvent altérer les caractéristiques du tube à rayonscathodiques de manière que la qualité d'une image reproduite est 25 altérée. Selon le principe de la présente invention, il a été reconnu qu'une image visualisée plus plaisante peut être produite, particulièrement dans un système de télévision par projection, en réduisant la grandeur des composantes 30 du signal vidéo de basse fréquence à ou proche d'un niveau de crête du blanc par rapport à la grandeur de détail représentatif des composantes hautes fréquences du signal vidéo à ou proches du niveau de crête du blanc. Un tel fonctionnement réduit la probabilité de dégrossisse35 ment de l'image et améliore le détail des images de niveau du blanc visualisé De plus, il a été trouvé qu'une réduction légère de la luminosité de l'image totale qui résulte d'un tel fonctionnement est éclipsée par l'augmentation perçue dans le détail d'image du blanc particulièrement pour des images à ou proches du niveau de crête du blanc. En conséquence, le dispositif ici décrit de la présente invention comprend un étage de translation du signal vidéo de fréquence sélective qui produit une compression des composantes d'amplitude du signal vidéo de basse fréquence qui dépassent un niveau de seuil dans une direction allant vers le blanc Des composantes haute fréquence représentatives du détail de l'image du signal vidéo sont soumises à une compression relativement moindre que les composantes basse fréquence du signal vidéo. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 15 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans 20 lesquels: la figure 1 représente une partie d'un système de télévision par projection comportant un circuit de translation du signal vidéo selon les principes de la présente invention; et la figure 2 représente une forme d'onde d'un signal utile pour la compréhension du fonctionnement du circuit de translation de la figure 1. En figure 1, la composante du signal de chrominance séparée d'un signal de télévision couleur composite est produite à partir d'une source 10 à un circuit de traitement du signal de chrominance 12 qui produit des signaux de différence de couleurs r-y, v-y et b-y d'une manière connue La composante du signal de luminace séparée du signal de télévision composite est produite à partir d'une source 14 à un circuit de traitement conventionnel de la luminance comprenant des étages d'amplification du signal de luminance, du contrôle du gain et de rétablissement en continu de celui-ci (blocage ou verrouillage du niveau du noir) Opérativement associésau circuit de traitement de luminance 15 sont un réseau de contrôle du contraste 16 et un réseau de contrôle de la luminosité 18 pour contrôler respectivement l'amplitude crête à crête et le niveau continu des signaux de luminance traités par le réseau 15 Les réseaux 16 et 18 comprennent chacun un potentiomètre ajustable par le télespectateur Le contrôle 10 de la luminosité 18 est situé après l'étage de rétablissement en courant continu dans le circuit de traitement de la luminance 15 Les signaux de luminance de sortie rétablis en courant continu appliqués du circuit de traitement 15 (par exemple par l'intermédiaire d'un étage de sortie à 15 émetteur suiveur) sont couplés via une résistance 19 à un réseau de translation du signal vidéo 20 qui présente une caractéristique de compression du signal à fréquence sélective (plutôt qu'une caractéristique "à coupure de fréquence" ou "en tranche" du signal) comme il sera décrit. 20 Les signaux de luminance (Y) du réseau 20 sont combinés dans un amplificateur de matriçage 25 avec les signaux de différence de couleur du circuit de traitement 12 pour produire des signaux r,v,b représentatifs d'une image couleur de bas niveau Ces signaux sont amplifiés par des amplificateurs d'attaque respectifs 26, 27, 28 pour produire des signaux de couleur R, V, B de niveau haut convenables pour une application aux électrodes de commande d'intensité (par exemple les électrodes de cathodes) des tubes à rayons cathodiques 30, 31, 32 de reproduction d'images respectives 30 du rouge, du vert et du bleu qui peuvent être du type numéro de série 6 ABP disponibles dans le commerce à partir de la division Rauland de Zenith Corporation of Chicago, Illinois Les composantes d'images du rouge, du vert et du bleu des écrans des tubes 30, 31 et 32 sont projetées sur un écran de visualisation 40 par l'intermédiaire de lentilles optiques respectives 36, 37 et 38 augmentant ou agrandissant l'image pour former une image couleur composite projetée sur l'écran de visualisation 40 Les signaux vidéo sont de préférence couplés en courant continu entre l'entrée du réseau 20 et les tubes à rayors cathodique. Le réseau 20 comprend un transistor 50 agencé en amplificateur à émetteur commun inversant un signal avec une base d'entrée reçevant les signaux de luminance et un collecteur de sortie produisant les signaux de luminance 10 translatés à la matrice 25 Le circuit de la base d'entrée du transistor 50 comprend la combinaison série d'un inducteur 52 et d'une diode 54 couplée entre la base du transistor 50 et un potentiel de référence produit selon le réglage d'un potentiomètre de préréglage 55. Une tension de polarisation produite à la diode 54 selon le réglage du potentiomètre 55 établit le niveau de conduction de seuil de la diode 54. Le fonctionnement de réseau va être maintenant être décrit en référence au signal représenté en figure 2 Ce signal comprend des composantes de signal 51 55 représentatives de types de composantes de signal qui peuvent être associées au signal de luminance Spécifiquement, la composante 51 correspond à une composante d'impulsions de synchronisation horizontale allant négative plus sombre 25 que le noir telle qu'elle apparaît durant les intervalles de suppression horizontale d'image du signal vidéo. Les composantes 52 55 correspondent aux composantes positives représentatives de l'image allant vers le blanc telles qu'elles peuvent apparaître pendant l'intervalle 30 d'image horizontale La composante 52, un signal "échelonné " comprenant plusieurs composantes en gradin, contient principalement une information d'image de basse fréquence et correspond à l'information d'image teintée en escalier du noir vers le blanc La composante impulsion35 nelle 53 et la composante impulsionnelle 54 produisent une information de détail d'image du blanc de fréquence relativement élevée comprenant des fréquences de signal dans la gamme de 2-4 M Hz, et la composante rectangulaire ou carrée 55 produit de façon prédominante une information d'image du blanc de basse fréquence La luminosité d'une image projetée en réponse au signal de la figure 2 est principalement déterminée par le niveau en courant continu associé aux composantes 52 et 55, puisque les niveaux en courant continu représentatifs de la luminosité associés 10 aux composantes d'impulsions 53 et 54 sont relativement faibles Comme illustré, le signal de la figure -:2 correspond à une version translatée des signaux de sortie du circuit de traitement 15 tels que produitsà la base d'entrée du transistor 50 par l'action de l'inducteur 52 et de la diode 54 Le signal illustré présente une amplitude crête à crête d'approximativement + 0,5 volts. En se référent maintenant au réseau 20 de la figure 1 et au signal de la figure 2, la diode 54 est polarisée via le potentiomètre 55 de manière que la diode 54 reste 20 non conductrice pour des signaux d'entrée représentatifs du niveau du noir et des niveaux du gris plus positifs. La diode 54 commence à conduire lorsque le niveau du signal d'entrée se lève dans une direction positive vers un niveau de seuil au voisinage du niveau du blanc La conduction de la diode 54 est une fonction de la grandeur du signal de luminance couplé à l'anode de la diode 54 via l'inducteur 52 L'inducteur 52 transporte des composantes de basse fréquence du signal d'entrée à la diode 54 avec moins d'atténuation par rapport aux composantes haute fréquence du signal d'entrée, ainsi la diode 54 conduit plus difficilement en réponse aux composantes du signal d'entrée basse fréquence qu'aux composantes du signal d'entrée haute fréquence A cet égard, l'inducteur 52 agit comme un filtre passe bas par rapport aux signaux transportés 35 à la diode 54 Lorsque conductrice, la diode 54 sert à charger le circuit de base d'entrée du transistor 50 comprenant la résistance de base de polarisation 57 de manière que ces composantes de signal (de faible fréquence) qui rendent la diode 54 conductrice soient atténuées à la base du transistor 50. La diode 54 est polarisée pour produire un effet de compression d'amplitude du signal particulièrement par rapport au niveau plus élevé des composantes du signal d'entrée de basse fréquence allant vers le blanc et présente une compression augmentant lorsque de telles composantes de signal approchent le niveau de crête du 10 blanc La diode 54 conduit dans sa région non linéaire la plus au-dessus de la région de compression au-dessus de son niveau de conduction de seuil, pendant laquelle période la diode 54 présente une tension de décalage d'environ 0,0 volts et + 0,5 volts De fait, la compression 15 du signal est non linéaire. L'effet de compression du signal produit par la diode 54 peut être observé à partir de la composante 52 " échelonnée" du signal de la figure 2 Le premier gradin de la composante du signal 52, au voisinage du niveau du noir, n'est pas compressé puisque la grandeur de ce gradin ou échelon est insuffisante pour rendre la diode 54 conductrice Le second gradin plus positif est compressé légèrement comme la diode 54 commence à conduire Les gradins restants augmentant de façon plus positive sont 25 soumis à une compression augmentante comme la grandeur de ces gradins rendent la diode 54 conductrice de façon augmentante Dans cet exemple, le gradin le plus élevé et le plus positif de la composante échelonnée 52 correspond à un niveau du blanc d'approximativement de 80 unités 30 IRE. L'accentuation ou écr tage des transitions de flanc croissant des trois gradins les plus élevés de la composante échelonnée 52 (comme indiqué par P 1) se produit car ces transitions de flanc comprennent des composantes haute fréquence qui ne sont pas soumises à la même quantité de compression que les gradins associés de basse fréquence. De telles composantes de haute fréquence sont atténuées par l'inducteur 52 avant d'atteindre la diode 54, ainsi la diode 54 est moins conductrice et produit moins de compression en réponse à de telles composantes de flanc de haute fréquence Un effet d'accentuation similaire se produit par rapport aux transitions de flanc croissantes de la composante du signal carré 55, comme indiqué par P 2 Les impulsions 53 et 54 sont soumises à peu ou aucune compression d'amplitude car ses composantes contiennent principalement des composantes de haute fréquence qui sont atténuées avant d'atteindre la diode 54, rendant ainsi la diode 54 moins susceptible Redevenir conductrice pour produire une compression d'amplitude Comme mentionné ci-dessus, la compression du signal 15 résulte en conséquence au circuit de base d'entrée du transistor 50 en train de se charger lorsque la diode 54 conduit Le trajet de charge du signal d'entrée, comprenant l'inducteur 52, la diode 54 et la partie résistive du potentiomètre 55 entre le curseur et la masse, est un circuit de très haute impédance lorsque la diode 54 est non conductrice La quantité de charge du signal d'entrée et la compression du signal résultant sont une fonction des niveaux de conduction de la diode 54 et de l'impédance présentée par l'inducteur 52 Illustrativement, la composante 25 continue du signal d'entrée de niveau haut d'une grandeur donnée est susceptible de résulter en une charge et compression du signal d'entrée maximum à cause des basses impédances présentées par l'inducteur 52 et la diode conductrice 54 Une composante du signal d'entrée de 30 fréquence plus élevée de telles grandeurs données, si suffisante pour rendre la diode 54 conductrice, résultera en moins de charge et moins de compression du signal à cause de l'impédance augmentée de l'inducteur 52 et du niveau de conduction relativement plus faible de la diode 35 54 Les conposantes haute fréquence au-dessus de 5 M Hz sont atténuéesdans le signal de sortie du réseau 20 à cause de la capacité équivalente concentrée ou localisée apparaisssant au collecteur du transistor 50 et au circuit d'entrée de l'amplificateur de matriçage 25. Le signal de la figure 2 était produit en réponse à un signal de sortie non accentué du circuit de traitement 15 ayant un niveau d'amplitude de crête du blanc d'environ 100 unités IRE, correspondant à un niveau de crête maximum du blanc, pour chacune des composantes du signal 52 55 Dans le signal de sortie compressé du réseau 20 comme indiqué par le signal 10 de la figure 2,les composantes 52 et 55 présentent une amplitude de crête du blanc compresséed'approximativement unités IRE, et les composantes 53 et 54 relativement non compressées aussi bien que la composante d'accentuation P 2 présentent des niveaux d'amplitude de crête du blanc au voisinage de 100 unités IRE Ce résultat fut obtenu par rapport aux réglages de référence des potentiomètres de réglage ajustables de contraste et de luminosité associés auxréseaux 16 et 18, par exemple à une position d'arrêt à la gamme centrale de ces réglages. 20 La compression d'amplitude sélective en fréquence produite par le réseau 20 restreint avantageusement l'amplitude des composantes du signal de luminance de basse fréquence lorsque le niveau du blanc est approché, réduisant ainsi la probabilité du dégrossissement de la 25 trame d'image d'une image projetée Le contenu d'informations des composantes basse fréquence d'amplitude relativement petites n'est pas altéré et le contenu tenu d'informations des composantes basse fréquence de plus grande amplitude au voisinage du niveau du blanc est largement maintenu bien que compressé en amplitude. Ce dernier résultat est aidé par la compression non linaire utilisée, o la quantité de compression augmente comme le niveau de crête du blanc est approché. De plus, l'information de détail findes signaux vidéo de grande amplitude au voisinage du niveau du blanc est améliorée ou "blanchie" cardes composantes du signal vidéo de haute fréquence ne sont pas soumises à la quantité de compression d'amplitude à laquelle sont soumises les composantes basse fréquence Ce résultat est démontré par les crêtes d'amplitude Pl et P 2 associées aux transitions de flanc de haute fréquence des composantes du signal 52 et 55 et est également indiqué par les amplitudes relativement non compressées des impulsions 53 et 54 avec un contenu substantiel de haute fréquence Il a également été observé que l'amélioration de détail d'images addition10 nelles peut résulter un effet d'accentuation de haute en fréquence associé à l'auto résonance de l'inducteur 52 et à la résonance de l'inducteur 52 avec les capacités effectives associées à la base d'entrée du transistor 50. Le niveau de référence continu du signal de luminance, 15 comme établi par les circuits de rétablissement continu dans le circuit de traitement de luminance 15, est avantageusement maintenu au vu du couplage continu plutôt que du couplage alternatif entre l'entrée du réseau 20 et les tubes à rayonscathodiqu E. Le dispositif de compression du signal de fréquence sélective peut être également avantageusement utilisé dans un système récepteur de télévision conventionnel à vue directe, particulièrement quand le tube de visualisation de l'image est attaqué par des amplificateurs 25 d'attaque de gamme dynamique large capable d'attaquer le tube en un état conducteur saturé. il 2551294 REV E N D I C AT I ON S 1 Dispositif dans un système de visualisation et de traitement d'un signal vidéo, comprenant: une source de signaux vidéo représentatifs d'une image comprenant les composantes de basse fréquence et 5 de haute fréquence et présentant une gamme de niveaux d'amplitude entre des niveaux d'image du noir et du blanc, un moyen de visualisation de l'image pour reproduire une image en réponse aux signaux vidéo produit a celui-ci; 10 et un moyen de translation du signal couplé à ladite source pour produire des signaux vidéo translatés audit moyen de visualisation, caractérisé en ce que ledit moyen de translation ( 20) comprend un moyen ( 52, 54, 55) 15 pour compresser sélectivement des composantes d'amplitude représentatives d'une image du blanc de basse fréquence dudit signal vidéo par rapport aux composantes d'amplitude représentatives d'une image du blanc de haute fréquence dudit signal vidéo. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de compression ( 52, 54, 55) précité compresse les composantes précitées d'amplitude représentatives de l'image du blanc de basse fréquence au-dessus d'un niveau de seuil. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen ( 20) précité de compression du signal comprend un moyen de conduction de seuil ( 54); et un moyen sélectif de fréquence ( 52) sensible aux signaux vidéo de la source précitée et couplé audit moyen de 30 seuil pour contrôler la conduction de celui-ci selon la caractéristique amplitudefréquence dudit moyen sélectif de fréquence, o ledit moyen de seuil ( 54) est non conducteur sur une première gamme de composantes d'amplitude de basse fréquence entre un niveau du noir et ledit niveau de seuil dans une direction d'image du blanc, et est conducteur pour produire une compression d'amplitude sur une seconde gamme de composantes d'amplitude de basse fréquence au-dessus du niveau de seuil dans une direction d'image du blanc pour restreindre la grandeur desdites composantes de basse fréquence dans une direction du blanc lorsqu'une extrême du niveau du blanc est approchée. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé 10 en ce que le moyen de compression ( 20) précité est inclu dans un trajet de signal vidéo entre la source ( 14) précitée et le moyen de visualisation ( 40) précité, et comprend un dispositif de conduction de seuil ( 54) couplé audit trajet de signal; et un réseau sélectifiide fréquences ( 52) présen15 tant une caractéristique de filtre passe-bas couplé audit trajet de signal et audit dispositif de seuil pour contrôler la conduction dudit dispositif de seuil de manière que celui-ci présente une conduction augmentant en réponse à la présence de composantes représentatives d'une image du blanc de basse fréquence dudit signal vidéo au-dessus dudit niveau de seuil, pour compresser ainsi l'amplitude de telles composantes de basse fréquence dans ledit trajet du signal. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de seuil ( 54) précité et le réseau 25 ( 52) précité sont couplés en série à partir du trajet du signal précité à un point de potentiel de référence (masse). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de seuil ( 54) précité comprend une jonction semi-conductrice; et en ce que le réseau sélectif 30 de fréquence ( 52) précité comprend un inducteur. 7 Dispositif selon la revendicaton 6, caractérisé également par un transistor ( 50) avec une base reçevant les signaux vidéo compresses en amplitude, un émetteur couplé à un potentiel de référence et un collecteur de sortie 35 produisant les signaux vidéo compresses au moyen de visualisation ( 40) précité; et une résistance ( 57) couplée à partir de ladite base à un potentiel de référence 1 3 2551294 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal vidéo précité correspond à la composante de luminace d'un signal de télévision composite. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de visualisation et de traitement du signal de vidéo précité est agencé en un récepteur de télévision du type par projection pour projeter une image dérivée d'un dispositif de reproduction d'images sur un écran de visualisation. 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le signal vidéo précité correspond à la composante de luminance d'un signal de télévision composite.