Brevet FR2596941A1 — publié le 19871009

-- 1 -PROCEDE ET DISPOSITIF DE CORRECTION GAMMA POUR TUBE CATHODIQUE MULTICHROME. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de correction gamma pour tube cathodique multichrome. Elle a plus particulièrement pour but d'assurer la conserva5 tion de la chromaticité des couleurs visualisées à l'écran, dans toute la dynamique de réglage du contraste du tube. D'une manière générale on sait que dans un tube cathodique trichrome classique, les points d'image en couleur se compo10 sent chacun de trois éléments luminophores primaires juxtaposés, de couleur rouge, verte et bleue. Ces éléments luminophores sont excités par les flux d'électrons de trois canons à électrons respectivement affectés à ces trois couleurs primaires. Telle que perçue par un observateur, la couleur de ce point d'image consiste alors en la synthèse additive de ces trois couleurs primaires et dépend des proportions relatives des luminances LR, Lv, LB, de ces éléments. 20 Or les luminances engendrées par les trois canons ont pour expression: -2 R LR = KR (MR) (canon rouge) Yv LV = KV (Mv) (canon vert) B LB = KB (MB) (canon bleu) expressions dans lesquelles, pour une couleur R, V, B portée en indice: - le terme M représente la modulation de cathode; - le terme y représente l'exposant gamma (compris entre 2 et 3); - le terme K est une constante. Il s'avère donc que la fonction de transfert L = f (M) est 15 différente pour chaque canon. Par ailleurs la commande de contraste agit simultanément sur la modulation des trois voies vidéo, de sorte que lorsque cette commande varie, les proportions relatives des luminan20 ces sont modifiées à cause des différences entre les fonctions de transfert des canons. On observe donc une variation de la chromaticité en fonction du réglage de contraste. Cet inconvénient est particulièrement important dans de nombreuses applications qui exigent d'importantes variations de contraste et dans lesquelles les couleurs font partie d'une symbologie et ont des significations bien précises. Tel est notamment le cas en aéronautique. 30 En vue de supprimer ces inconvénients on a déjà proposé d'introduire une correction (correction gamma) de type.Yi dans chaque voie vidéo afin de linéariser les courbes de transfert L = f (M) de chacun des canons. 35 Toutefois cette méthode comporte les limitations suivantes: - 3 - les circuits de correction, placés directement dans les voies vidéo doivent présenter une grande bande passante; - la forte amplitude de correction (MY) nécessite le recours 5 à des techniques onéreuses pour atteindre la précision et la stabilité requises; - la luminance émise par le tube est proportionnelle à la commande de contraste; la perception de l'oeil étant loga10 rithmique, il en résulte une perte de sensibilité pour les bas niveaux; il faut donc compenser les signaux vidéo et le signal de commande de contraste en conséquence; - dans un montage comprenant une caméra reliée au tube, le 15 fait de linéariser la réponse du tube altère la restitution des niveaux de gris en provenance de la caméra dont la fonction de transfert (gamma d'analyse) est sensiblement inverse à celle du tube non corrigé. L'invention a donc pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose un procédé de correction gamma pour tube multichrome qui consiste plus particulièrement: - à prendre comme référence la fonction de transfert 25 rf=Ke ref L K (Mref) ref relative à l'un des canons du tube, Lref = Kref (ref) et, - à appliquer sur les autres canons une correction différentielle faisant passer la modulation Mi de ces canons à une Yref valeur Mi Yi dans laquelle yi est l'exposant gamma du canon considéré de manière à rendre les fonctions de transfert de ces canons proportionnelles à celle du canon pris en référence et à faire en sorte qu'en conséquence le rapport des luminances reste constant quel que soit le 35 niveau de commande du contraste. - 4 Grâce à ce procédé, la correction à apporter présente une amplitude beaucoup plus faible que la correction de type habituellement adoptée. i Cette correction peut alors être avantageusement effectuée en modélisant la courbe de correction par des segments de droite qui correspondent chacun à une plage de variation du signal de modulation, et en amplifiant ce signal avec un gain fonction de la pente du segment de droite correspondant 10 de la courbe modélisée, la technique utilisée à cet effet étant celle d'un dispositif à commutation de pentes. Il s'avère que cette solution est d'autant plus efficace que l'amplitude de la correction est faible (un nombre réduit de 15 pentes assurant une excellente précision de correction). Elle présente en outre l'avantage d'être très stable en température. Un autre avantage du procédé précédemment décrit consiste en 20 ce que la correction à apporter à la modulation Mi peut s'appliquer soit directement dans la chaîne vidéo, soit à la commande de contraste. Bien entendu l'invention concerne également les dispositifs 25 de correction gamma mettant en oeuvre le procédé précédemment défini. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à propos des modes d'exécution décrits ci-aprèst 30 donnés à titre d'exemples non limitatifs avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement le circuit vidéo équipant d'une façon classique un tube cathodi35 que trichrome; - 5 La figure 2 est un schéma similaire à celui de la figure 1, dans lequel figurent les circuits de correction gamma habituellement utilisés; La figure 3 illustre dans un circuit similaire à celui des figures 1 et 2 le principe du procédé selon l'invention, dans le cas o la correction est effectuée directement sur le signal vidéo; La figure 4 représente schématiquement un autre mode d'exécution de l'invention dans lequel la correction est effectuée sur la commande de contraste; La figure 5 est un diagramme illustrant l'amplitude de 15 la correction apportée conformément au procédé selon l'invention et celle relative à une correction gamma classique; La figure 6 représente schématiquement un circuit de 20 correction à commutation de pentes; La figure 7 est un diagramme montrant un mode de modélisation de la courbe de correction par des segments de droite. Le circuit représenté sur la figure 1 fait intervenir de façon classique trois lignes vidéo R, V, B affectées aux trois couleurs primaires, à savoir le rouge pour la ligne R, le vert pour la ligne V et le bleu pour la ligne B. Ces trois 30 lignes R, V, B sont respectivement connectées aux trois canons à électrons-d'un tube électronique trichrome T, par l'intermédiaire de trois circuits 1, 2, 3 aptes à effectuer une variation de contraste en réponse à un même signal de commande c émanant d'un dispositif de réglage de contraste 35 4. - 6 Ces circuits 1, 2, 3 délivrent donc des signaux électriques de modulation MR, MV, MB qui sont respectivement transformés par le tube T en des signaux lumineux de luminance LR, LV et LB ayant pour expression: LR = KR (MR) LV = KV (*V) LB = KB (M)Y La solution classique pour effectuer une correction gamma consiste à utiliser dans chacune des lignes vidéo un circuit de correction 5, 6, 7 élevant les signaux de modulation MR, 15 Mv et MB respectivement aux puissances--- 1 et (figure R' TV etB 2). Les expressions des luminances LR, Lv et LB deviennent alors: R LR = KR (MR R) KR MR IV 1 V V (MV) = KV * LB KB (MB B) =B B On obtient bien une linéarisation des courbes de transfert. Les inconvénients de cette solution qui ont été précédemment 35 exposés sont supprimés grâce au procédé de correction selon l'invention dont le principe est illustré par les circuits représentés figures 3 et 4. - 7 Dans le circuit représenté sur la figure 3, la correction s'effectue sur deux des trois lignes de la chaine vidéo, à savoir les lignes R et V. Elle consiste à prendre comme référence la fonction de 5 transfert de l'un des canons, ici le canon bleu, et de corriger la modulation MR et M des autres canons au moyen de circuits de correction 8, 9, élevant la modulation M R la puissance YB et la modulation MV à la puissance B YR Y V 10 Les luminances obtenues sur l'écran sont alors de la forme: R B LR =R (MR) = KR MR B R R\RR RR Yv YB LV = KV (MV ïv) ="KMYB LB = KB Autrement dit les fonctions de transfert des lignes R et V sont ramenées à celle de la ligne B. En conséquence les rapports de luminance sont conservés quel que soit le niveau de la commande de contraste. En effet, les relations entre la modulation et la commande de contraste c peuvent être exprimées de la façon suivante: MR = C x R Mv = C x V MB = C x B expressions dans lesquelles les termes R, V et B repré35 sentent respectivement les informations relatives aux couleurs rouge, verte et bleue des lignes R, V, B en amont des circuits 1, 2 et 3. - 8 Les expressions des luminances deviennent alors: * Y LB = KB (C x B) B * YB LR = KR (C x R),et * YB LV =Kv (C x V) Le rapport des luminances LB et LR est alors: 10 LB KB (C x B)B -LR =R (C x R *) B Il est clair que ce rapport demeure constant quelle que soit la valeur de la tension de commande c. 15 Il apparaît par ailleurs que, contrairement aux dispositifs de correction y classiques, une variation linéaire de la commande de contraste c est perçue par l'oeil de façon linéaire. En effet, la perception logarithmique de l'oeil est 20 compensée par la réponse exponentielle du tube. En outre, il convient de noter que le signal délivré par une caméra vidéo monochrome est de la forme: Y V = KaLaa expression dans laquelle: V est la tension délivrée, 30 La est la luminance reçue par la caméra, Ya est le gamma d'analyse (--0,4), Ka est une constante. -9 Le raccordement de cette caméra à un tube cathodique par l'intermédiaire d'un circuit de traitement vidéo comprenant un circuit de correction selon l'invention conduit à obtenir une luminance restituée LREs de la forme: LRES = KRES KaLaYa RES RERE YRES est le gamma du tube KRES est une constante. Or la luminance LRES restituée par le tube doit être proportionnelle à la luminance La analysée par la caméra (restitution correcte des niveaux de gris). Cette condition est 15 remplie pour RES = Dans la pratique, le gamma d'analyse Ya est l'inverse du gamma d'un tube cathodique; la condition est donc automatiquement remplie et peut être appliquée en prenant comme 20 gamma de référence pour le tube l'inverse du gamma d'analyse spécifié. Cette condition n'est pas réalisée dans le cas d'une correction classique de type 1 visant à linéariser les fonctions Yi de transfert du tube. Il est alors nécessaire de pré-corriger séparément le signal provenant de la caméra, ce qui constitue un inconvénient relativement important. Dans la variante d'exécution représentée sur la figure 4, la 30 correction n'est plus effectuée sur la voie vidéo du tube mais dans le circuit de commande de contraste. Dans cet exemple cette correction est assurée par deux dispositifs de correction 10, 11 agissant sur le signal de 35 commande de contraste c entre les circuits de variation de contraste 1, 2 et le dispositif de réglage de contraste 4. - 10 Les dispositifs de correction 10 et 11 permettent de transformer le signal de commande c en un signal de la forme YB yR c Rpour la commande de contraste associée à la ligne YB vidéo rouge R et en un signal de la forme c V pour la commande de contraste associée à la ligne vidéo verte V. 4" D'une même façon que précédemment on obtient des signaux de 10 luminance de la forme: *y LB = KB (C x B*)B * B LR = KR (C x R),et y Lv= KV (C xV*) Cette solution présente un intérêt supplémentaire par rapport à la précédente. Les circuits de correction 10, 11 20 n'ont pas besoin de présenter une bande passante élevée (__vidéo) puisqu'ils sont placés dans un circuit de commande lent. Dans ce type d'application, la fonction de transfert 25 diffère suivant que la variable d'entrée est le signal de commande de contraste c ou les signaux vidéo R, V, B. Ainsi dans le cas o la variable d'entrée est le signal c avec pour paramètres les signaux R, V, B, la fonction de 30 transfert sera de la forme: REF Li = Ki (Mi) REF étant le coefficient y du canon de référence. 35 Par contre, dans le cas o les variables d'entrée sont les signaux vidéo R, V, B avec le signal c pour paramètre, la fonction de transfert sera de la forme: - 11 Li = Ki (Mi) Yi étant le coefficient y du canon considéré. Des courbes représentées sur le diagramme de ia figure 5 permettent de montrer que l'amplitude Ay des corrections effectuées par les dispositifs 8, 9, 10, 11, conformes à la présente invention demeure très inférieure à l'amplitude des corrections classiques de type 1 i' Ces courbes ont été élaborées dans le cadre d'un exemple faisant intervenir: - un exposant gamma de référence Y = 2 R - un exposant gamma de l'un des autres canons 2,5 - une modulation de cathode Mi (qui correspond au 'full on" du tube) égale à Mi = 3. Le diagramme comprend plus particulièrement: 20 - une courbe 20 de la forme y = Mi (avec un gamma égal à 1), Yref Yi - une courbe 21 de la forme y = Mi qui, en prenant 0,8 les valeurs précédemment indiquées devient y = Mi, 7i 0,4 - une courbe 22 de la forme y = Mi, soit y = Mi 04 Dans le cas de la courbe 21, qui correspond à la solution 30 proposée par la présente invention, la correction Ay a une amplitude maximale lorsque la dérivée de la fonction y = Mi0i8 est égale à la pente de la droite OA, le point A ayant pour coordonnées: (M = 3 y = 30'8 = 2,41. - 12 La pente de la droite OA est égale à - = 2,41 = 0,8 et la M.i dérivée de la fonction s'écrit: dy = 0,8 M 0,2 dMi, Mi i On en déduit la valeur de Mi correspondant à cette amplitude maximale: 0,8 Mi-0'2 = 0,8 - Mi = 1 10 puis les valeurs Y1 et Y2 correspondant à cette valeur de Mi sur la courbe 21 et sur la droite OA, Yl = Mi0'8 = 1 Y2 = 0,8 Mi = 0,8 L'amplitude maximale de la correction est alors obtenue par la différence: Yl - Y2 = Ay = 0,2 L'amplitude maximale de la correction du type li (courbe 22) Yi est déterminée d'une façon analogue, avec: - les coordonnées du point A' égales à M. = 3 et y' = 30'4 = 1,55 - la pente du segment OA' égale à 30 Y = 0,52 M. - la dérivée dy = 0,4 Mi -0'6 = 0,52 dm. i i - la valeur de Mi correspondant à lVamplitude maximale Mi = 0,65 - 13 - les valeurs Y'1 et Y'2: y' 1= 0 650'4 = 0,84 Y'2 = 0,65 x 0,52 = 0,34 On obtient donc une amplitude maximale de correction Y'1 - Y'2 = 0,5. Il est clair que cette amplitude maximale est beaucoup plus importante que celle obtenue précédemment, à savoir Y1 - Y2 = 0,2. Cette particularité permet d'utiliser pour la correction un dispositif à commutation de pente tel que celui représenté sur la figure 6 et qui comprend: - un montage amplificateur sommateur comprenant de façon classique un amplificateur opérationnel A1 et des résistances R1, R2, l'entrée de cet amplificateur recevant le signal -Mi par l'intermédiaire: - d'une résistance R3, - d'un premier dispositif à seuil (de seuil S1) comprenant l'amplificateur opérationnel A2 et les résistances R4, R5, R6, et - d'un deuxième dispositif à seuil (de seuil S2 supérieur 25 à S1) comprenant l'amplificateur opérationnel A3 et les résistances R7, R8, Rg. Ce dispositif de correction permet donc de modéliser la courbe de correction en trois segments de droite comme 30 représenté figure 7, à savoir: - un premier segment de droite 23 compris entre le point 0 et la valeur de Mi correspondant au seuil S1 du premier dispositif à seuil, la pente de ce segment correspondant 35 au gain du montage amplificateur A1, R1, R2, R3; - 14 - un second segment de droite 24 compris entre les valeurs de Mi correspondant aux seuils S1 et S2 des deux dispositifs à seuil, la pente de ce second segment correspondant à la somme des gains du montage amplificateur A1, R1, R2, R3 et du premier dispositif à seuil; et - un troisième segment de droite 25 compris entre la valeur de Mi correspondant au seuil S2 et la valeur de Mi correspondant au point A tel que précédemment défini, la 10 pente de ce troisième segment correspondant à la somme des gains du montage amplificateur et des deux dispositifs à seuil. Le principe de ce dispositif de correction est donc particu15 lièrement simple. Grâce au fait que la courbe de correction peut être modélisée par un nombre très réduit de segments on obtient cependant une excellente précision de la correction. Ce dispositif présente en outre l'avantage d'être très stable en température. - 15 Revendications 1. Procédé de correction gamma pour tube cathodique multichrome équipé d'un circuit de commande de contraste agissant simultanément sur les signaux de modulation de cathode des canons à électrons du tube, caractérisé en ce qu'il consiste: - à prendre comme référence la fonction de transfert L ref = 1Yref Lref = Kref (Mref) relative à l'un des canons du tube, Lref étant la luminance engendrée par le canon de référen10 ce, Mref étant la modulation appliquée à la cathode du canon de référence et le terme yref représentant l'exposant gamma du canon de référence, et - à appliquer sur les autres canons une correction différen15 tielle faisant passer la modulation de cathode Mi de ces Yref autres canons à une valeur Mi i dans laquelle l'exposant Yi est l'exposant gamma du canon considéré de manière à rendre les fonctions de transfert desdits autres canons proportionnelles à celle du canon pris en référence, et 20 qu'en conséquence le rapport des luminances reste constant quel que soit le niveau de commande de contraste du tube. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite correction est effectuée en 25 utilisant une modélisation de la courbe de correction ref Y. y = Mi i par des segments de droite. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite correction est directement appliquée dans la cha ne vidéo, sur les signaux de modulation de cathode des canons à électrons. - 16 4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la susdite correction est appliquée à la commande de contraste. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite correction comprend pour chacun des canons à électrons considérés: - la détermination de la courbe de correction à apporter au signal de modulation de cathode de ce canon, - la modélisation de cette courbe de correction par des segments de droite qui correspondent chacun à une plage de variation du signal de modulation, l'amplification du signal de modulation dans chacune desdites plages avec un gain fonction de la pente du segment de droite correspondant de la courbe modélisée. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 20 l'une des revendications précédentes dans le cas d'un tube électronique multichrome à n canons à électrons, caractérisé en ce que pour chacun des n-1 canons à électrons du tube, il comprend un circuit de correction (8, 9) apte à élever la modulation de cathode de ce canon à une puissance 25 Yref dans laquelle le terme yref est l'exposant gamma du iè nième canon qui est pris en référence et le terme Yi est l'exposant gamma du canon considéré. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les susdits circuits de correction (10, 11) sont disposés dans les circuits vidéo (R, V) reliant les ciruits de variation de contraste (1, 2) aux n-l canons à électrons correspondants. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les susdits circuits de correction sont disposés dans les circuits reliant le dispositif de - 17 réglage de contraste aux circuits de variation de contraste (1, 2) affectés aux susdits n-l canons. 9. Dispositif selon l'une des revendications précé5 dentes, caractérisé en ce que les susdits circuits de correction (8, 9, 10, 11) consistent en des circuits à commutation de pente. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdits circuits de correction comprennent chacun un circuit amplificateur sommateur (A1, R1, R2) recevant le signal à corriger directement et par 15 l'intermédiaire d'au moins un dispositif à seuil (A2, R4, R5, R6).