Схема подчеркивания контуров
Изобретение относится к формированию цифрового видеосигнала. Его использование в цифровых устройствах отображения позволяет получить технический результат в виде отображения оконтуренного изображения без градационных искажений белого и черного. Этот технический результат достигается благодаря тому, что схема содержит элементы, осуществляющие обработку яркостной компоненты цифровых цветовых сигналов для выделения составляющей контуров и добавления ее к выходному сигналу. 3 з.п.ф-лы, 8 ил.
Область техники Изобретение относится к схеме подчеркивания контуров, в которой из введенного аналогового цветового сигнала формируется цифровой видеосигнал с подчеркнутыми контурами, и которая может применяться в цифровом устройстве отображения (например, устройстве отображения матричного типа), таком как плазменный дисплей (в дальнейшем именуемый сокращенно ПД) и жидкокристаллический дисплей (в дальнейшем именуемый сокращенно ЖКД), для показа цветовых видеосигналов с подчеркнутыми контурами.
Предшествующий уровень техники В обычном устройстве отображения на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для получения высококачественного изображения и обеспечения высокочастотной коррекции применяется подчеркивание контуров. На фиг.1 представлена схема подчеркивания контуров, которая состоит из схемы 10 выделения Y/C, схемы 12 цветовой демодуляции, схемы выделения контуров, схем 16, 18 и 20 регулировки фазы, сумматора 22 и матричной схемы 24. Схема 10 выделения Y/C выделяет сигнал яркости (Y) и сигнал цветности (С) из полного видеосигнала (например, полного цветового телевизионного сигнала), поступившего на вход 26, а схема 12 цветовой демодуляции выделяет сигнал Y, цветоразностный сигнал R-Y и цветоразностный сигнал B-Y из сигналов Y и С. Схема 14 выделения контуров выделяет составляющую Ye контуров, являющуюся высокочастотной составляющей, на основании сумматора 22. Матричная схема 24 осуществляет подготовку сигнала посредством добавления составляющей Ye контуров, соответственно, к сигналам R (красный), G (зеленый) и В (синий) на основе сигналов (Y+Ye), суммированных в сумматоре 22, при этом фазы сигналов (R-Y) и (B-Y) подвергаются регулировке в схемах 18 и 20 регулировки фазы. Матричная схема 24 формирует сигналы R+Ye, G+Ye и B+Ye в соответствии с представленными ниже уравнениями (1), (2) и (3). В результате подачи сигналов R+Ye, G+Ye и B+Ye в устройство на основе ЭЛТ с выходов 28r, 28g и 28b данное устройство показывает оконтуренные изображения. (R-Y) + (Y+Ye) = R+Ye... (1) (G-Y) + (Y+Ye) = G+Ye... (2) (B-Y) + (Y+Ye) = B+Ye... (3), причем (G-Y) в уравнении (2) получают из приведенного в дальнейшем уравнении (4). Если изображение с визуально выделенными контурами отображается на устройстве отображения матричного типа, работающем на цифровых видеосигналах (например, сигналах R, G, В), таком как ПД и ЖКД, то каждый сигнал (R+Ye), (G+Ye), (B+Ye), полученный на выходах 28r, 28g и 28b, показанных на фиг.1, поступает в устройство отображения после его преобразования в цифровую форму в схеме аналого-цифрового преобразования (АЦП). Однако в этом известном решении, если на вход 26 поступает сигнал с большой амплитудой или в случае "большого" количества подчеркивания контуров (или коэффициента подчеркивания контуров, определение которого здесь не приводится, поскольку это, в конечном счете, одно и то же), то невозможно обеспечить верность работы в динамическом диапазоне схемы АЦП. Например, если на вход 26 поступает сигнал с большой амплитудой, то при выводе сигнала в динамическом диапазоне схемы АЦП, как показано в левой части фиг.2 (а), с выходов 28r, 28g, 28b отсекаются сигналы, превышающие максимальное значение опорного напряжения преобразования VRT (например, 5 вольт) для этого динамического диапазона, как видно в правой части фиг.2(а), что приводит к градационным искажениям белого, или отсекаются сигналы со значением опорного напряжения преобразования VRT ниже минимального значения (например, 3 вольта) для этого динамического диапазона, что приводит к градационным искажениям черного. В случае "большого" количества подчеркивания контуров схемой 14 выделения контуров отсекаются сигналы выше динамического диапазона схемы АЦП, как показано в левой части фиг.2(b), что вызывает градационные искажения белого, или отсекаются сигналы ниже минимального значения опорного напряжения преобразования VRB, что вызывает градационные искажения черного. Настоящее изобретение нацелено на решение перечисленных выше проблем даже в случае поступления сигналов с большой aмплитудой или при "большом" количестве подчеркивания контуров посредством реализации схемы подчеркивания контуров, которая позволит получать в цифровом устройстве отображения оконтуренное изображение без градационных искажений белого или черного, имеющих место в известной схеме подчеркивания контуров, изображенной на фиг.1. Краткое изложение сущности изобретения Предложенная схема подчеркивания контуров отличается тем, что содержит схему аналого-цифрового преобразования (АЦП), предназначенную для преобразования аналоговых цветовых видеосигналов (например, сигналов R, G, В) в цифровые цветовые видеосигналы, схему формирования сигнала Y, предназначенную для формирования сигнала Y из цифрового цветового видеосигнала, схему выделения контуров, предназначенную для выделения составляющей контуров из сформированного сигнала Y, и сумматор контуров, предназначенный для формирования сигнала с подчеркнутыми контурами путем сложения выделенной составляющей контуров с цифровыми цветовыми видеосигналами, полученными из схемы АЦП. Поскольку сигнал Y формируется после преобразования аналоговых цветовых видеосигналов в цифровой сигнал в схеме АЦП, и составляющая контуров, выделенная из этого сигнала Y, добавляется к цифровым цветовым видеосигналам, полученным из схемы АЦП, составляющая подчеркивания контуров не выйдет за пределы динамического диапазона схемы АЦП, как это имеет место в известном решении. По этой причине, если даже на вход предложенной схемы подчеркивания контуров поступают аналоговые цветовые видеосигналы с большой амплитудой, и даже при "большом" количестве подчеркивания контуров, сигнал, поступивший в цифровое устройство отображения с выхода предложенной схемы подчеркивания контуров, даст оконтуренное изображение без градационных искажений белого или черного. Также для получения видеосигнала с объединенными составляющими вертикальных контуров и горизонтальных контуров и обеспечения возможности показа подчеркнутых контуров изображения в вертикальном направлении и в горизонтальном направлении, схема выделения контуров содержит первую и вторую память строк, схему выделения вертикальных контуров, схему установки частоты подчеркивания контуров, схему выделения горизонтальных контуров и схему синтеза контуров. Кроме того, для упрощения конфигурации схемы установки частоты подчеркивания контуров, она содержит четыре соединенных последовательно элемента задержки на 1 точку растра, при этом из второго элемента задержки на 1 точку растра выдается Y сигнал с задержкой на 2 точки, а из четвертого элемента задержки на 1 точку выдается сигнал Y с задержкой на 4 точки. Для исключения влияния шумов в схему выделения контуров включен блок кольцевого сердечника для подавления составляющей контуров ниже установленного уровня. Для увеличения количества подчеркивания контуров предусмотрены регулятор усиления, регулирующий размер составляющей контуров, выделенной в схеме выделения контуров, и схема умножения на коэффициент, выдающая в сумматор контуров выходные сигналы, умноженные на коэффициенты Kr, Kg и Kb, которые меньше 1. Краткое описание чертежей Фиг. 1 изображает функциональную схему известной схемы подчеркивания контуров; фиг. 2 иллюстрирует проблемы, возникающие в случае, когда сигнал, полученный в схеме по фиг.1, подвергается АЦП и выводится в цифровое устройство отображения, при этом на фиг.2(а) показано возникновение градационных искажений белого и черного при поступлении сигнала большой амплитуды, а на фиг.2 (b) показано возникновение градационных искажений белого и черного при "большом" количестве подчеркивания контуров; фиг.3 изображает функциональную схему варианта воплощения схемы подчеркивания контуров согласно изобретению;фиг.4 изображает функциональную схему примерного варианта схемы формирования сигнала Y, показанной на фиг.3;
фиг. 5 изображает функциональную схему примерного варианта схемы выделения контуров, показанной на фиг.3;
фиг. 6 иллюстрирует характеристики блока кольцевого сердечника, показанного на фиг. 5;
фиг. 7 показывает формы сигналов, относящихся к подчеркиванию контуров в горизонтальном направлении, где (а) - форма сигнала




фиг. 8 показывает формы сигналов, относящихся к подчеркиванию контуров в вертикальном направлении, где (а) - форма сигнала




В дальнейшем будет представлено подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 3 показан один из вариантов осуществления изобретения. При этом на фиг.3 использованы следующие обозначения: 30r, 30g и 30b - схемы АЦП, 32 - схема обработки сигналов/регулировки фазы, 34r, 34g и 34b - сумматоры контуров, 36 - схема формирования сигнала Y, 38 - схема выделения контуров, 40 - регулятор усиления составляющей контуров и 42 - схема умножения на коэффициент. В схемах АЦП 30r, 30g и 30b, соответственно, аналоговые сигналы R, G, В, поступившие на входы 44r, 44g и 44b, преобразуются в цифровые сигналы R, G, В с 8-битным разрешением. В схеме 32 обработки сигналов/регулировки фазы выполняется обработка, такая как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция, и т. п. , над сигналами R, G, В, поступившими из схем АЦП 30r, 30g и 30b, а также регулировка фазы выходного сигнала для коррекции разности фаз. Под преобразованием числа элементов изображения подразумевается обработка в целях преобразования частоты выборок 8-битных сигналов R, G, В для приведения ее в соответствие с числом элементов изображения, отображаемых устройством отображения, а гамма-коррекция означает обработку, направленную на коррекцию световой характеристики устройства отображения. Для регулировки фазы используется элемент задержки на 1 точку растра, например, триггер задержки (D-FF), при этом под регулировкой фазы подразумевается обработка, направленная на регулировку разности задержек между задержкой, необходимой для обработки сигнала, такой как преобразование числа элементов изображения, гамма-коррекция и т. п. , и задержкой, необходимой для обработки сигнала в схеме 36 формирования сигнала Y, схеме 38 выделения контуров, регуляторе 40 усиления и схеме 42 умножения на коэффициент. Схема 36 формирования сигнала Y вырабатывает сигнал Y (яркости) из цифровых сигналов R, G и B, поступивших из схем АЦП 30r, 30g и 30b. Схема формирования сигнала Y реализуется с применением метода получения приблизительного значения сигнала Y, удовлетворяющего представленному ниже уравнению (6), посредством добавления сдвига бит, проиллюстрированного на фиг. 4. Y = (0,3



Y = 0,3125



Схема 38 выделения контуров выделяет составляющую контуров из сигнала Y, сформированного в схеме 36 формирования сигнала Y. Более детально схема 38 выделения контуров показана на фиг.5. На фиг. 5 использованы следующие обозначения: 46 - вход сигнала Y, 48 и 50 - первая и вторая памяти строк, реализованные в форме элементов задержки на 1 строку, 52 - схема выделения вертикальных контуров, 54 - схема установки частоты подчеркивания контуров, 56 - схема выделения горизонтальных контуров, 58 - регулятор усиления составляющей вертикальных контуров, 60 - регулятор усиления составляющей горизонтальных контуров, 62 - схема синтеза контуров, 64 - блок кольцевого сердечника и 66 - регулятор усиления. Первая и вторая памяти 48 и 50 строк формируют из сигнала Y, поступившего на вход 46, сигнал Y, задерживаемый последовательно на 1 строку (1 строку развертки). Схема 52 выделения вертикальных контуров содержит сумматор 68, в котором поступивший на вход 62 сигнал Y складывается с сигналом Y, задержанным на 2 строки, поступившим из второй памяти 50 строк, умножитель 70, в котором выходной сигнал сумматора 68 умножается на коэффициент (1/4), умножитель 72, в котором сигнал Y, задержанный на 1 строку, поступивший из первой памяти строк 48, умножается на коэффициент (1/2), и вычитатель 74, в котором выходной сигнал указанного умножителя 70 вычитается из выходного сигнала умножителя 72. Схема 54 установки частоты подчеркивания контуров устанавливает частоту подчеркивания контуров на определенную частоту (например, 1/2 частоты выборки Fs) и конкретно имеет 5 отводов, образованных четырьмя элементами D1-D4 задержки на 1 точку растра, которые последовательно задерживают сигнал Y с выхода первой памяти 48 строк на 1 точку растра (1 элемент изображения). Указанные элементы D1-D4 задержки на 1 точку растра представляют собой, например, триггеры задержки (D-FF). Однако схема 54 установки частоты подчеркивания контуров не ограничена вариантом с пятью отводами и может также содержать 7 отводов, состоящих, соответственно, из шести последовательно соединенных элементов D1-D6 задержки на 1 точку растра. Схема 56 выделения горизонтальных контуров содержит вход для сигнала Y из первой памяти 48 строк, сумматор 76, в котором прибавляется сигнал Y, задержанный на 4 точки растра, из четвертого элемента D4 задержки на 1 точку растра, умножитель 80 для умножения сигнала Y, задержанного на 2 точки растра, из второго элемента D2 задержки на 1 точку растра, на коэффициент (1/2), и вычитатель 82 для вычитания выходного сигнала умножителя 78 из выходного сигнала умножителя 80. Регулятор 58 усиления умножает составляющую вертикальных контуров, выделенную схемой 52 выделения вертикальных контуров, на переменный коэффициент Kv. Регулятор 60 усиления умножает составляющую горизонтальных контуров, выделенную схемой 56 выделения горизонтальных контуров, на переменный коэффициент Kh. Схема 62 синтеза контуров синтезирует составляющие контуров, полученные соответственно из регуляторов 58 и 60 усиления. Блок кольцевого сердечника 64 устраняет шумы и незначительные составляющие контуров из составляющих контуров, полученных из схемы 62 синтеза контуров, и подавляет те составляющие контуров, которые ниже определенного уровня, в этих введенных составляющих. Блок кольцевого сердечника 64 может быть реализован, например, с характеристиками ввода-вывода, показанными на фиг. 6. В частности, если составляющие контуров, введенные из схемы 62 синтеза контуров, положительные и больше 0, то к исходным составляющим прибавляется -












Как уже было сказано выше, схема подчеркивания контуров согласно изобретению может использоваться для получения высококачественного изображения с визуально выделенными контурами из введенных аналоговых цветовых сигналов в устройстве отображения (например, матричного типа), работающем на цифровых цветовых видеосигналах, например, ПД, ЖКД и т.п.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8