Гамма-корректор

Качество изображения, воспроизводимого на экране, сущест­венно зависит от формы амплитудной характеристики ТВ тракта «от света до света». Ряд звеньев тракта имеют нелинейную харак­теристику передачи. Характер и величина этой нелинейности опре­деляют точность воспроизведения градаций яркости в ТВ изобра­жении. Результирующая характеристика передачи уровней тракта «от света до света» с достаточной точностью аппроксимируется степенной функцией

где L - яркость объекта в изображении на экране,

к - усредненный постоянный коэффициент,

L₀6 - яркость передаваемого объекта,

у - показатель степени, характеризующий величину нелиней­ности, так называемый гамма-коэффициент, или коэффициент кбн-трастности.

Яркость объектов на стороне передачи может достигать десят­ков тысяч кд/м', при контрасте в несколько тысяч. В то же время современные цветные кинескопы (самый массовый вид воспроиз­водящих устройств) имеют яркость до 200 кд/м² и контраст около 100. Т.е. динамический диапазон изменения яркости оригинала в большинстве случаев больше динамического диапазона изменения яркости изображения. Поэтому число верно передаваемых града­ций яркости (полутонов) неизбежно уменьшается. В монохромных ТВ системах для улучшения качества изображения необходимо осуществлять возможно лучшее воспроизведение полутонов в сю-жетно важном участке динамического диапазона яркости изобра­жения. Это означает, что величина показателя у должна меняться в некоторых пределах. В цветных ТВ системах результирующий ко­эффициент контрастности теоретически должен быть равен едини­це. Практически его устанавливают в пределах 1, 1... 1, 2.

Результирующая характеристика передачи уровней в кинотеле­визионной системе, где число нелинейных звеньев больше, также цолжна приближаться к линейной при у — *■ 1.

Так, при телекинопроекции результирующий коэффициент не­линейности определяется как

Сюда входят такие показатели:

Упсс - коэффициент нелинейности градационной характеристи­ки ПСС. Так, плюмбикон имеет у_псс = 0, 95, ПЗС и бегущий луч имеют у_псс = 1, у видикона у_псс = 0, 6...0, 8.

Уф - коэффициент нелинейности контрастной характеристики кинофильма. Обычно уф = 1, 1... 1, 3, причем для позитивной кино­ленты уф._п = 1, 8...2, 8, а для негативной - уф_н = 0, 5...0, 7. Необхо­димо учитывать, что при показе негативных фильмовых материа-

лов значение коэффициента нелинейности ПСС следует брать рав­ным 1/упсс-

Укор ~~ коэффициент нелинейности амплитудной характеристики корректирующего устройства — гамма-корректора. В современных ТВ каналах это устройство имеет у_кор = 0, 4... 1, 2 со ступенчатой или плавной регулировкой.

Уэт ~ коэффициент нелинейности амплитудной характеристики электрического тракта (без ПСС и корректора). Требуемая величи­на Уэт ⁼ 1, что практически обеспечивается в современной аппара­туре (дифференциальная нелинейность здесь не учитывается).

Укии ~ коэффициент нелинейности модуляционной характери­стики кинескопа. Его величина может находиться в пределах 2, 2...3, 4. Основные мировые производители кинескопов нормиру­ют это значение на уровне 2, 8.

Таким образом, произведение всех составляющих в предыду­щем выражении может дать 1 > у > 1. При построении результи­рующей амплитудной характеристики видеотракта' " от света до света" удобно пользоваться линейным нормированным масштабом, дающим лучшее представление о форме кривой (рис.5.10).

Чтобы правильно установить контрастный диапазон ТВ изо­бражения с меняющимся во времени уровнем средней составляю­щей, необходимо предварительно восстановить среднюю состав­ляющую перед у-корректором. В противном случае при изменении освещенности объекта будут возникать контрастные искажения. Точно так же для правильного восприятия контрастного диапазона

в видеоусилителе ТВ приемника не должны происходить потери средней составляющей в сигнале изображения.

Существует большое разнообразие схем построения у-кор-ректоров. В качестве примера рассмотрим работу схемы с нелиней­ной коллекторной нагрузкой, где нелинейными элементами явля­ются диоды. Амплитудная характеристика в этом случае имеет вид ломаной линии, однако визуально на изображении эти изломы (ес­ли линейных участков не менее четырех) не проявляются при лю­бом реальном значении у.

На рис.5.11 изображена схема такого у-корректора для случая, когда у < 1. Здесь наклон отрезков ломаной линии, аппроксими­рующей амплитудную характеристику, определяется эквивалент­ным сопротивлением в коллекторе VT1, которое зависит от уровня входного видеосигнала. В области самых темных градаций коллек­торная нагрузка R_K не шунтируется. Постепенно с ростом сигнала включаются цепи диодов VD1, затем VD2 и т.д. В области самых светлых градаций будут включены все диоды, в том числе и по­следний - VD_n. Точки перегиба ломаной линии соответствуют на­пряжениям отпирания диодов, которые задаются регулируемыми делителями R_la...R_aa. Отпирающим напряжением является видео­сигнал. Благодаря низкоомным регулируемым делителям, а также малому выходному сопротивлению эмиттерного повторителя VT2 регулировка потенциалов точек перегиба практически не изменяет

сопротивления цепей, определяющих крутизну отрезков ломаной линии. Резистор R_m обеспечивает сохранение размаха сигнала на выходе при выключении у-коррекции.

Если требуется регулировка формы амплитудной характери­стики от у < 1 до у > 1 при постоянстве размаха сш нала, то приме­няют двухканальный корректор с плавной установкой у_рез, выпол­ненный, например, по схеме рис.5.12. Здесь два крайних значения у

формируются в двух параллельных каналах с одинаковыми коэф­фициентами усиления. С выходов каналов сигналы поступают на суммирующий потенциометр, с движка которого снимается видео­сигнал с нужным значением коэффициента у.