FR2656484A1 - DEVICE FOR CORRECTING THE GAMMA OF VIDEO SIGNALS FOR A VISUALIZATION SCREEN AND TELEVISION RECEIVER COMPRISING A SCREEN RECEIVING SIGNALS FROM SUCH A DEVICE. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne les écrans de visualisation présentant une loi de variation non linéaire luminance/tension d'entrée, dite de gamma, et en particulier les écrans de tubes à rayon cathodique pour télévision, les écrans électroluminescents, les écrans à cristaux liquides, les écrans à plasma... Pour adapter exactement la correction de gamma à la loi de gamma propre à un écran donné (4), à cet écran est associé son propre dispositif de correction de gamma (3); éventuellement, si le signal vidéo destiné à l'écran a déjà subi une pré-correction de gamma, le dispositif de correction comportera une correction réciproque, pour effacer les effets de la pré-correction, et une correction spécifique a l'écran donné. Il est également possible d'optimiser la correction de gamma par une contre-réaction (40) qui modifie la loi de correction en fonction d'un paramètre de l'écran de visualisatlon tel que la température. Application, en particulier, aux écrans de télévision.The present invention relates to display screens exhibiting a non-linear luminance / input voltage law of variation, known as gamma, and in particular to cathode ray tube screens for television, electroluminescent screens, liquid crystal screens, plasma screens ... To adapt the gamma correction exactly to the gamma law specific to a given screen (4), this screen is associated with its own gamma correction device (3); possibly, if the video signal intended for the screen has already undergone gamma pre-correction, the correction device will include a reciprocal correction, to erase the effects of the pre-correction, and a specific correction for the given screen. It is also possible to optimize the gamma correction by a feedback (40) which modifies the law of correction as a function of a parameter of the display screen such as the temperature. Application, in particular, to television screens.
Description
Dispositif de correction de gamma des signaux vidéo destinés
à un écran de visualisation et récepteur de télévision
comportant un écran recevant des signaux d'un tel dispositif
La présente invention concerne les dispositifs de correction de gamma des signaux vidéo destinés à un écran de visualisation ; elle concerne également, mais pas uniquement, les récepteurs de télévision comportant un écran recevant des signaux d'un tel dispositif.Gamma correction device for video signals
to a display screen and television receiver
comprising a screen receiving signals from such a device
The present invention relates to gamma correction devices for video signals intended for a display screen; it also relates, but not only, to television receivers comprising a screen receiving signals from such a device.
La réponse électro-optique des écrans de visualisation est connue sous le nom de loi de gamma. Elle représente la variation de la luminance, L, restituée par l'écran en fonction de la tension, V, du signal vidéo, qui lui est appliquée. C'est une loi non linéaire, qui peut s'écrire
L = K.V
où K est un coefficient de proportionnalité et 2St un exposant représentatif de la loi non linéaire. Pour les tubes à rayon cathodique (en abrégé TRC) en noir et blanc, g est de l'ordre de 2,2 et, pour ceux en couleur, de l'ordre de 2,8.The electro-optical response of display screens is known as the gamma law. It represents the variation of the luminance, L, restored by the screen as a function of the voltage, V, of the video signal, which is applied to it. It is a nonlinear law, which can be written
L = KV
where K is a proportionality coefficient and 2St a representative exponent of the nonlinear law. For cathode ray tubes (abbreviated as TRC) in black and white, g is of the order of 2.2 and, for those in color, of the order of 2.8.
Jusqu'à nos jours, où la quasi totalité des écrans chez les téléspectateurs sont du type TRC, il a été choisi de pré-corriger le signal vidéo dans la chaîne d'émission. Ceci a permis de diminuer le coût de réalisation des récepteurs. La pré-correction d'une caméra de prise de vues pour télévision est de la forme
Vs =
où Ve est le signal avant pré-correction et Vs le signal pré-corrigé.Up to the present day, when almost all of the screens for viewers are of the TRC type, it has been chosen to pre-correct the video signal in the broadcast chain. This made it possible to reduce the cost of producing the receivers. The pre-correction of a television camera is in the form
Vs =
where Ve is the signal before pre-correction and Vs the pre-corrected signal.
Le téléspectateur obtient, avec son écran, une réponse de la forme
L = K.Vs = K.Ve
c'est-à-dire une réponse éIectro-optique linéaire.The viewer obtains, with his screen, a response of the form
L = K.Vs = K.Ve
that is to say a linear electro-optical response.
Mais de nouvelles générations d'écrans de visualisation, qui ne sont pas des tubes à rayons cathodiques, comme, par exemple, les écrans à cristaux liquides, les écrans électrolu minescents, les écrans à plasma, sont apparues sur le marché. But new generations of display screens, which are not cathode ray tubes, such as, for example, liquid crystal screens, electrolytic screens, plasma screens have appeared on the market.
Or il n'est plus possible de garantir, avec ces écrans de type nouveau, une identité entre tous les récepteurs des téléspectateurs, notamment en ce qui concerne la loi de gamma qui varie en fonction du type d'écran considéré et en fonction du type d'utilisation de chaque écran, par exemple selon qu'un écran à cristaux liquides est utilisé en mode réflectif, transmissif ou transflectif. However, it is no longer possible to guarantee, with these new type screens, an identity between all of the viewers' receivers, in particular with regard to the gamma law which varies according to the type of screen considered and according to the type use of each screen, for example depending on whether a liquid crystal screen is used in reflective, transmissive or transflective mode.
Ainsi la pré-correction du signal vidéo selon une loi unique n'est plus adaptée à tous les types d'écrans utilisés actuellement dans les récepteurs de télévision. Thus the pre-correction of the video signal according to a single law is no longer suitable for all types of screens currently used in television receivers.
La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient en corrigeant le signal vidéo de façon adaptée à chaque type d'écran et en fonction des conditions d'exploitation. Ceci nécessite que le dispositif de correction de gamma soit totalement lié et dépendant de écran à corriger. Cette solution est possible grâce au constant développement des circuits intégrés dont les performances augmentent alors que leur coût diminue. The object of the present invention is to avoid this drawback by correcting the video signal in a manner suitable for each type of screen and according to the operating conditions. This requires that the gamma correction device is fully linked and dependent on the screen to be corrected. This solution is possible thanks to the constant development of integrated circuits whose performance increases while their cost decreases.
Ceci est obtenu en concevant le dispositif de correction de gamma en fonction de l'écran auquel il est destiné et en le plaçant dans la chaîne de réception de cet écran. This is obtained by designing the gamma correction device according to the screen for which it is intended and by placing it in the reception chain of this screen.
Selon l'invention, il est proposé un dispositif de correction de gamma pour signaux vidéo destinés à un écran de visualisation, ces signaux étant utilisés dans une chaîne de réception comportant l'écran, caractérisé en ce qu'il est conçu pour être incorporé à la chaîne de réception et comporte un circuit de correction locale spécialement adapté au type de l'écran de la chaîne de réception. According to the invention, there is provided a gamma correction device for video signals intended for a display screen, these signals being used in a reception chain comprising the screen, characterized in that it is designed to be incorporated into the reception chain and includes a local correction circuit specially adapted to the type of screen of the reception chain.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent
- la figure 1, une chaîne d'émission pour signal vidéo de
télévision, comportant un dispositif de correction de
gamma selon l'art connu,
- la figure 2, une variante selon l'art connu, en vue
partielle, à la chaîne selon la figure 1,
- les figures 3 et 6, des chaînes de réception pour signal
vidéo de télévision, comportant un dispositif de correc
tion de gamma selon l'invention,
- les figures 4 et 7, des variantes, en vue partielle,
respectivement aux chaînes selon les figures 3 et 6,
- la figure 5, un mode de réalisation du dispositif de
correction de gamma de la figure 3,
- les figures 8 et 9, des variantes respectivement aux
chaînes selon les figures 3 et 6.The present invention will be better understood and other characteristics will appear from the following description and the figures relating thereto which represent
- Figure 1, a transmission chain for video signal of
television, comprising a device for correcting
gamma according to known art,
- Figure 2, a variant according to the known art, in view
partial, to the chain according to FIG. 1,
- Figures 3 and 6, reception chains for signal
television video, including a correction device
gamma tion according to the invention,
FIGS. 4 and 7, variants, in partial view,
respectively to the chains according to FIGS. 3 and 6,
- Figure 5, an embodiment of the device
gamma correction of figure 3,
- Figures 8 and 9, variants respectively to
chains according to Figures 3 and 6.
Sur les différentes figures des éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères. In the various figures, corresponding elements are designated by the same references.
Diverses réalisations de fonctions non linéaires permettent, en analogique, comme en numérique, de concevoir des dispositifs de correction de gamma. Ainsi, en analogique, une loi non linéaire peut être exprimée par des segments de droites, à l'aide d'un réseau de diodes. En numérique, une loi non linéaire peut être exprimée par une table de correspondance programmée dans une mémoire. Ces solutions, qui sont bien connues de l'homme du métier pour réaliser une correction de gamma dans la chaîne d'émission, sont transposables telles qu'elles dans la chaîne de réception ; c 'est pourquoi, dans ce qui suit, les dispositifs de correction de gamma ne seront pas décrits en détail. Various embodiments of non-linear functions allow, in analog, as in digital, to design gamma correction devices. Thus, in analog, a nonlinear law can be expressed by line segments, using a network of diodes. In digital, a nonlinear law can be expressed by a correspondence table programmed in a memory. These solutions, which are well known to those skilled in the art for carrying out gamma correction in the transmission chain, are transposable as they are in the reception chain; this is why, in what follows, the gamma correction devices will not be described in detail.
La figure 1 représente schématiquement la partie d'une chaîne d'émission d'un signal vidéo d'image de télévision en couleur, comprise entre les circuits d'élaboration des signaux
Ro, Vo, Bo des trois composantes de couleur et les circuits d'émission proprement dits, l'émission étant symbolisée sur cette figure par une flèche brisée, S.FIG. 1 diagrammatically represents the part of a transmission chain of a color television image video signal, comprised between the signal processing circuits
Ro, Vo, Bo of the three color components and the transmission circuits themselves, the emission being symbolized in this figure by a broken arrow, S.
Les signaux Ro, Vo, Bo sont appliqués à l'entrée d'un dispositif de correction de gamma, 7, constitué de trois correcteurs de gamma 71, 72, 73. Ces correcteurs de gamma sont des circuits non linéaires qui réalisent la fonction
f(V) - V1/
où V est leur signal d'entrée, f(V) leur signal de sortie et g un exposant donné, généralement pris égal à 2,2.The signals Ro, Vo, Bo are applied to the input of a gamma correction device, 7, consisting of three gamma correctors 71, 72, 73. These gamma correctors are non-linear circuits which perform the function
f (V) - V1 /
where V is their input signal, f (V) their output signal and g a given exponent, generally taken equal to 2.2.
Les signaux vidéo Rk, Vk, Bk de sortie du dispositif de correction 7, sont envoyés dans un circuit de matriçage 8 qui fournit sur ses sorties les signaux de chrominance DR et DB et le signal de luminance Y. Les signaux DR, -DB, Y subissent ensuite un codage analogique, dans un circuit de codage analogique 10, avant d'être émis par un circuit d'émission figuré par la flèche brisée S. The video signals Rk, Vk, Bk of output of the correction device 7, are sent in a matrixing circuit 8 which supplies on its outputs the chrominance signals DR and DB and the luminance signal Y. The signals DR, -DB, Y then undergo analog coding, in an analog coding circuit 10, before being transmitted by a transmitting circuit represented by the broken arrow S.
Pour l'émission d'un signal vidéo numérique, le schéma de la figure 1 est modifié, à la sortie du circuit de matriçage 8, selon le schéma de la figure 2. Dans ce cas les signaux de chrominance DR et DB et le signal de luminance Y sont respectivement appliqués sur les trois entrées d'un dispositif de conversion analogique-numérique 9, constitué par trois convertisseurs analogiques-numériques 91, 92, 93. Les signaux numériques de chrominance et de luminance fournis par le dispositif de conversion 9, sont appliqués à un circuit de codage numérique, 10, avant d'être émis par un circuit d'émission schématisé par une flèche brisée, S. For the transmission of a digital video signal, the diagram of FIG. 1 is modified, at the output of the matrixing circuit 8, according to the diagram of FIG. 2. In this case the chrominance signals DR and DB and the signal of luminance Y are respectively applied to the three inputs of an analog-digital conversion device 9, constituted by three analog-digital converters 91, 92, 93. The digital chrominance and luminance signals supplied by the conversion device 9, are applied to a digital coding circuit, 10, before being transmitted by a transmission circuit shown diagrammatically by a broken arrow, S.
La pré-correction de gamma effectuée selon le schéma de la figure 1 ou selon le schéma de la figure 1 modifié comme indiqué sur la figure 2, présente les inconvénients qui ont été mentionnés au début de ce document. The gamma pre-correction carried out according to the diagram in FIG. 1 or according to the diagram in FIG. 1 modified as indicated in FIG. 2 has the drawbacks which have been mentioned at the beginning of this document.
Les figures 3 à 7 sont des schémas qui montrent comment un dispositif de correction de gamma peut être incorporé dans un poste récepteur de télévision en couleur pour adapter parfaitement la correction de gamma à la loi de gamma de l'écran du poste récepteur considéré. Figures 3 to 7 are diagrams which show how a gamma correction device can be incorporated in a color television receiver to perfectly adapt the gamma correction to the gamma law of the screen of the receiver concerned.
La figure 3 montre la chaîne de réception d'un poste récepteur de télévision en couleur. Un circuit de décodage analogique 1 reçoit d'un circuit de réception symbolisé par une flèche brisée, E, un signal vidéo et fournit les signaux de chrominance
DR, DB et de luminance, Y. A partir des signaux DR, DB et Y, un circuit de dématriçage analogique 2 reconstitue les composantes rouge, R, verte, V, et bleue, B, de l'image à visualiser. Ces trois composantes sont appliquées aux entrées d'un dispositif de correction de gamma 3, constitué par trois correcteurs de gamma 3a, 3b, 3c qui fournissent, sur trois entrées distinctes d'un écran de visualisation, 4, les trois composantes de couleurs Rc, Vc, Bc avec une correction de gamma adaptée à l'écran 4.Sur la figure 3 un trait interrompu entoure les éléments 2 et 3 du montage pour désigner un circuit 23 et montrer une possibilité de regroupement, sur un même circuit intégré, d'une partie des circuits électroniques du récepteur de télévision.Figure 3 shows the reception chain of a color television receiver. An analog decoding circuit 1 receives from a reception circuit symbolized by a broken arrow, E, a video signal and supplies the chrominance signals
DR, DB and luminance, Y. From the DR, DB and Y signals, an analog demosaicing circuit 2 reconstructs the red, R, green, V, and blue, B components of the image to be displayed. These three components are applied to the inputs of a gamma correction device 3, constituted by three gamma correctors 3a, 3b, 3c which supply, on three separate inputs of a display screen, 4, the three color components Rc , Vc, Bc with a gamma correction adapted to the screen 4. In Figure 3 a broken line surrounds the elements 2 and 3 of the assembly to designate a circuit 23 and show a possibility of grouping, on the same integrated circuit, d 'a part of the electronic circuits of the television receiver.
Il est à noter que, si le signal reçu par le récepteur selon la figure 3 n'a pas été soumis à une pré-correction de gamma dans une chaîne d'émission du genre de celle selon la figure 1, le dispositif de correction de gamma n'aura à effectuer qu'une correction de gamma spécifiquement adaptée à l'écran 4. Par contre, si le signal reçu par le récepteur a déjà subi une pré-correction de gamma de la forme V1/, il est nécessaire d'éliminer cette pré-correction par une correction réciproque de la forme V puis d'effectuer la correction spécifique, fonction de l'écran 4 considéré, de la forme V1/ < . Ces deux corrections peuvent être effectuées simultanément, la correction globale étant alors de la forme V 1/, ou bien les deux corrections peuvent être effectuées successivement.Cette seconde solution, en association avec l'emploi d'un commutateur, a l'avantage de permettre l'utilisation du récepteur de télévision selon la figure 3, aussi bien pour la réception de signaux pré-corrigés en gamma que pour la réception de signaux n'ayant subi aucune correction de gamma ; ceci permet une compatibilité des systèmes d'émission-réception entre eux.Ceci est illustré sur la figure 5 où le dispositif de correction de gamma, 3, qui y est représenté, comporte en série un dispositif de correction réciproque 3A constitué de trois correcteurs réciproques 31, 32, 33 et un dispositif de correction spécifique, 3B, constitué de trois correcteurs spécifiques 34, 35, 36, avec un commutateur 30, à deux positions, associé au dispositif de correction réciproque 3A ; ce commutateur, représenté symboliquement sous la forme d'un commutateur mécanique à trois galettes, est monté de manière à être sans effet sur les correcteurs réciproques 31, 32, 33 dans l'une de ses positions et à les court-circuiter dans l'autre de ses positions. It should be noted that, if the signal received by the receiver according to FIG. 3 has not been subjected to gamma pre-correction in an emission chain of the kind of that according to FIG. 1, the device for correcting gamma will only have to perform a gamma correction specifically adapted to screen 4. On the other hand, if the signal received by the receiver has already undergone a gamma pre-correction of the form V1 /, it is necessary to eliminate this pre-correction by a reciprocal correction of the form V then carry out the specific correction, as a function of the screen 4 considered, of the form V1 / <. These two corrections can be carried out simultaneously, the global correction then being of the form V 1 /, or else the two corrections can be carried out successively. This second solution, in combination with the use of a switch, has the advantage of allow the use of the television receiver according to FIG. 3, both for the reception of pre-corrected gamma signals and for the reception of signals which have not undergone any gamma correction; this allows compatibility of the transceiver systems with each other. This is illustrated in FIG. 5 where the gamma correction device, 3, which is shown therein, comprises in series a reciprocal correction device 3A consisting of three reciprocal correctors 31, 32, 33 and a specific correction device, 3B, consisting of three specific correctors 34, 35, 36, with a switch 30, with two positions, associated with the reciprocal correction device 3A; this switch, symbolically represented in the form of a mechanical switch with three wafers, is mounted so as to have no effect on the reciprocal correctors 31, 32, 33 in one of its positions and to short-circuit them in the other of his positions.
Lorsque l'écran de visualisation 4 est à entrée série, le schéma selon la figure 3 doit être modifié, aux sorties du dispositif de correction de gamma 3, en intercalant un circuit de multiplexage analogique 5 entre ces sorties et l'entrée série de l'écran 4 ; cette modification est illustrée par le schéma de la figure 4 qui montre le circuit 5 qui reçoit les signaux Rc, Vc,
Bc et leur fait subir un multiplexage série avant de les délivrer à l'écran 4.When the display screen 4 has a serial input, the diagram according to FIG. 3 must be modified, at the outputs of the gamma correction device 3, by inserting an analog multiplexing circuit 5 between these outputs and the serial input of the 'screen 4; this modification is illustrated by the diagram in FIG. 4 which shows the circuit 5 which receives the signals Rc, Vc,
Bc and makes them undergo a serial multiplexing before delivering them to screen 4.
Les figures 6 et 7 sont des schémas qui correspondent respectivement aux schémas des figures 3 et 4 dans le cas où les signaux reçus par le récepteur de télévision ne sont pas analogiques mais numériques. Ces schémas se distmguent de ceux des figures 3 et 4 par : des liaisons multifilaires numériques sauf pour les liaisons aboutissant aux écrans de visualisation 4, des circuits 1, 2, 3 et 5 de type numérique et un dispositif de conversion numérique-analogique 6 disposé aux entrées des écrans 4 ; dans le cas de la figure 6, où l'écran 4 est à entrées rouge, verte, bleue, distinctes, le dispositif 6 est constitué de trois convertisseurs numériques-analogiques 61, 62, 63 respectivement reliés à ces trois entrées ; dans le cas de la figure 7, où l'écran 4 est à entrée série le dispositif 6 ne comporte qu'un seul convertisseur numérique-analogique. Figures 6 and 7 are diagrams which correspond respectively to the diagrams of Figures 3 and 4 in the case where the signals received by the television receiver are not analog but digital. These diagrams are distinguished from those of FIGS. 3 and 4 by: digital multi-wire links except for the connections leading to the display screens 4, circuits 1, 2, 3 and 5 of digital type and a digital-analog conversion device 6 arranged at the inputs of screens 4; in the case of FIG. 6, where the screen 4 has separate red, green, blue inputs, the device 6 consists of three digital-analog converters 61, 62, 63 respectively connected to these three inputs; in the case of FIG. 7, where the screen 4 is with serial input, the device 6 comprises only one digital-analog converter.
Les figures 8 et 9 sont des schémas qui correspondent respectivement aux schémas des figures 3 et 6, avec, en plus, un dispositif de contre-réaction. Avec certains écrans, tels que ceux à cristaux liquides (liqul cristal display ou LCD dans la littérature anglo-saxonne) où la loi de gamma est fonction de la température de l'écran, il est en effet intéressant de mesurer la température de l'écran et de modifier, en fonction de cette température, la loi de gamma, c'est-à-dfre de réaliser une correction de gamma adaptative de façon à bénéficier d'une caractéristique de transfert toujours optimisée.Dans le cas de la figure 8 le dispositif de contre-réaction, qui permet d'effectuer cette modification, comporte un capteur 40 qui délivre un signal de correction directement au dispositif de correction de gamma 3 ; dans le cas de la figure 9 le dispositif de contre-réaction comporte également un capteur 40 pour mesurer la température de l'écran 4 et ce capteur est suivi d'un convertisseur analogique-numérique 41 dont les signaux de sortie sont appliqués au dispositif de correction de gamma 3. Figures 8 and 9 are diagrams which correspond respectively to the diagrams of Figures 3 and 6, with, in addition, a feedback device. With certain screens, such as those with liquid crystals (liqul cristal display or LCD in the Anglo-Saxon literature) where the law of gamma is function of the temperature of the screen, it is indeed interesting to measure the temperature of the screen and modify, as a function of this temperature, the gamma law, that is to say, to carry out an adaptive gamma correction so as to benefit from an always optimized transfer characteristic. In the case of FIG. 8 the feedback device, which makes it possible to carry out this modification, comprises a sensor 40 which delivers a correction signal directly to the gamma correction device 3; in the case of FIG. 9 the feedback device also includes a sensor 40 for measuring the temperature of the screen 4 and this sensor is followed by an analog-digital converter 41 whose output signals are applied to the device gamma correction 3.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits qui sont du domaine de la télévision classique ou à haute définition ; c'est ainsi qu'elle s'applique à tout écran de visualisation présentant une loi de variation non linéaire luminance/tension d'entrée, comme, par exemple, les écrans visiophoniques, et les écrans des ensembles de projection à grand écran ou des rétro-projecteurs. The present invention is not limited to the examples described which are in the field of conventional or high definition television; this is how it applies to any display screen having a law of non-linear variation in luminance / input voltage, such as, for example, videophone screens, and screens of large screen projection sets or overhead projectors.
De plus les corrections adaptatives selon les figures 8 et 9 s'appliquent pour d'autres paramètres que la température et, en particulier, au paramètre que constitue l'éclairement ambiant de l'écran. De même il est possible d'effectuer une correction adaptative tenant compte de plusieurs paramètres de l'environnement de l'écran. In addition, the adaptive corrections according to FIGS. 8 and 9 apply for parameters other than the temperature and, in particular, to the parameter constituted by the ambient lighting of the screen. Similarly, it is possible to perform an adaptive correction taking into account several parameters of the screen environment.
Claims (7)
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| FR8917083A FR2656484A1 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | DEVICE FOR CORRECTING THE GAMMA OF VIDEO SIGNALS FOR A VISUALIZATION SCREEN AND TELEVISION RECEIVER COMPRISING A SCREEN RECEIVING SIGNALS FROM SUCH A DEVICE. |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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