RU2032994C1

RU2032994C1 - Optimal color transfer device

Info

Publication number: RU2032994C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Мазуров; Е.И. Николаев; Н.А. Николаева
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: color television equipment. SUBSTANCE: optimal color transfer device includes subtracters 1, 2 and 3, comparators 4,5 and 6, reference voltage unit 7, decoder 8, commutators 9, 10 and 11, algebraic adders 12,13 and 14. EFFECT: enhanced accuracy of correction of distortions of color transfer (not less than threefold). 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике цветного телевидения и может быть использовано при построении цветных телевизионных систем различного назначения, например телевизионных анализаторов цветных изображений. The invention relates to the technique of color television and can be used in the construction of color television systems for various purposes, for example television color image analyzers.

Известным устройством для оптимизации цветопередачи является матрица цветокоррекции (статья Кустарева А.К. Колориметрическое согласование передающей камеры с приемником ЦТ. "Техника кино и телевидения". 1982, N 2, с. 41-44), содержащая три алгебраических сумматора, первые входы которых являются соответственно первым, вторым и третьим входами, а выходы соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства для оптимизации цветопередачи. Входные U_r, U_g, U_b и выходные U¹ _r, U¹ _g, U¹ _b сигналы основных цветов матрицы цветокоррекции связаны уравнениями цветокоррекции

зависящими от степени рассогласования спектральных характеристик трех каналов цветной телевизионной камеры с тремя кривыми сложения цветов в цветовой координатной системе приемника. Коэффициенты матрицирования а₁₁.а₃₃, изменяющие амплитуды сигналов основных цветов и их соотношения, определяются путем минимизации ошибки цветопередачи телевизионной системой тестовых цветов, выбранных из пространства цветовоспроизведения кинескопа (статья Кустарева А.К. и др. Расчет оптимальной матрицы цветокоррекции для ТВ камеры. "Техника кино и телевидения", 1977, N 9, с. 55-60).A well-known device for optimizing color rendering is a color correction matrix (article by A. Kustarev. Colorimetric matching of a transmitting camera with a CT receiver. "Cinema and Television Engineering. 1982, N 2, pp. 41-44), containing three algebraic adders, the first inputs of which are respectively the first, second, and third inputs, and the outputs, respectively, the first, second, and third outputs of the device for optimizing color reproduction. Input U _r , U _g , U _b and output U ¹ _r , U ¹ _g , U ¹ _b signals of the primary colors of the color correction matrix are connected by color correction equations

depending on the degree of mismatch of the spectral characteristics of the three channels of a color television camera with three color addition curves in the color coordinate system of the receiver. Matrixing coefficients a ₁₁ .a ₃₃ , which change the amplitudes of the primary color signals and their ratios, are determined by minimizing the color rendering error by the television system of test colors selected from the picture reproduction space of the picture tube (article by A. Kustarev et al. Calculation of the optimal color correction matrix for a TV camera. "Technique of cinema and television", 1977, N 9, S. 55-60).

Недостатком матрицы цветокоррекции является невысокая точность коррекции искажений цветопередачи при рассогласовании спектральных характеристик трех каналов цветной телевизионной камеры с тремя кривыми сложения цветов в цветовой координатной системе приемника в связи с несовпадением характера цветокоррекции тестовых цветов с характером их искажений. The disadvantage of the color correction matrix is the low accuracy of color distortion correction when the spectral characteristics of the three channels of a color television camera are mismatched with three color addition curves in the color coordinate system of the receiver due to the mismatch of the color correction nature of the test colors with the nature of their distortions.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство для оптимизации цветопередачи по заявке ФРГ N 3630939, кл. Н 04 N 9/67, 1988, содержащее три алгебраических сумматора, первые входы которых являются соответственно первым, вторым и третьим входами, а выходы соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства для оптимизации цветопередачи, шесть последовательно соединенных схем вычитания и ограничения, обеспечивающие к формированию шести сигналов цветокоррекции, появляющихся в соответствующих "половинках" сигнального цветового пространства. Входные U_r ¹, U_g ¹, U_b и выходные U¹ _r, U¹ _g, U¹ _b сигналы основных цветов устройств связаны уравнениями

где
U₁=

U₂=

U₃=

U₄=

U₅=

U₆=

где U_on1.U_оn6 уровни ограничения соответствующих схем ограничения (≥ 0). Коэффициенты весового суммирования сигналов цветокоррекции b₁.b₆ в соответствующих алгебраических сумматорах определяются так же, как и при выборе коэффициентов матрицирования матрицы цветокоррекции (заявка ФРГ N 3630939) путем минимизации ошибки цветопередачи телевизионной системой тестовых цветов.The closest in technical essence to the proposed device is a device for optimizing color rendering according to the application of Germany N 3630939, class. H 04 N 9/67, 1988, containing three algebraic adders, the first inputs of which are, respectively, the first, second and third inputs, and the outputs, respectively, the first, second and third outputs of the device for optimizing color reproduction, six series-connected subtraction schemes and restrictions that ensure the formation of six color correction signals that appear in the corresponding "halves" of the signal color space. Input U _r ¹ , U _g ¹ , U _b and output U ¹ _r , U ¹ _g , U ¹ _b signals of the primary colors of the devices are connected by equations

Where
U ₁ =

U ₂ =

U ₃ =

U ₄ =

U ₅ =

U ₆ =

where U _on1 .U _on6 are the restriction levels of the corresponding restriction schemes (≥ 0). The weighting coefficients of color correction signals b ₁ .b ₆ in the corresponding algebraic adders are determined in the same way as when choosing the matrication coefficients of the color correction matrix (Federal Republic of Germany application No. 3630939) by minimizing the color rendering error of the test color television system.

Недостатком известного устройства для оптимизации цветопередачи по заявке ФРГ N 3630939 является невысокая точность коррекции искажений цветопередачи при рассогласовании спектральных характеристик трех каналов цветной телевизионной камеры с тремя кривыми сложения цветов в цветовой координатной системе приемника в связи с несовпадением характера цветокоррекции тестовых цветов с характером их искажений. A disadvantage of the known device for optimizing color rendering according to the application of the Federal Republic of Germany N 3630939 is the low accuracy of color distortion correction when the spectral characteristics of the three channels of a color television camera are mismatched with three color addition curves in the color coordinate system of the receiver due to the mismatch between the color correction nature of the test colors and the nature of their distortions.

Цель настоящего предложения повышение точности коррекции искажений цветопередачи, возникающих при рассогласовании спектральных характеристик трех каналов цветной телевизионной камеры с тремя кривыми сложения цветов в цветной координатной системе приемника. The purpose of this proposal is to increase the accuracy of correction of color rendition distortions arising from the mismatch of the spectral characteristics of three channels of a color television camera with three color addition curves in the color coordinate system of the receiver.

Для достижения поставленной цели устройство для оптимизации цветопередачи содержит три алгебраических сумматора, первые входы которых являются соответственно первым, вторым и третьим входами, а выходы соответственно первым, вторым и третьим выходами устройства для формирования скорректированных сигналов основных цветов, три схемы вычитания, для формирования сигналов с цветокоррекции. Первый и второй входы первой схемы вычитания соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, первый и второй входы второй схемы вычитания соединены соответственно с вторым и третьим входами устройства, первый и второй входы третьей схемы вычитания соединены соответственно с третьим и первым входами устройства для формирования соответствующих разностей сигналов основных цветов, используемых в качестве сигналов цветокоррекции. To achieve this goal, the device for optimizing the color rendering contains three algebraic adders, the first inputs of which are the first, second, and third inputs, respectively, and the outputs, respectively, the first, second, and third outputs of the device for generating the corrected signals of the primary colors, three subtraction schemes, for generating signals with color grading. The first and second inputs of the first subtraction circuit are connected respectively to the first and second inputs of the device, the first and second inputs of the second subtraction circuit are connected respectively to the second and third inputs of the device, the first and second inputs of the third subtraction circuit are connected respectively to the third and first inputs of the device differences of the primary color signals used as color correction signals.

Особенностью предложенного устройства является введение трех схем сравнения (компараторов) и блока опорного напряжения для формирования импульсов местоположения цветов, попадающих в соответствующие "половинки" сигнального цветового пространства схемы дешифрирования, для формирования импульсов местоположения цветов шести областей цветового пространства, трех коммутаторов, для обеспечения индивидуальной цветокоррекции шести областей цветового пространства. Первые входы всех трех схем сравнения соединены с выходами соответствующих схем вычитания, а вторые входы с выходом блока опорного напряжения для обеспечения формирования импульсов местоположения цветов соответствующих "половинок" сигнального цветового пространства. Первый, второй, третий входы схемы дешифрирования соединены с выходами соответствующих схем сравнения для обеспечения формирования импульсов местоположения цветов шести непересекающихся областей цветового пространства. A feature of the proposed device is the introduction of three comparison circuits (comparators) and a reference voltage unit for generating color location pulses falling into the corresponding "halves" of the signal color space of the decryption circuit, for generating color location pulses of six color space regions, three switches, to ensure individual color correction six areas of color space. The first inputs of all three comparison schemes are connected to the outputs of the corresponding subtraction schemes, and the second inputs to the output of the reference voltage block to ensure the formation of color location pulses of the corresponding "halves" of the signal color space. The first, second, third inputs of the decryption circuit are connected to the outputs of the respective comparison circuits to ensure the formation of color location pulses of six disjoint areas of the color space.

Первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой выходы схемы дешифрирования соединены с соответствующими управляющими входами всех трех коммутаторов. Вход первого коммутатора соединен с выходом первой схемы вычитания, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой выходы соответственно с вторыми, третьими, четвертыми, пятыми, шестыми, седьмыми входами первого и второго алгебраических сумматоров. Вход второго коммутатора соединен с выходом второй схемы вычитания, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой выходы соответственно с восьмым, девятым, десятым, одиннадцатым, двенадцатым, тринадцатым входами второго и с вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым, входами третьего алгебраических сумматоров. Вход третьего коммутатора соединен с выходом третьей схемы вычитания, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой выходы соответственно с восьмыми, девятыми, десятыми, одиннадцатыми, двенадцатыми, тринадцатыми входами первого и третьего алгебраических сумматоров для обеспечения индивидуальной коррекции искажений цветопередачи в шести областях цветового пространства. The first, second, third, fourth, fifth, sixth outputs of the decryption circuit are connected to the corresponding control inputs of all three switches. The input of the first switch is connected to the output of the first subtraction circuit, and the first, second, third, fourth, fifth, sixth outputs, respectively, with the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh inputs of the first and second algebraic adders. The input of the second switch is connected to the output of the second subtraction circuit, and the first, second, third, fourth, fifth, sixth outputs, respectively, with the eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth inputs of the second and the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, inputs of the third algebraic adders. The input of the third switch is connected to the output of the third subtraction circuit, and the first, second, third, fourth, fifth, sixth outputs, respectively, with eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth inputs of the first and third algebraic adders to provide individual correction of color reproduction distortions in six areas of color space.

В предложенном устройстве реализуется адаптивная к шести областям цветового пространства динамическая матричная цветокоррекция, так как для каждой i-ой (i 1,6) области а_11i
U

= U_r+a_1ri(U_g-U_r)+ a_13i(U_b-U_r) (

) U_b+a_12iU_g+a_13iU₆
U

= U_g+a_r1i(U_r+U_g)+ a_23i(U_b-U_g) a_21iU_r+ (

) U_g+a_23iU₆
U_bi= U_b+a_31i(U_r-U_b)+ a_32i(U_g-U_b) a_31iU_r+ a_32iU_g+ (

)U₆
Это позволяет обеспечить повышение точности коррекции искажений цветопередачи в пределах всего цветового пространства по сравнению с известными устройствами для оптимизации цветопередачи. Для выделения шести областей цветового пространства в предложенном устройстве используются три схемы сравнения, выполняющие функции фильтров цветности, и схема дешифрирования, что свидетельствует о том, что повышение точности коррекции искажений цветопередачи в предложенном устройстве достигается не за счет простого увеличения количества фильтров цветности и матриц цветокоррекции, а за счет предложенной совокупности отличительных признаков устройства, соответствующих критерию изобретательский уровень, так как они явным образом не следуют из известного уровня техники.In the proposed device, dynamic matrix color correction, adaptive to six areas of the color space, is implemented, since for each i-th (i 1.6) area a _11i
U

= U _r + a _1ri (U _g -U _r ) + a _13i (U _b -U _r ) (

) U _b + a _12i U _g + a _13i U ₆
U

= U _g + a _r1i (U _r + U _g ) + a _23i (U _b -U _g ) a _21i U _r + (

) U _g + a _23i U ₆
U _bi = U _b + a _31i (U _r -U _b ) + a _32i (U _g -U _b ) a _31i U _r + a _32i U _g + (

) U ₆
This allows to increase the accuracy of correction of color distortion within the entire color space in comparison with the known devices for optimizing color reproduction. To highlight six areas of color space in the proposed device, three comparison schemes are used that perform the functions of color filters and an interpretation scheme, which indicates that improving the accuracy of color distortion correction in the proposed device is not achieved by simply increasing the number of color filters and color correction matrices, and due to the proposed combination of distinctive features of the device that meets the criterion of inventive step, since they are explicitly n It follows from the prior art.

На фиг.1 представлена структурная схема предложенного устройства для оптимизации цветопередачи; на фиг.2, а,б,в,г,д,е,ж,з,и,к,л,м,н,о,п,р,с временные диаграммы входных и выходных сигналов основных цветов, сигналов цветокоррекции и импульсов местоположения тестовых цветов в устройстве для оптимизации цветопередачи. Figure 1 presents the structural diagram of the proposed device for optimizing color reproduction; figure 2, a, b, c, d, d, e, f, h, and, k, l, m, n, o, p, p, c timing diagrams of the input and output signals of the primary colors, color correction signals and pulses of the location of test colors in the device to optimize color reproduction.

Предложенное устройство для оптимизации цветопередачи содержит блоки вычитания 1,2,3, блоки сравнения 4,5,6, блок опорного напряжения 7, дешифратор 8, коммутаторы 9,10,11, алгебраические сумматоры 12,13,14, первый, второй и третий входы устройства 15,16,17 и выходы устройства 18,19 и 20. The proposed device for optimizing color rendering contains subtraction blocks 1,2,3, comparison blocks 4,5,6, reference voltage block 7, decoder 8, switches 9,10,11, algebraic adders 12,13,14, the first, second and third device inputs 15,16,17 and device outputs 18,19 and 20.

Устройство для оптимизации цветопередачи работает следующим образом. На первый 15, второй 16, третий 17 входы устройства поступают соответственно сигналы основных цветов U_r (фиг.2,а), U_g (фиг.2,б) U_b(фиг.2,в), полученные, например, при анализе телевизионной системой (камерой) с известными спектральными характеристиками каналов основных цветов выкрасок тестовых цветов, воспринимаемых при освещении источником типа Д стандартным наблюдателем (МКО 1964 г.) так же, как основные и дополнительные цвета кинескопа максимальной яркости и насыщенности. В схемах вычитания 1, 2, 3 из входных сигналов основных цветов формируются соответствующие сигналы цветокоррекции U_g-U_r (фиг. 2, г), U_b-U_g (фиг.2,д), U_r-U_b (фиг.2,е), поступающие на первые входы соответствующих схем сравнения 4,5,6 и на входы соответствующих коммутаторов 9,10,11. В схемах сравнения 4,5,6 формируются соответственно импульсы местоположения цветов U₁ (фиг.2,ж), для которых U_g-U_r ≥ U_oп 0, U_r(фиг.2,з), для которых U_b-U_g ≥ 0 (фиг.2,и), для которых U_r U_b≥ 0. Эти импульсы поступают на соответствующие входы схемы дешифрирования 8, обеспечивающей формирование (декодирование) на своих шести выходах импульсов местоположения цветов соответствующих шести непересекающихся областей цветового пространства, разделенных линиями основных и дополнительных цветов. Коммутаторы 9,10,11 обеспечивают синхронную передачу сигналов цветокоррекции с выходов соответствующих схем вычитания 1,2,3 на один из шести их выходов в соответствии с управляющими импульсами U₄.U₈ (фиг.2,к.o), поступающими с выходов схемы дешифрирования 8. Выбор коэффициентов весового суммирования алгебраических сумматоров 12, 13, 14 для каждой из шести областей цветового пространства обеспечивает точную цветокоррекцию трех цветов по яркости и цветности. Пр этой причине для рассматриваемого примера обеспечивается 100% коррекция искажения цветопередачи тестовых цветов на выходах алгебраических сумматоров 12,13,14, то есть на выходах устройства 18,19,20 появляются соответственно сигналы основных цветов U'_r (фиг.2п), U'_g (фиг.2,p), U'_b (фиг.2,с).A device for optimizing color rendering works as follows. The first 15, second 16, third 17 inputs of the device respectively receive signals of the primary colors U _r (Fig.2, a), U _g (Fig.2, b) U _b (Fig.2, c), obtained, for example, with analysis by a television system (camera) with known spectral characteristics of the channels of the primary colors of test color tints, perceived when illuminated by a type D source by a standard observer (MCO 1964), as well as the primary and secondary colors of the picture tube of maximum brightness and saturation. In the subtraction schemes 1, 2, 3 from the input signals of the primary colors, the corresponding color correction signals U _g -U _r (Fig. 2d), U _b -U _g (Fig. 2d), U _r -U _b (Fig. .2, f) coming to the first inputs of the respective comparison circuits 4,5,6 and to the inputs of the corresponding switches 9,10,11. In comparison circuits 4,5,6, respectively, pulses of the location of the colors U ₁ (FIG. 2, g) are formed, for which U _g -U _r ≥ U _op 0, U _r (FIG. 2, h), for which U _b - U _g ≥ 0 (Fig. 2, and), for which U _r U _b ≥ 0. These pulses are fed to the corresponding inputs of the decryption circuit 8, which provides the formation (decoding) at its six outputs of the pulses of the color location of the corresponding six disjoint regions of the color space, separated by lines of primary and secondary colors. The switches 9,10,11 provide synchronous transmission of color correction signals from the outputs of the corresponding subtraction schemes 1,2,3 to one of their six outputs in accordance with the control pulses U ₄ .U ₈ (figure 2, k.o) coming from the outputs decryption schemes 8. The choice of the weighting coefficients of the algebraic adders 12, 13, 14 for each of the six areas of the color space provides accurate color correction of the three colors in terms of brightness and color. For this reason, for the considered example, 100% correction of the color distortion of the test colors at the outputs of the algebraic adders 12,13,14 is provided, that is, at the outputs of the device 18,19,20 the primary color signals U ' _r appear (Fig.2p), U' _g (Fig. 2, p), U ' _b (Fig. 2, c).

По отношению к известному (заявка ФРГ N 3630939) устройству данное устройство повышает точность коррекции искажений цветопередачи не менее чем в три раза, так как в пределах всего цветового пространства известное устройство так же как и матрица цветокоррекции способно обеспечить точную цветокоррекцию трех цветов, а предложенное устройство тринадцати цветов при сохранении баланса белого. In relation to the known device (German application No. 3630939), this device increases the accuracy of color distortion correction by at least three times, since within the entire color space the known device, like the color correction matrix, can provide accurate color correction of three colors, and the proposed device thirteen colors while maintaining white balance.

Claims

OPTIMUM COLOR TRANSFER DEVICE, containing three subtraction blocks, the first inputs of which are connected to the corresponding inputs of three algebraic adders and are respectively the inputs of the red, green and blue signals of the device, the outputs of three algebraic adders are the outputs of the corresponding primary colors, the first, second and third comparison blocks, the first inputs of which are connected to the outputs of the corresponding subtraction blocks, the first and second inputs of the first subtraction block are connected to the first and w the other inputs of the device, the first and second inputs of the second subtraction unit are connected respectively to the second and third inputs of the device, the first and second inputs of the third subtraction unit are connected respectively to the third and first inputs of the device, characterized in that a decoder is inserted into it, the three inputs of which are connected to the outputs of the corresponding three comparison blocks, three switches, the signal inputs of which are connected respectively to the outputs of the three subtraction blocks, and six control inputs are connected respectively to the six outputs the odes of the decoder, and the reference voltage block, the output of which is connected to the second inputs of each of the three comparison blocks, while the six outputs of the first switch are connected to the second, third, fourth, fifth, sixth, and seventh inputs of the first and second algebraic adders, respectively, six outputs of the second the switches are connected respectively to the eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth inputs of the second and second, third, fourth, fifth, sixth, seventh inputs of the third algebraic adder c, six outputs of the third switch are connected respectively to the eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth and thirteenth inputs of the first and third algebraic adders.