Электронная цветокоррекция видеосигналов телевизионной камеры

Спектральные характеристики передающей камеры цветного телевидения должны строго соответствовать основным реальным цветам приемника R_n, G_n, В_n. В этом случае они называются идеальными и обеспечивают отсутствие искажений цветопередачи в изображениях на экране телевизора. Идеальные спектральные характеристики передающей камеры в относительных величинах от входа объектива до выхода передающей трубки определяются системой трех линейных уравнений:

(6.3)

где k₁,…, k_g - постоянные коэффициенты, зависящие от выбора основных цветов приемника и опорного белого цвета; , , - удельные координаты спектральных цветов в системе XYZ, являющиеся функциями от длины волны света. Координаты основных цветов приемника R_n, G_n, В_n по европейскому стандарту определяются следующей матрицей:

В качестве опорного белого цвета выбран европейский эталонный источник для цветного телевидения D₆₅₀₀, имеющий координаты цветности: х_δ = 0,313; у_δ = 0,329; z_δ = 0,358.

Рис. 6.8. Реальные спектральные характеристики передающей камеры 7„, д„, Ь„

Рассчитанные в соответствии с уравнениями (6.3) идеальные спектральные характеристики чувствительности отдельных каналов цветной передающей камеры совпадают с удельными координатами цвета в системе RGB (см. рис. 4.7) [9]. Как видно из рис. 4.7, они имеют отрицательные ветви (характеристика имеет два положительных горба) и обеспечивают неискаженное воспроизведение всех цветностей, представленных точками внутри треугольника R_nG_nB_n на диаграмме цветностей МКО. Следует отметить, что отрицательные ветви вызваны тем, что треугольник R_nG_nB_n, расположен внутри спектрального локуса на этой диаграмме цветностей.

В реальных спектральных характеристиках передающей камеры, соответствующих несколько расширенным основным положительным ветвям кривых смешения первичных цветов приемника отрицательные ветви и малые положительные горбы (вторичные максимумы) отсутствуют (рис. 6.8). Отличие реальных спектральных характеристик от идеальных приводит к искажениям цветопередачи в телевизорах для всех цветов, кроме опорного белого, который искусственно устанавливается в телевизорах как равносигнальный путем подбора режимов электродов цветного кинескопа (баланс белого цвета). Для уменьшения ошибок цветопередачи применяются цветокорректирующие матрицы, состоящие из трех субматриц - по одной субматрице в каждом канале R, G, В камеры.

Сигналы на входе и выходе цветокорректирующей матрицы, включенной в видеотракт передающей камеры, взаимосвязаны:

где а₁₁, … ,а₃₃ - коэффициенты матрицирования, рассчитываемые методом итераций для набора испытательных цветов, рекомендованных МКО.

При расчете коэффициентов матрицирования должны выполняться следующие условия:

- равенство суммы коэффициентов каждого ряда матрицы единице для сохранения равенства между сигналами при передаче эталонного белого цвета;

- абсолютные значения двух коэффициентов матрицирования в одном ряду должны быть малыми в сравнении с третьим, в противном случае происходит ухудшение отношения сигнал-шум и увеличение заметности цветных окантовок при неточном совмещении сигналов во времени;

- допустимые искажения цветности испытательных цветов должны иметь разные весовые коэффициенты, определяемые экспериментально с учетом особенностей восприятия телевизионного изображения, поскольку чувствительность глаза неодинакова к изменениям разных цветностей.

Очень часто коэффициенты матрицы, обеспечивающие выполнение данных условий, делаются нерегулируемыми. В случае регулируемых коэффициентов работа цветокорректирующей матрицы описывается системой следующих уравнений:

где а, b - коэффициенты матрицирования.

Регулируемая цветокорректирующая матрица (рис. 6.9) позво­ляет абсолютно точно передать цветности 6 цветов, по которым настраивают камеру, так как с ее помощью можно изменять соот­ношения видеосигналов Е_R, E_G, E_B для воспроизведения цвета, изменяя коэффициенты а, b [8]. Причем при передаче видеосигна­лов ахроматических объектов (Е_{R вх} = E_{G вх} = Е_{B вх}) сохраняется ба­ланс белого цвета (Е_{R вых} = E_{G вых} = Е_{B вых}).

Удовлетворительное качество цветопередачи телекамер при­кладного и бытового назначения можно получить без применения электронных цветокорректирующих матриц. Для компенсации отсут­ствия отрицательных ветвей спектральных характеристик камеры формы кривых спектральной чувствительности выбирают более узкими, что несколько снижает чувствительность камер.

Рис. 6.9. Структурная схема регулируемой цветокорректирующей матрицы:

1 - формирователи разностных сигналов; 2 – сумматоры

Сохранение равенства видеосигналов Е_R, E_G, E_B при передаче белого цвета и изменении цветовой температуры источника света можно обеспечить, используя в оптическом блоке камеры приводные светофильтры со специально подобранными спектральными характеристиками пропускания, которые приводят спектральное распределение излучения источника света к исходному, т.е. к такому, для которого рассчитывалась цветопередача камеры. При этом цветности всех объектов будут восприниматься камерой как цветности объектов, освещенных источником опорного белого, и, таким образом, их искажения не возникают. Однако при этом может снижаться чувствительность передающих камер.