Устройство для контроля низкочастотных помех в сигнале изображения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПОМЕХ В СИГНАЛЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее блок фиксации уровня и синхроселектор,, входы :которых объединены и являются входом, устройства, а также последовательно соединенные фильтр, переключатель допуска, усилитель и блок сравнения с допуском, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей устройства для контроля сигнала изображения путем обеспечения дополнительного контроля несинхронных низкочастотных помех, а также повышения достоверности контроля видеосигнала при наличии синхронных и несинхронных псилех, в него введены коммутатор и блок запоминания отсчетов , включенные последовательно между выходом блока фиксации уровня и входом фильтра, а также источник напряжения сравнения, компаратор, блок ограничения частоты повторения управляющих импульсов и блок выделения моментов времени фиксации уровня, включенные последовательно, причем второй вход компаратора соединен с выходом усилителя, выхоД блока вы (Л деления моментов времени фиксация уровня соединен с управляющим входом блока фиксации уровня, первый выход синхроселектора соедииен с управляющим входом коммутатора, а второй выход синхроселектора - с вторым входом блока вьщеления моментов времени фиксации уровня. 00 а: 05 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

Н 04 Ы 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3513089/18-09 (22) 12 ° 11 82 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) Ю.М. Боловинцев (53) 621 ° 397.3(088.8) (56) 1. Кривошеев М.И. Основы ТВ измерений. N., Связь, 1976, е.199.

2. Авторское свидетельство СССР

В 313315, кл. Н 04 N 7/02, 1971.

3. Плаксюк С.Г. Измерение фоновой помехи в видеоканале. - Электросвязь, 1974, Р 3, с. 61-63. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПОМЕХ В СИГНАЛЕ

ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее блок фиксации уровня и синхроселектор, входы

;которых объединены и являются входом устройства, а также последовательно соединенные фильтр, переключатель, допуска, усилитель и блок сравнения с допуском, выход которого является выходом устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства для контроля сигнала изображения путем обеспечения дополнительного контроля несинхронных низкочастотных помех, а также повышения достоверности контроля видеосигнала при наличии синхронных и несинхронных помех, в него введены коммутатор и блок запоминания отсчетов, включенные последовательно между выходом блока фиксации уровня и входом фильтра, а также источник напряжения сравнения, компаратор, блок ограничения частоты повторения управляющих импульсов и блок выделения моментов времени фиксации уровня, включенные последовательно, причем второй вход компаратора соединен с выходом усилителя, выход блока выЗ деления моментов времени фиксации уровня соединен с управляющим входом блока фиксации уровня, первый С выход синхроселектора соединен с управляющим входом коммутатора, а второй выход синхроселектора - с вторым входом блока выделения моментов времени фиксации уровня.

1078669

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) контрольно-измерительной технике и манжет быть использовано при построении автоматических устройств, .предназначенных для осуществления контроля либо измерения 5 уровня помех в каналах изображения, который определяется по уровню помех, присутствукщих в сигнале иэображения, а также прй построении, автома.тизированных систем контроля и измерений TB каналов.

Известно устройство контроля низкочастотных помех в ТВ, основанное на анализе црохождения испытательных сигналов в канале изображения, содержащее подключенный к входу первый коммутатор, соединенный с последовательно включенными дифференциальным усилителем и вторьэа коммутатором, при этом к другим входам коммутатора подключены блок восстанов- 20 леиия постоянной составляющей и блок программы измерительного цикла.

Данное устройство обеспечивает выделение низкочастотных помех при Формировании с помощью первого и второ- 25 го коммутаторов определенной структуры соединений блоков, при этом появляется возможность выделения либо адцитивной, либо.мультипликативной составляющей низкочастотных помех11). 3Q

Недостатком указанного устройства является то, что оно обеспечивает конт оль уровня низкочастотных помех только на сигнале .определенной

Формы например на периодических ис- 35 пытательных сигналах, поскольку использование изменяемых сигналов изображения снижает точность измерений эа счет невозможности обеспечения точного вычитания двух сигналов в дифференциальном каскаде во всей полосе частот TB сигнала.

Известно также устройство контроля уровня низкочастотной помехи, содержащее блок выделения низкочастотной помехи с преобразователем р45 переменного напряжения и постоянное, индикаторы аддитивной и мультипликативной помех, а также блок фиксации уровня, соединенный с коммутатором, включенным между преобразователем 50 переменного напряжения в постоянное и индикатором аддитивной .и мультипликативной помех 523.

Однако данное устройство также не позволяет определять уровень помех при произвольных сигналах и, кроме того, непосредственно определять суммарные низкочастотные искажения, которые в то же время, как правило, нормируются для ТВ каналов. . 60

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля низкочастотных помех в сигнале изображения, содержащее блок"фиксации уровня и 65 синхроселектор, входы которых объединены и являются входом устройства, а также последовательно соединенные фильтр, переключатель допуска, усилитель и блок сравнения с допуском, выход которого является выходом устройства (3).

Недостаток известного устройства заключается в том, что измерения и контроль низкочастотных помех в сигнале изображения могут производиться только на сигнале, соответствующем неподвижному изображению. В противном случае уровень ограничения (выполняется в ограничителе синхроимпульсов) в зависимости от сюжета иэображения изменяется, что приводит к дополнительной модуляции размаха синхроимпульсов после ограничителя и искажает результат измерения 13 ).

Однако известное устройство также .ограничивается воэможностью контроля лишь синхронных низкочастотных помех.

Действительно, при несинхронной помехе при контроле, например, мультипликативной составляющей ниэкочасто1.ной помехи от одного момеита фиксации уровня к другому фаза несин-. хронной помехи непрерывно смещается, что вызывает появление на выходе схемы фиксации дополнительных пере- падов на величину, соответствукщую разности уровней несинхронной помехи между моментом времени, сопутству-, ющим предыдущей фиксации уровня, и моментом времени, .сопутствующим последующему моменту фиксации. Появляющийся при этом дополнительный перепад напряжения после блока фиксации уровня будет существовать до оиедующего момента времени фиксации уровня. Гаким образом, сигнал, выделяемый после усиления, представляет собой прерывистый (ломаный) низкочас- . тотный фон, перепады напряжения которого случайным образом изменяются в положительном и отрицательном направлениях, а общий размах низкочастотного сигнала возрастает. Последнее приводит к появлению дополнительной существенной погрешности.

В реальных ТВ каналах и ТВ аппаратуре наряду с синхронными возникают также несинхронные помехи, которые по всем ймеющимся регламентам должны определяться и контролироваться не только"при передаче неподвижных сюжетов изображения, например при тест-таблицах, но и непосредственно в процессе передачи программна.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства для контроля сигнала иэображения путем обеспечения дополнительного контроля несинхронных низкочастотных помех, а также повышение дос товерности контроля видеосигнала при наличии синхронных и несинхронных помех.

1078669

Поставленная цель достигается Переключатель 6 допуска содержит тем, что в устройство для контроля делитель из резисторов 19,19-1, 19-2 низкочастотных помех в сигнале и 19-3, а также переключатель 20, изображения, содержащее блок фикса- управляемый либо вручную, либо дисции уровня и синхроселектор, входы танционно. Блок 8 сравнения с допускоторых объединены и являются входом 5 ком содержит пиковый детектор 21, устройства, а также последовательно соединенный с высокоомным каскадом соединенные фильтр, переключатель 22, подключенным непосредственно к допуска, усилитель и блок сравнения компаратору 23, к другому входу кос допуском, выход которого является торого подключен источник 24 напрявыходом устройства, введены комму- 10 жения сравнения, выполняемый либо татор и блок запоминания отсчетов,, на основе стабилитрона 25 (при абвключенные последовательно между вы- солютном измерении или контроле абсо" ходом блока фиксации уровня и входом лютного уровня помех), либо на основе фильтра, а также источник напряжения выделителя 26 опорного белого сравнения, компаратор, блок ограниче-15 импульса. ния частоты повторения управляющих Выход усилителя 7 подключен к перимпульсов и блок выделения моментов вому входу компаратора 9, выполненвремени фиксации уровня, включенные . ного на базе дифференциального усипоследовательно, причем второй вход лителя 27 Поскольку на входе дифкомпаратора соединен с выходом уси- 0 ференциального усилителя 27 содержитлителя, выход блока выделения момен» ся рС-цепь 28-1 и 28-2, не пропускатов времени фиксации уровня соединен ющая постоянную составляющую, источ" с управляющим входом блока фиксации ник 10 напряжения сравнения заземлен.

УРовНЯ, пеРвый вхоД синхРоселектоРа Блок 11 ограничения частоты повторесоеДинен с УправлЯющим входом коммУ- ния управляющих импульсов состоит из татора, а втоРой выход синхроселек- Включенного на его входе элемента 29 тора — с вторым входом блока выделе- совпадений, выход которого соединен ния моментов времени фиксации уровня. со ждущим мультивибратором 30, выход на фиг. 1 представлена структур- которого через. ждущий мультивибраная электрическая схема предлагаемо- тор 31 соединен с другим входом элего T o T ; на фиг. 2 — электри- 30 мента 29 совпадений. Одновременно ческая схема коммутатора, блока за- выход блока 11 соединен с первым поминания отсчетов, переключателя входом элемента 32 совпадений выдедопуска, блока сравнения с допуском, леиия моментов времени фиксации компаратора, блока ограничения час- уровня, другой выход которого соедитоты повторения управляющих импуль- 35 .нен а вторым выходом синхроселекто- сов и блока выделения моментов вре- ра 2. Выход элемента 32 совпадений .мени фиксации уровня; на фиг. 3 — через инвертор 33 соединен с блоком принципиальная электрическая схема 1 фиксации уровня. блока фиксации уровня; на фиг. 4 - Блок 1 Фиксации уровня (фиг. 3) диаграммы напряжений, поясняющие 40 содержит эмиттерный повторитель на основе транзистора 34 составной устройство для контроля низкочас- эмиттерный повторитель на транзистототных помех в сигнале изображения рах 35 и 36, конденсатор 37 привяв" содержит блок 1 фиксации уровня, ки и ключевой каскад 38. К управлясинхроселектор 2, коммутатор 3, блок 45 ющим входам ключевого каскада 38 подключена вторичная обмотка транспереключатель 6 допуска, усилитель 7, форматора 39, по первичной обмотке блок 8 сравнения с допуском, компа- соединенного с усилителем на транратор, источник

9 источник 10 напряжения срав- эисторе 40. К конденсатору 37 приой вязки подключен истоковый составно повторения управляющих импульсов и повторитель на .полевых транзисторах блок 12 выделения моментов времени фиксации уровня. Устройство работает следующим ОбКоммутатор 3 (фиг. 2) включает разом эмиттерный повторитель на транзисто- На вход синхроселектора 2. (Фиг.l) ре 13, ключевой каскад 14, к управ- 5 и на .вход блока 1 фиксации уровня ляющим входам которого подключена поступает полный сигнал изображения . вторичная обмотка трансформатора 15, (фиг. 4а),искаженный в общем случае первичная обмотка которого подключе- низкочастотной помехой, которая про на к импульсному усилителю на ба- является на сигнале, например, в зе транзистора 16. Выход коммутатора 60 виде искривления уровней гасящих им3 (ключевого каскада 14) соединен с пульсов 43 или синхроимпульсов 44 запоминающим конденсатором 17 бло- (фиг. 4а). На сигнале подвижного

К а 4 запоминания отсчетов. Запомина- изображения область сигнала 45 изобющий конденсатор 17 подключен к входу ражения в зависимости от заполиени я высокоомного каскада 18. 65 изменяет постоянную составляющую сиг-.

1078669 нала в целом (фиг. 4а) . Устранение влияния постоянной составляющей на результат контроля низкочастотной помехи достигается путем реализации операции Фиксации уровня сигнала иэображения, например по уровню скм хроимпульсов 44, проводимой один раз в поле. При такой частоте фиксации низкочастотные помехи, имеющие частотный диапазон 50 Гц (частота сетевого напряжения) н вьые, не убкра- 10 ются блоком 1 фиксации уровня. Далее исключение влияния сюжета изображения на результат контроля достигается за счет временного стробирования сигнала изображения по интервалам 15 строчных гасящих импульсов. На

Фкг. 4б изображена строчная осциллограмма сигнала изображения для одного интервала времени и строчная осциллограмма для другого интервала времени. Различие в уровнях площадок строчных гасящих импульсов cLV определяется величиной низкочастотных помех при условии, что предварительно была произведена фиксация уровня сигнала изображения.

Принцип формирования импульсов фиксации. заключается в следукщем.

После фильтра переключателя допуска и усилителя снимается выделенная низкочастотная помеха, которая далее поступает в цепь обратной связи, включающей компаратор 9, а также бло:. : 11 и 12. Благодаря включению данной совокупности-элементов достигается новый положительный эффект возможность работы с несинхронной низкочастотной помехой, поскольку данная совокупность обеспечивает. автоматическое слежение за определенным фиксированным уровнем ниэкочас- 40 тотной помехи и в этот момент времени формирует импульс фиксации. Таким образом, импульсы фиксации перемещаются синхронно с низкочастотной помехой, т.е. автоматически след т 45 эа фазой этого сигнала. Такое авто- о матическое слежение позволяет принципиально производить фиксацию в мо» менты времени, когда низкочастотная помеха достигает один и тот же уровень. При этом низкочастотная помеха блоком 1 фиксации уровня не устраняется, а влияние постоянной составляющей сигнала исключается. . Кроме того, в зависимости от формы низкочастотной помехи, например при наличии более высоких гармоник, моменты фиксации уровней сигнала иэоб- . ражения возникают чаще, чем 1 раэ в .поле, что, в свою очередь, повышает достоверность контроля, поскольку . в Ьольшей степени устраняется влияние постоянной составляющей сигнала изображения на результат контроля.

Более подробно процесс формирования импульсов фиксации юассмотвен" ниже. 65

Итак, после Фиксации уровня сигнала йэображения указанным путем в коммутаторе 3 производится стробирование сигнала по уровню строчных гасящих импульсов сигналов (фнг.4s).

В результате стробирования возникает амплитудно-импульсная модуляция и формируется сигнал (фиг. 4г), который подается на блок 4 запоминания отсчетов (фиг. 1), выполняющий совместно с коммутатором 3 функции уп« равляемого пикового детектора.

На выходе блока 4 запоминания отсчетов формируется сигнал (на фиг,4г изображен пунктирной линией), представляющий собой ступенчатую аппроксимацию низкочастотной помехи, со держащейся в входном скгнале. Далее сигнал подается на фильтр 5 (фиг.l), обеспечивающий формирование требуемой для контроля полосы частот.

Затем включается переключатель 6 допуска, обеспечивающий помимо установки необходимого уровня срабатывания устройства при реализации операций контроля также приведение сигнала к одному уровню, соответствующему чувствительности к динамическому диапазону усилителя 7. С выхода усилителя 7 снимается сигнал низко- частотной помехи (фиг. 4д), изображенный в масштабе кадровой осциллограммы. Далее производится операция контроля, выполняемая в блоке 8 сравнения с допуском (Фиг. 1), в котором сравнение производится с опорным уровнем (фиг. 2), результаты контроля выдаются на выход. Одновременно сигнал (фиг. 4д) поступает в цепь обратной связи для формирования импульсов фиксации уровня сигнала изображения. В компараторе 9 (фиг. 1) осуществляется сравнение сигнала низкочастотной помехи с формированным уровнем, например с уровнем, соответствующим известному среднему уровню сигнала {фиг. 4д), который задается источником 10 напряжения сравнения {фиг. 1). В этом случае на выходе компаратора 9 формируется сигнал (фиг. 4е). Далее в блоке 11 ограничения частоты повторения управляющих импульсов (Фкг. 1) производится формирование импульсов (Фиг. 4ж) определяющих временное местонахождение импульсов фиксации.

Кроме того, Формируются импульсы запрета (Фиг . 4з), которые на интервале времени своего существования исключают повторное появление импульсов, определяющих временное местоположение импульсов фиксации.

Целесообразность включения блока

11 (фиг. 1) обусловлена тем, что в ,случре отсутствия в входном сигнале низкочастотных помех на выходе усилителя 7 могут существовать некото рые флуктуаций напряжения кз-за

1078669 высокой чувствительности устройства в целом. Поэтому вследствие высокой чувствительности компаратора 9 на его выходе появляются соответствующие высокочастотные перепады напряжения, которые вызовут частое сраба- 5 тывание блока 1 фиксации уровня и, следовательно, усиление степени обратной связи, что может привести к жесткому режиму возбуждения устройства. Для устранения данного эффекта )О на некоторый интервал времени (фиг. 4э), следукщий непосредственно после импульсов фиксации уровня (фиг. 4ж), цепь обратной связи полностью отключается. Эту функцию выполняет блок 11 ограничения частоты повторения управляющих импульсов (фиг. 1).

Далее сигнал {фиг. 4ж) в блоке 12 выделения моментов времени фиксации уровня осуществляет стробирование импульсов интервалов привязки уровня (фиг. 4и), сформированных синхроселектором 2. В результате в мОменты времени существования сигнала

25 (фиг. 4ж), являющегося синхронным по отношению к сигналу изображения и строчным импульсом, происходит выделение одного или нескольких синфаэных с выходным сигналом импульсов фиксации уровня (фиг. 4к) ° Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется выделение импульсов привязки, которые следят за формой и частотой сигнала низкочастотных помех, и расширяются функциональные 35 возможности контроля в процессе передачи ТВ программ как синхронных низкочастотных помех, так и несинхронных, тем -самым одновременно повышается достоверность контроля при 4О наличии в каналах и сигналах иэображения синхронных и несинхронных по1 мех.

Блоки устройства (фиг. 2) работают следующим образом.

С помощью импульсов стробирования на задней площадке строчных гасящих импульсов, подаваемых на импульсный усилитель на транзисторе 16 и трансформатор 15, производится временная 50 селекция входного сигнала на ключевом каскаде 14. Выходные импульсы . запоминаются на запоминающем конденсаторе 12, с которого снимаются через высокоомный каскад 18 ° Сигнал 55 после фильтра (выполняется на основе активных РС -схем) поступает на резисторы 19-2, 19-1 и 19-3. Величина допуска изменяется переключателем 20.

В блоке 8 сравнения с допускЬм . 6() усиленный сигнал запоминается пиковым детектором 21. Постоянное напряжение чвреэ высокоомный каскад 22 подает. ся на первый вход компаратора 23, на другой вход которого подается напряжение от источника 24 напряжения сравнения. Здесь возможны два варианта подключения сигнала: либо от стабилизированного напряжения (на стабилитроне 25) при контроле абсолютногО уровня помех, либо от выделителя 26 опорного белого импульса.

Выделитель 26 из входного сигнала стробирует и запоминает размах белого импульса, а затем фиксированную часть этого напряжения подает на компаратор 23.

С выхода усилителя 7 выделенный сигнал низкочастотной помехи через

gc-цепь 28-1 и 28-2, снимающую постоянную составляющую, поступает на вход компаратора 9. Поскольку средний уровень помехи равен О, то источник 10 напряжения сравнения заэемля.— ется.

С выхода компаратора 9 сигнал поступает на элемент 29 совпадений, выходной сигнал которого запускает ждущий мультивибратор 30 (формируется сигнал на фиг 4ж), далее запускается другой ждущий мультивибратор

31 (фиг. 2), вырабатывающий сигнал (Фнг. 4з), который и отключает на время формирования его цепь обратной связи. В блоке 12 (фиг. 1) с помощью элемента 32 совпадений сигнал (фиг. 4ж) стробирует сигнал(фн".4и) синхроселектора 2, в результате чего сигнал (фиг. 4к) поступает на уп- . равляющий вход блока 1 фиксации . уровня.

В блоке 1 фиксации уровня (Фиг. 3) входной сигнал через транзисторы

34-36, обеспечивающие низкое выходное сопротивление, поступает на цепь привязки, состоящую иэ конденсатора

37 привязки и ключевого каскада 38, который управляется с помощью тран» зистора 40 ° Через составной истоковый повторитель на полевых транзисторах 41 и 42 сигнал с фиксированным уровнем в моменты времени одинаковoro уровня низкочастотной помехи произвольного состава поступает на выход блока 1.

Предлагаемое устройство обеспечивает динамическое слежение в процессе передачи. сигнала подвижного изображения за характером изменения низкочастотной помехи по форме, размаху и времени.с последующим формированием импульсов фиксации уровня сигнала иэображения таким об1 азом, что в отличке от известных устройств моменты воемени фиксации уровня приходятся на один и тот же участок динамического диапазона низкочастотной помехи.

Технико-зкономический. эффект от применения изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства, что позволяет соэдать автоматизированные системы контI 1078б69

10 роля передачи ТВ программ с более полным набором выполняемых Функций, в частности контроля параметров, и повысить достоверность контроля при наличии в сигнале синхронных и несинхронных низкочастотных помех.

Все это повышает эффективность контроля и приводит к соответствующемуповышению качества ТВ вещания.

1078669

1078669 1 ii!1 фиг. 4

Составитель H. Сорокопуд

Редактор И Рачкулинец Техред B. далекорей КорректоР А, Эцмокосов

Заказ 988/55 Тираж 635 Цодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 филиал..ЛПП Патент !, r. Ужгород, ул. Проектйая, 4