Система передачи телевизионного сигнала
Изобретение может использоваться в цифровых телевизионных и видеотелефонных системах. Цель изобретения - повышение качества передаваемого изображения путем устранения шумов перегрузки с ограничением и шумов краевого эффекта. Система содержит на передающей стороне блок 1 вычитания, блок 2 квантования, преобразователь 3 кода, сумматор 4, линию 5 задержки (ЛЗ), коммутатор 6, умножитель 7, блок 8 определения предсказанного элемента (БОПЭ), формирователь 9 порогового значения, формирователь 10 управляющего сигна-; ла, формирователь 11 импульсов. На приемной стороне - преобразователь кода, сумматор, ЛЗ, коммутатор, умножитель , блок определения предсказанного элемента, формирователь порогового значения, формирователь управляющего сигнала и формирователь импульсов. Входной видеосигнал, представленный 8-разрядным двоичньм кодом, поступает на блок 1 вычитания , в котором из него вычитается предсказанное значение видеосигнала. i W СП to vj 1Й1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК ц11 4 Н 04 М 7/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3831796/24-09 (22) 25. 12.84 (46) 23.08.86. Бюл. Х 31 (71) Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Н.Г.Харатишвили, Т.А.Векуа, М.Ш.Котия, Б.Г. Гвинджилия и С.В.Гварамадзе (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 1104691, кл. Н 04 N 7/18, 1982. (54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение может использоваться в цифровых телевизионных и видеотелефонных сиСтемах. Цель изобретения — повышение качества передаваемого изображения путем устранения шумов перегрузки с ограничением и
„„SU„„3252974 А1 шумов краевого эффекта. Система содержит на передающей стороне блок 1 вычитания, блок 2 квантования, преобразователь 3 кода, сумматор 4, линию 5 задержки (ЛЗ), коммутатор
6, умножитель 7, блок 8 определения предсказанного элемента (БОПЭ), AopMHpoBBTBJIb 9 порогового значения, формирователь 10 управляющего сигнала, формирователь 11 импульсов. На приемной стороне — преобразователь кода, сумматор, ЛЗ, коммутатор, умножитель, блок определения предсказанного элемента, формирователь порогового значения, формирователь управляющего сигнала и формирователь импульсов. Входной видеосигнал, представленный 8-разрядным двоичным кодом, поступает на блок 1 вычитания, в котором из него вычитается предсказанное значение видеосигнала.
1252974
Предсказанное значение определяется в петле ОС. Полученное раэностное значение квантуется по-нелинейной шкале, что позволяет сократить число уровней квантования, и в коде
Грэя поступает в канал связи. При отсутствии шумов перегрузки и шумов
Изобретение относится к средствам связи и может быть использовано .при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем.
Цель изобретения — повышение качества передаваемого изображения путем устранения шумов перегрузкй с ограничением и шумов краевого эффекта.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема передающей стороны системы; на фиг. 2 — структурная электрическая схема приемной стороны системы; на фиг. 3 — структурная электрическая схема блока определения предсказанного элемента; на фиг . 4 и 5 — фрагменты изображения.
Система содержит на передающей стороне блок 1 вычитания, блок 2 квантования, преобразователь 3 кода, сумматор 4, линию 5 задержки, коммутатор 6, умножитель 7, блок 8 определения предсказанного элемента, формирователь 9 порогового значения, формирователь 10 управляющего сигнала, формирователь 11 импульсов, на приемной стороне — преобразователь
12 кода, сумматор 13, линию 14 задержки, коммутатор 15, умножитель
16, блок 17 определения предсказанного элемента, формирователь 18 порогового значения, формирователь 19 управляющего сигнала, формирователь
20 импульсов.
Блок определения предсказанного элемента содержит первый 21 второй
22, третий 23, четвертый 24, пятый
25 и шестой 26 вычитатели, первый
27, второй 28, третий 29, четвертый
30, пятый 31 и шестой 32 устройства сравнения и блок 33 разрешения. краевого эффекта БОПЭ 8 формирует управляющий сигнал, по которому коммутатор 6 пропускает кодовые комбинации, соотв. предсказанному элементу, B зависимости от характера изображения предсказанными могут оказаться различные элементы. 5 ил.
Система передачи телевизионного сигнала работает следующим образом.
На первый вход блока 1 вычитания подается входной видеосигнал, пред5 ставленный, например, параллельным восьмиразряднымдвоичным кодом (фиг. 1)
В блоке 1 из входного видеосигнала вычитается в случае отсутствия среднеконтрастных и высококонтрастных перепадов изображения задержанное в петле обратной связи на период дискретизации значение видеосигнала °
Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 2 по нелинейной шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения, значительно сократить число уровней квантования. Так, например, при 256 уровнях квантования входного видеосигнала достаточно 16 уровней при нелинейном квантовании разностного сигнала, Квантованное значение разностного сигнала преобразуется для передачи по каналу связи блоком
2 в четырехразрядный код Грея, один разряд которого содержит информацию о знаке разностного сигнала.
Для выполнения арифметических операций в петле обратной связи в
З0 преобразователе 3 кода код Грея образуется в восьмиразрядный двоичный код.
В сумматоре 4 происходит сложение текущего разностного значения с предыдущим отсчетом, задержанным в
З . цифровой линии 5 задержки на период дискретизации и умноженным в умножителе 7.
Однако на выходе цифровой линии
5 задержки в наличии имеются не толь40 ко задержанный на период дискретизации отсчет (элемент) с (фиг, 4 и 5), но и элементы a, b, k, задержанные соответственно на и +1, пс, и — 1 число элементов, и элементы d, е, g, задержанные соответственно Hà 2п +1, с
2п и 2п-2 число элементов (и число элементов в одной строке). 5
Прй отсутствии шумов перегрузки и шумов краевого эффекта на выходе блока 8 образуется управляющий сигнал, который после формирования в формирователе 10 позволяет коммутатору 6 пропустить на выход кодовые комбинации, соответствующие элементу с, В зависимости от характера изображения предсказанными могут оказаться элементы изображения а, Ъ, С или k.
При наличии среднеконтрастных и высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 определения предсказанного элемента, в вычитателях 21 и 22 (фиг. 3) анализируются разности
/a- Ъ|и /Ь -с /соответственно и в зависимости от величины этих разностей, сравниваемых с пороговыми значениями в устройствах 27 и 28 сравнения, в устройстве 30 сравнения дополнительно могут рассматриваться либо результаты сравнения разностей/а-е/и
/е Jls полученных в вычитателях 23 и
24, с пороговыми значениями в устройствах 30 сравнения, либо результаты 30 сравнения разностей/ -Ь/и/Ь-k/, полученных в вычитателях 25 н 26, с поро" говыми значениями в устройствах 31 и 32 сравнения.
Результат анализа блоком 33 разре-g5 шения выдается на формирователь 10.
Если
/Ъ-cl > "„,1, не рассматривая остальные элементы 4р изображения, предсказанным избирается элемент с (фиг. 5, п. 2, 3 и 4).
Если /ц-b / R
/b с/» Rnop p
45 также, не рассматривая остальные элементы изображения, предсказанным избирается элемент С (фиг. 5, п. 5).
Если /о g/ ) R
/Ъ-с/> RÄp
50 то рассматриваются (анализируются) разности /а- е / и /е - d / °
Если
/а-е/ Рп, /е 1/ нор р
55 то предсказанным избирается элемент
Ь (фиг. 4, и. 1 и 5; фиг, 5, п. ). в трех остальных вариантах элемент
1252974 4 а (фиг. 4, п. 2, 3, 6. 7, 8 и 9; фиг. 5, п. 6), Если /> Ь/ (по
/Ь-с! то в этом случае рассматриваются, разности / tI — Ь / и / Ь вЂ” k /.
Если в варианте !
g- b/ R„, /b- k/ п,р, то в блоке 8 вырабатывается управляющий сигнал, который после формирования по длительности в формирователе 10 пропускает на выход коммутатора 6 предсказанный элемент k (фиг. 4, п. 13 и 18). В остальных трех вариантах предсказанным избирается элемент с (фиг. 4, п. 10, 11, 12, 14, 15, 16 и 17; фиг. 5, и. 1, 4, 5 и 8).
Рассмотрим конкретный пример работы адаптивного предсказателя, разбирая фрагмент изображения, приведенный на фиг. 5, п. 7.
Предсказание текущего элемента X по предыдущему элементу с непременно влечет за собой возникновение искажений типа перегрузки по крутизне с ограничением, в то время как в случае применения указанного алгоритма предсказания текущий элемент Х предсказывается элементом Ь, находящимся на том же яркостном участке изображения, и, следовательно, возможность возникновения искажений типа перегрузки по крутизне при передаче таких участков изображений исключена.
Кроме того, указанный алгорйтм предсказания дает возможность уменьшения шумов краевого эффекта и шумов перегрузки при передаче наиболее часто встречающихся фрагментов изображения (фиг. 4, п. 1, фиг. 5, п. 7 и т.д.), а вероятность появления тех случаев (фиг. 4, п. 4 и 5; фиг. 5, п. 4 и 5), когда данный алгоритм предсказания не уменьшает подобные шумы, очень мала .и для больmего класса изображений не превышает 10-20Х.
Формирователь 9 предназначен для установления разных пороговых значений, в зависимости от ожидаемого характера искажений (краевой эффект, возникающий при передаче среднеконтрастных перепадов изображений или перегрузки по крутизне с ограничением возникающих при передаче высоко5 12529 контрастных перепадов иэображений), Изменение порогового значения осуществляется на осноне информации (соответстнующая разность предыдущей строки), поступающей на формирователь 9 с вычитателя 21 (фиг. 3), т.е. на вход формирователя 9 поступают значения /а -Ь / (фиг. 4 и 5).
В том случае, если/а-Ь/ g „ g/q где (— максимальный уровень кван- 1О
М тования, h — максимальный шаг квантования), то формирователь 9 выцает пороговое значение R„ = (+ Ь/g (или ближайшее число, представленное в виде 2, где п — целое положи- 15 тельное число), так как н этом случае, учитывая корреляционные связи между соседними элементами изображения, ожидается возникновение искаже- ний типа перегрузки по крутизне с 20 ограничением (т. е. X - -x „ с большой вероятностью больше велйчины 3 n/> ) .
Если (ц /а - Ь/- т, где Y> — максимальный Н -й уровень квантования и в зависимости от характера квантователя может принимать разные значения), то формирователь 9 выдает порогоY +Y н-j й-j+ù Ь и-3+61 все значение 2 2 (или ближайшее число, представленное в виде 2, где rn — целое положительное число, так как в этом случае, учитывая корреляционные связи между соседними элементами изображе35 ния, ожидается возникновение искажения типа краевого эффекта. Кроме того, выбор пороговых значений к и К „ „ но многом обуславпор t op q 40 пинает эффективйость устранения шумов краевого эффекта и шумов перегрузки и они будут иметь разные значения для разных шкал квантования. Например, при V„ = 93; 6 = 20; йр„ = 47 (или m = 6,2 = 64). На приемной стороне в преорразователь 12 кода поступает разностный сигнал. В преобразователе 12 этот 50 разностный сигнал, представленный в коде Грея, преобразуется в восьмиразрядный двоичный код. Работа остальных блокон приемной стороны системы не отличается от работы цепи обратной связи передающей стороны системы. Выходной цифровой видеосигнал снимается с выхода сумматора 13. 74 Формула изобретения Система передачи телевизионного сигнала, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные блок вычитания, блок квантования, преобразователь кода, сумматор и линию задержки, последовательно соединенные формирователь управляющего сигнала и коммутатор, а также умножитель, выход которого соединен с вторыми входами блока вычитания и сумматора, а на приемной стороне — последовательно соединенные преобразователь кода и сумматор, последовательно соединенные формирователь управляющего сигнала и коммутатор, а также умножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения качества передаваемого изображения. путем устранения шумов перегрузки с ограничением и шумов краевого эффекта, на передающей стороне введены блок определения предсказанного элемента, формирователь порогового значения и формирователь импульсов, вход которого является входом импульсон дискретизации, а выход соединен с вторым входом линии задержки и первым входом формирователя управляющего сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока определения предсказанного элемента, второй выход которого соединен через формирователь порогового значения с первым входом блока определения предсказанного элемента, второй, третий и четвертый входы которого соединены с первым, вторым и третьим выходами линии задержки, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы которой соединены с объединенными вторым, третьим, четвертым и пятым входами коммутатора и пятым, шестым, седьмым и восьмым входами блока определения предсказанного элемента, при этом вход умножителя соединен с выходом коммутатора, вход блока вычитания является входом, а выход блока квантования выходом информационного сигнала, а на приемкой стороне введены блок определения предсказанного элемента, формиронатель порогового значения и формирователь импульсов, вход которого является входом импульсов дискретизации, а выход которого 1252974 соединен с первыми входами формирователя управляющего сигнала и линии задержки, второй вход которой соединен с выходом сумматора и является выходом системы, причем первый, второй и третий выходы линий задержки соединены с первым, вторым и третьим входами блока определения предсказанного элемента, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого объе- 10 динены с вторым, третьим, четвертым и пятыми входами коммутатора и соединены с четвертым, пятью, шестым и седьмым выходами линии задержки, восьмой вход блока определения предсказанного элемента соединен с выходом формирователя порогового значения, вход которого соединен с- первым выходом блока определения предсказанного элемента, второй выход которого соединен с вторым входом формирователя управляющего сигнала, при этом выход коммутатора соединен с входом умножителя. ! 1252974 и ь н ф 4/ Фф ЕФЬ4k С ФХ ° в ° ° ° с х,бб 4 ° ° 4 4 Ь е,р у ° ° ° ° а Ь е ь и В ° 4 ° с х : КВ 9 4 ° е у 4 ° а Ь 4 ° ° Ф с к ° ° ° ° е, я ° ° ° ° ° ° ° с х М и ; 1 Ь к,: ° ° ° t8 Ь k с ° 4 ° ° с х ° ° ° 4 е / ф У Ф ° х Ь ° ° ° с х ° °.е У Заказ 4633/59 - Тираж 624 Подписное ул. Проектная, 4 Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, Э ° ° ° ° d с.,р у " ТФ 4 Ф® е Ь ° ° е ° ° е в ° 2 ° ° d c ° ° 4 ° У ° ° Ь k Ф ° х _#_ 6 °, ч ч, е .у Ь с > ° ° ° ° d r У у ° ° ° ° е Ь k В ° ° Ф Ф е у ° 4 с х
