Система передачи телевизионного сигнала

 

Изобретение является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1104691 и обеспечивает повышение качества передачи телевизионного сигнала. На передающей стороне в блоке 2 вычитания из входного параллельного восьмиразрядного двоичного кода, задержанного блоком 1 задержки , вычитается задержанное в петле ОС на период дискретизации значение видеосигнала. Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 квантования по нелинейной шкале и кодируется кодом Грея. Один разряд кода Грея содержит информацию о зн &ке разностного сигнала . При отсут ствии шумов перегрузки сигнал с блока 3 квантования через коммутатор 10 поступает в канал связи. При наличии высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 обнаружения перегрузки по крутизне при анализе истинных значений видеосигнала определяются характер перегрузки и величина ожидаемого значения шума перегрузки. Соответствующий сигнал поступает на формирователь управляющего сигнала (ФУС) 9. На ФУС 9 поступает также предсказанный сигнал , сформированный в петле ОС (с помощью преобразователя 4 кода, сумматора 5, блока 6 задержки и умножителя 7 . С ФУС 9 сигнал определенной формы и длительности поступает на коммутатор 10. В зависимости от характера перегрузки (распространяющаяся или нераспространяющаяся) через коммутатор 10 проходят либо только инвертированные инвертором 11 значения кодированных разностных сигналов , либо добавляются значения,сформированные блоком 12 формирования разностного сигнала и блоком 13 квантования . В результате при любом характере перегрузки в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраическая сумма которых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диапазона входного сигнала. На приемной стороне вьщеляются сигнал о наличии перегрузки и признак характера перегрузки. 4 ил. i (Л CZ N9 4ik N9 ;О ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 04 N 7 18

°, з, I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1104691 (21) 3880172/24-09 (22) 01.04.85 (46) 15. 12.86. Бюл. № 46 (71) Грузинский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Н.Г.Харатишвили„ Т.A.Векуа, М.Ш.Котия и Б.Г.Гвинджилия (53) 621.397.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1104691, кл. Н 04 N 7/18, 1982. (54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

f (57) Изобретение является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1104691 и обеспечивает повышение качества передачи телевизионного сигнала. На передающей стороне в блоке 2 вычитания из входного параллельного восьмиразрядного двоичного кода, задержанного блоком 1 задержки, вычитается задержанное в петле

ОС на период дискретизации значение видеосигнала. Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 квантования по нелинейной шкале и кодируется кодом

Грея. Один разряд кода Грея содержит информацию -о знаке разностного сигнала. При отсутствии шумов перегрузки сигнал с блока 3 квантования через коммутатор 10 поступает в канал

„„SU„„1277429 А 2 связи. При наличии высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 обнаружения перегрузки по крутизне при анализе истинных значений видеосигНала определяются характер перегрузки и величина ожидаемого значения шума перегрузки. Соответствующий сигнал поступает на формирователь управляющего сигнала (ФУС) 9. На ФУС 9 поступает также предсказанный сигнал, сформированный в петле ОС Ic помощью преобразователя 4 кода, сумматора 5, блока 6 задержки и умножителя 7. С ФУС 9 сигнал определенной формы и длительности поступает на коммутатор 10. В зависимости от ха- ® рактера перегрузки (распространяющая- Щ ся или нераспространяющаяся) через коммутатор 10 проходят либо только (, инвертированные инвертором 11 значения кодированных разностных сигна- Я лов, либо добавляются значения, сформированные блоком 12 формирования раэностного сигнала и блоком 13 квантования. В результате при любом характере перегрузки в канал связи передаются такие значения раэностных сигналов, алгебраическая сумма кьто, ых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диа- C© пазона входного сигнала. На приемной стороне выделяются сигнал о наличии перегрузки и признак характера перегрузки. 4 ил.

1 12

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано при создании цифровых телевизионных и видеотелефонных систем.

Цель изобретения — повышение качества передачи телевизионного сигнала.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема передающей час— ти системы передачи телевизионного сигнала, на фиг. 2 — то же, приемной части системы передачи телевиэионного сигнала," на фиг. 3 — шкала квантования, на фиг. 4 — схема блока обна— ружения перегрузки по крутизне.

Передающая часть системы передачи телевизионного сигнала (фиг. 1) содержит второй блок 1 задержки, блок

2 вычитания, блок 3 квантования, преобразователь 4 кода, сумматор 5, первый блок 6 задержки, умножитель

7, блок 8 обнаружения перегрузки по крутизне, формирователь 9 управляющего сигнала, коммутатор 10, инвертор

11, блок 12 формирования разностного сигнала, дополнительный блок 13 квантования.

Приемная часть системы передачи телевизионного сигнала (фиг. 2) содержит преобразователь 14 кода, второй блок 15 задержки, коммутатор 16, сумматора 17, первый блок 18 задержки, умножитель 19, блок 20 обнаружения перегрузок по крутизне, формирователь 21 управляющего сигнала, блок

22 сумматоров, дополнительный блок

23 сумматоров, инвертор 24, дополнительный коммутатор 25.

Блок 8, обнаружения перегрузки по крутизне (фиг. 4) содвржит регистр

26 сдвига, первый, второй и третий вьтчитатели 27 — 29, первый, второй и третий блоки 30-32 сравнения .

На первый вход блока 2 вычитания через второй блок 1 задержки подает— ся входной видеосигнал, представленный, например, параллельным восьмиразрядным двоичным кодом. В блоке 2 иэ входного видеосигнала вычитается задержанное в петле обратной связи, например, на период дискретизации, значение видеосигнала. Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 по не— линейном шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения, значительно сократить число уровней квантования.

Квантованное значение разностного сигнала преобразуется для передачи

77429 2 по каналу связи блоком 3 в четырехраэрядный код Грея, один разряд которого содержит информацию о знаке разностного сигнала. Для выпол5 нения арифметических операций в пет ле обратной связи в преобразователе

4 код Грея пр e06pà з у ется в вос ьмиразрядный двоичный код.

В сумматоре 5 происходит сложение текущего разностного значения с предыдущем отсчетом, задержанным в первом блоке 6 задержки и умноженным в умножителе 7. При отсутствии шумов перегрузки сигнал формирователя 9 позволяет коммутатору 10 пропускать на выход кодовые комбинации, поступающие с блока 3. При наличии высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 происходит обнаруже2О ние перегрузки по крутизне и определение величины ожидаемого значения шума перегрузки.

В блоке 8 анализируются истинные значения входного видеосигнала. При

25 превышении ошибкой предсказания, полученной в блоке 8, значения максимального уровня квантования блока

3 на величину, равную половине максимального шага квантования, и при распространении шума перегрузки по крутизне на несколько отсчетов, в блоке 8 формируется сигнал о наличии и величине (в долях числа отсчетов) ожидаемой перегрузки по крутиз35 не который поступает в формирователь 9 управляющего сигнала.

В формирователь 9 поступает также предсказанный сигнал с выхода умножителя 7. Если с выхода блока 8

40 поступает сигнал о наличии и величине ожидаемой распространяющейся перегрузки по крутизне и одновременно предсказанный сигнал, поступающий с умножителя 7, удовлетворяет одно

45 из двух условии

К пР. где Х„, — предсказанный сигнал, Х вЂ” максимальное значение макс

50 входного видеосигнала, максимальный уровень квантования, то формирователь 9 выдает сигнал управления соответствующей формы и длительности (в соответствии с величиной распространяющихся шумов пере— грузки в долях числа отсчетов). Комг мутатор 10 пропускает на выход передающей стороны системы инвертироз 12774 ванные 3 нлчения раз ностHblx сиг}{ялов поступающих с инвертора 11. Очевидно, что первый из этих разностных сигналов будет соответствовать максимальному уровню квантования с по—

$ ложительным или отрицательным з наком в зависимости от знака перепада.

Второй блок 1 задержки задерживает входной сигнал с целью получения разностного сигнала после анализа истинных значений видеосигнала, т.е. после обнаружения в блоке 8 ожидаемого шума перегрузки по крутизне. Таким образом, при наличии распространяющейся перегрузки по крутиз- 15 не в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраическая сумма которых с предсказанными значенчями выходит за пределы динамического диапазона входного видеосигнала (при 256 уровнях квантования эта сумма будет или отрицательна или больше числа 255) . Это обстоятельство лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых комбина- д$ ций, соответствующих перегрузке по крутизне.

Принятый разностный сигнал, представленный в коде Грея, преобразуется в преобразователе 14 в восьмиразрядный двоичный код и поступает на блок 20 обнаружения перегрузки по крутизне. В блоке 20 сравниваются поступающие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные значения сигнала. Если алгебраические

3$ суммы этих значений выходят за пределы динамического диапазона входного сигнала, то блок 20 выдает сигнал о наличии перегрузки.

Величина распространяющейся перегрузки в долях числа отсчетов определяется путем анализа кодовых комбинаций, соответствующих перегрузке, т.е. анализа числа кодовых комбинаций, соответствующих максимальному уровню квантования.

По сигналу блока 20 в формирователе 21 формируется сигнал управления определенной формы и длительности. В этот момент в блок 22 сумматоров поступают с первого выхода блока 20 и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинаций раз ностного сигнала, соответ$$ ствующих распространяющейся перегрузке (числа этих значений определяются величиной пер егруз ки), далее до29 4 бавляется сигнал о знаке и пропускается на выход коммутатора 16 по сигналу формирователя 21.

Управляющий сигнал после этого приравнивает к нулю определенное чис— ло разностных сигналов, число которых определяется соотношением

K ныл 1пер где Ипер — ве ичина перегрузки по крутизне в долях числа отсчетов, опредсля емая выражением

N =-+ Х ) Y

Х к ее у вк (V

N где Х вЂ” значение входного видеовк сигнала.

При этом величина N ð округляется до ближайшего большего целого числа. Таким образом, в случае отсутствия перегрузки по крутизне сигнал с выхода преобразователя 14 через второй блок 15 задержки, который осущестВляет задержку входного сигнала на величину, необходимую для анализа разностных сигналов, и коммутатор 16 поступает на вход сумматора 17, в котором он суммируется со значением предсказанного отсчета, например, со значением предыдущего отсчета видеосигнала, и далее через первый блок 18 задержки и умножитель 19 поступает на выход системы.

При наличии распространяющейся перегрузки по крутизне сигнал на второй вход сумматора 17 поступает через коммутатор 16 с выхода блока

22 сумматоров,в котором вычисляется значение входного сигнала, причем определенное число разностных сигналов приравнивается к нулю.

При наличии нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, т.е, шумов перегрузки по крутизне, возникающих при передаче высококонтрастных перепадов изображения с длительностью в один элемент, в блоке 8 происходит обнаружение таких перегрузок. Алгоритм обнаружения заключается в том, что при наличии подобных перегрузок разностные сигналы, полученные в блоке 8, имеют следующую последовательность и величину и+ 1 в.кл + вк-н ч или

Е = (Хв„„+,— Х„„) < гi-O, Q....

5 1277 где Х, Х соседние отсчеты

Sx h Bx + входного видеосигнала;

Е, Š— соседние разностные сигналы.

Поэтому при наличии разностных сигналов, удовлетворяющих одно из двух условий

E ) (Y + — — -), Š< — (Y + - )

И4НЮ

Ь н 2 "+" " 2 1О

Ь

Е (-(Y + - — ) Е . )(Y +

2 ™ а,c)

ГдЕЬ„, с — МаКСИМаЛЬНЫй ШаГ КВаНтОвания, 15 в блоке 8 формируется сигнал о наличии нераспространяющихся перегрузок по крутизне, который поступает в формирователь 9 управляющего сигнала.

В формирователь 9 поступает также предсказанный сигнал с умножителя 7.

Если с выхода блока 8 поступает сигнал о наличии ожидаемой нераспространяющейся перегрузки по кру25 тизне и одновременно предсказанный сигнал удовлетворяет соответственно одно из двух условий

Х > Х вЂ” Y

npn Макс \4 1 где Х вЂ” предсказанный сигнал

nP.n для Х,„„, то формирователь 9 выдает сигнал управления соответствующей формы и длительности. Коммутатор 10 пропускает на выход передающей стороны сис- З5 темы, в зависимости от знака перепада, следующие два разностных значения л л

1 =-(Хм. -Х„, ) =- Y„ при (Х вЂ” Х ) > О, Bx,p np.n или„ ,где () — квантованная величина соответствующей разности, 1„ — ошибка предсказания.

Величины 1„ поступают на вход коммутатора 10 с инвертора 11, а величины „+, — с дополнительного блока 13 квантования. Очевидно, что первый иэ указанных разностных сигналов соответствует максимальному уровню.

Для получения величины 1„ „ на входы блока 12 формирования разност429 4 ного сигнала поступают значения вход— ного сигнала с выхода второго блока

1 задержки и предсказанного сигнала с умножителя 7. Если выполняется соотношение то блок 12 формирования раэностного сигнала формирует сигналы 1+! 5Х.1 (пРк у ) .

После квантования этих разностей в блоке 13 получаются величины 1

h+1

Если (Х „„— Х „ „) (О, то блок

12 формирования разностного сигнала формирует сигналы после квантования которых в блоке 13 л получаются величины 1

n+ i

Таким образом, при наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне, как и при наличии распространяющейся перегрузки по крутизне, в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраи.ческая сумма которых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диапазона входного сигнала (при 256 уровнях квантования эта сумма будет или отрицательна, или больше числа 255). При этом при наличии нераспространяющегося шума перегрузки по крутизне, в отличии от распространяющегося, сигналы, следующие эа разностными сигналами, соответствующими максимальному уровню квантования, имеют по отношению к ним противоположный знак.

Это условие лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых

4О комбинаций, соответствующих нераспространяющейся перегрузке по крутизне.

В блоке 20 обнаружения перегрузок по величине сравниваются последующие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные значения.

Если алгебраические суммы этих значений выходят за пределы динамического диапазона входного сигнала и одновременно кодовые комбинации, следующие за кодовой комбинацией, соответствующей максимальному уровню квантования„ имеют по отношению к ним противоположный знак, то блок 20 формирует сигнал о наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне.

Очевидно, что при этом кодовые комбинации, соответствующие максимальномч

1277429 уровню квантования, повторяются только один раз.

По сигналу блока 20 в формирователе 21 управляющего сигнала .формируется сигнал управления определенной формы и длительности. В этот момент в дополнительный блок 23 сумматоров поступают с первого выхода блока 20 и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинаций разностного сигнала, соответствующих нераспространяющейся перегрузке по крутизне, далее добавляется сигнал о знаке, и суммарный сигнал поступает на вход инвертора 24. Таким образом, на вход инвертора 24 поступают следующим кодовые комбинации

+() ->„l + 1(1 )1), (1 ) ) 0 при положительном перепаде, или — (17 l + 1(1 )!), (1 ) 0 при отрицательном перепаде.

В инверторе 24 эти кодовые комбинации инвертируются и одновременно задерживаются на период дискретизации, т. е. на входы дополнительного коммутатора 25 с дополнительного блока 23 сумматоров и инвертора 24 поступают кодовые комбинации следующей величины и последовательности

+(1- У„1+ l(1 „)1), -(I-К I+

+ l (1 )! — при положительном nepetl+ 7 паде, или

- l Y„1+ l(1„„)l), +(1.i +

+ 1(1 „,,) I ) — при отрицательном перепаде.

По сигналу формирователя 21 на вы— ход дополнительного коммутатора 25 при наличии нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, в зависимости от знака перепада, пропускаются указанные кодовые комбинации.

В этот момент на выход коммутатора

16 пропускаются данные кодовые комбинации, приводящие к исправлению нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне. Работа блока 8 обнаруже— ния перегрузки по крутизне определяется видом шкалы квантования (фиг.3) и алгоритмом предсказания. При шкале квантования (фиг. 3) и при одномерном предсказании структуры электри— ческая схема блока 8 имеет вид, представленный на фиг. 4.

На вход регистра 26 сдвига поступают истинные значения входного видеосигнала. Из — за того, что макси— I0

15 вычитателей получаются разностные значения между двумя соседними от25

35 не.

55 мальная величина перегрузки при данной характеристике шкалы квантования равна трем, то (вх макс 255

N — 3

"eP макс 93 м и предсказание осуществляется по первому предыдущему элементу. Для этого происходит анализ четырех истинных значений входного видеосигнала, следующих последовательно друг за другом (например, 1, 2, 3, 4 или

2, 3, 4, 5 и т.д.) . На выходах первого 27, второго 28 и третьего 29 счетами, например, из второго вычитается первый, из третьего — второй и т.д. Результаты вычитаний поступают на первый блок 30 сравнения и на второй блок 31 сравнения. В первом блоке 30 сравнения происходит сравнение абсолютных величин разностей, с величиной равной сумме максимального уровня квантования и половине максимального шага квантования.

Здесь же происходит обнаружение величины распространяющегося шума перегрузки по крутизне.

Выходные сигналы первого блока 30 сравнения поступают на первый вход третьего блока 32 сравнения. Результаты вЫчитания между тремя соседними отсчетами (например, 2-1 и 3-2 или

3-2, 4-3 и т,д.) поступают на вход второго блока 31 сравнения. Здесь происходит обнаружение нераспростра.няющегося шума перегрузки по крутиэВыходные сигналы второго блока 31 сравнения поступают на второй вход третьего блока 32 сравнения, который выдает следующие сигналы: 00— отсутствие как распространякщихся, так и нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, 01 — наличие распространяющихся шумов перегрузки по крутизне равной двум отсчетам, 10 — наличие распространяющихся шумов перегрузки по крутизне, равной трем отсчетам, 11 — наличие нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне.

Эти сигналы используются в формирователе 9 для управления коммутатором 10.

9 1277429 l0

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я а на приемной стороне — последова— тельно соединенные дополнительный

Система передачи телевйзионного блок сумматоров, первый вход которосигнала по авт.св. Ф 1104691, о т— го соединен с выходом блока обнаружеличающаяся тем,что,с ния перегрузки по крутизне, а второй целью повышения качества передачи вход соединен с выходом формирователя телевизионного сигнала, на передаю- управляющего сигнала, инвертор и щей стороне введены последовательно дополнительный коммутатор, другой инсоединенные блок формирования разно в формационный вход которого соединен стного сигнала, первый вход которого 10 с выходом дополнительного блока сумсоединен с выходом блока задержки, маторов, управляющий вход соединен а второй вход соединен с выходом ум с выходом формирователя управляющего ножителя, и дополнительный блок кван- сигнала, а выход соединен с дотования, выход которого соединен с полнительным входом коммутато— дополнительным входом коммутатора, 15 ра, 1277429

Сост авител ь Э . Борисов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Редактор И.Касарда

Заказ 6762/58 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4