Способ компенсации искажений сигнала движущегося объекта и устройство для его осуществления

 

Использование: в технике систем связи, а именно к телевизионным системам. Сущность изобретения: способ компенсации искажений заключается в том, что на передающей стороне одновременно с формированием полного цветового телевизионного сигнала (ПЦТС) формируют дополнительный и вспомогательный сигнал и передают их на поднесущей ПЦТС, а при приеме выделяют дополнительный сигнал и формируют корректирующие сигналы. Устройство компенсации искажений содержит на передающей стороне генератор 1 частоты дополнительной поднесущей, фильтр 2 низких частот (ФНЧ), на вход ФНЧ поступает сигнал яркости, блок 4 задержки на кадр, блок формирования 5 разностного сигнала, формирователь 6 дополнительного сигнала, формирователь 7 рефлексно-модулированного сигнала, блок 8 модуляции дополнительной поднесущей, блок 9 управления и блок задержки на время кадра, на приемной стороне декодер 11 на время кадра, два полосовых фильтра 12 и 13, последовательно соединенные формирователь 14 однополосного сигнала, блок 15 сложения однополосных сигналов, блок сдвига фазы, последовательно соединенные блок 17 задержки на кадр, формирователь 18 однополосного сигнала, блок 19 сложения двух однополосных сигналов 19, блок выделения 20 сигнала, формирователь 21 коррекции и генератор 22 двойной частоты. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике систем связи, а именно к телевизионным системам, и может быть применено в телевизионных системах с рефлексной модуляцией сигналов яркости и/или цветности.

Известна система с временным уплотнением сигналов яркости и цветности, в которой для сокращения полосы частот полного цветового телевизионного сигнала применяется рефлексная квадратурная модуляция низкочастотной поднесущей. При этом сигнал каждой строки изображения растягивается по времени в два раза. Соответственно при увеличении длительности строки до значения 2τ_н полоса частот ΔF сигнала уменьшается в два раза. При соотношении полос частот яркостного сигнала Е_y и цветоразностных сигналов Е_р-y, Е_b-y, равным 4: 1, цветоразностные сигналы сжимаются в два раза и передаются в интервале гашения растянутой строки. Яркостной сигнал наоборот растягивается во времени в два раза и занимает активный интервал растянутой строки.

Время передачи каждого элемента сигнала яркости увеличивается в два раза, в то время как число полей, частота кадров и число элементов изображения, передаваемых в поле, в кадре в секунду остается равным исходному при сокращении полосы частот в два раза. Для этого растянутыми во времени сигналами двух смежных сток - 1-й, 2-й, 3-й и 4-й и т.д. - модулируют в квадратуре, поднесущую частота которой составляет несколько килогерц, например порядка 10-20 кГц.

Таким образом, каждая строка передается за время 2τ_н, и сигналы двух строк также передаются за время 2τ_н, полоса частот при этом остается практически равной полосе частот видеосигнала растянутой строки. Это происходит благодаря "загибу" нижней боковой полосы и частотному ее наложению на верхнюю боковую полосу в сигнале модулированной поднесущей.

Для выделения сигналов первой и второй строк из сигнала рефлексно-квадратурно-модулированной поднесущей на приемной стороне используется совместная обработка двух посылок - поступающей на вход в текущий момент и задержанной на время, равное длительности кадра τ_к.

Например, на вход декодирующего устройства в момент времени t_опоступает напряжение U(t_о)= U_1-2cosω_нt+U_2-2sinω_нt. Задержанный на время кадра t_k сигнал в декодере U(t_о- τ_к)=-U_1-1sinω_нt+U_2-1cosω_нt, где U_1-1 - сигнал 1-й строки первого кадра; U_2-1 - сигнал 2-й строки первого кадра; U_1-2 - сигнал 1-й строки второго кадра; U_2-2 - сигнал 2-й строки второго кадра; ω_н - частота поднесущей.

Умножая U(t_о) на 2cos ω_нt, U(t_о- τ_к) на (-2sin ω_нt) и суммируя напряжения, образовавшиеся в результате первого и второго перемножений, получают два воспроизведения первой строки второго кадра сигнал U= + cos 2ω_нt + sin 2ω_нt.

Соответственно умножая U(t_о) на 2sin ω_нt а U(t_о- τ_к) на 2cos ω_нt и суммируя напряжения, образующиеся при перемножении, получают, например, для воспроизведения второй строки второго кадра сигнал U = - cos 2ω_н + sin 2ω_нt.

При передаче неподвижных деталей изображения U_1-1=U_1-2 U_2-1= U_2-2напряжения вторых гармоник ω_н равны нулю, сигналы воспроизведения первой и второй строк на приемном экране = U_1-2 , = U_2-2.

Однако, для движущихся деталей изображения U_1-1≠U_1-2, U_1-1-U_1-2≠0 и U_2-1- -U_2-2≠0.

Соответственно на изображении при наличии в нем движущихся деталей возможно появление искажений в виде тянущихся продолжений ("тянучек") за подвижными объектами. Причина этого в том, что при декодировании рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала с использованием задержки на время кадра сигнал предыдущего кадра как бы запоминается и повторно воспроизводится на экране.

Но в полном цветовом телевизионном сигнале системы, не предусмотрена передача дополнительной информации, которая позволила бы исключить возникающие при воспроизведении изображения искажения.

Целью изобретения является повышение точности компенсации искажений сигнала за счет подавления искажении - типа "тянущегося продолжения".

Поставленная цель достигается тем, что способ компенсации искажений, возникающих при воспроизведении изображения движущегося объекта в телевизионной системе с рефлексной модуляцией сигналов яркости и/или цветости, согласно изобретению заключается в том, что в течение времени, соответствующего времени передечи информации о перемещении объекта за период между текущим и предыдущим кадром, в полном телевизионном сигнале передают дополнительный сигнал, обеспечивающий при декодировании формирование сигнала компенсации искажений, возникающих при воспроизведении движущихся объектов в текущем кадре, и вспомогательный сигнал, необходимый для выделения при декодировании дополнительного сигнала, а на приемной стороне формируют корректирующие сигналы, которые представляют собой разность между значениям сигнала данной строки изображения, полученного из принятого сигнала без использования дополнительного сигнала и истинного значения сигнала этой стройки на передающей стороне.

Целесообразно, чтобы дополнительный сигнал представлял собой результат рефлексной квадратурной модуляции низкочастотной поднесущей сигналами разности одноименных строк соседних кадров и имел бы следующий вид
U_доп(t)=[U(t)_mn-U(t)_m(n-1)]cos ω_нt+
+[U(t)_m+1)n-U(t)_(m+1)(m-1)]sin ω_нt, где U(t) - сигналы строк телевизионного изображения;
n - номер кадра;
m - номер строки;
ω_н - частота поднесущей рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала;
t - время.

Дополнительный сигнал можно передать путем частотного уплотнения на дополнительной поднесущей, находящейся в полосе частот рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, а также можно ограничить по полосе частот в пределах 0,05-0,3 полосы частот передаваемого рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала.

Выгодно дополнительный сигнал передавать в те моменты времени, когда напряжение корректирующего сигнала по абсолютной величине превышает пороговое значение, величина которого определяется по порогу заметности искажений.

Целесообразно также вспомогательный сигнал передавать в виде пакета той же высокочастотной поднесущей, которую модулирует дополнительный сигнал, длительностью, равной длительности дополнительного сигнала одноименной строки сигнала передачи предыдущего кадра, и его местоположение соответствует местоположению дополнительного сигнала одноименной строки предыдущего кадра.

На приемной стороне из сигнала текущего кадра целесообразно формировать двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, из сигналов предыдущего и последующего кадров также целесообразно формировать двухполосный для аналогичных составляющих сигнала яркости сигнал, используя в качестве одной боковой полосы сигнал предыдущего кадра, в качестве второй боковой полосы - сигнал последующего кадра, каждый из которых является однополосным относительно центральной частоты, затем полученные двухполосные сигналы перемножают между собой с предварительным сдвигом одного из двухполосных сигналов по фазе на ± и произведение двухполосных сигналов, прошедшее через фильтр низких частот, используют для формирования сигналов коррекции искажений, возникающих при воспроизведении изображения движущихся объектов.

Также целесообразно выделенный дополнительный сигнал умножать на взятые в соответствующих фазах напряжения низкочастотной поднесущей, частота которой равна частоте поднесущей декодируемого рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала яркости, и суммировать с сигналом соответствующеей строки воспроизводимого кадра, выделенного при декодировании.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для компенсации искажений, возникающих при воспроизведении изображения движущихся объектов в телевизионной системе с рефлексной модуляцией сигналов яркости и/или цветности, согласно изобретению содержит генератор частоты дополнительной поднесущей, фильтр низких частот, ограничивающий полосу частот дополнительного сигнала, блок задержки сигнала на время кадра, соединенный с фильтром низких частот, блок формирования разности сигналов одноименных строк соседних кадров, соединенный с фильтром низких частот и с блоком задержки сигнала на время кадра, блок формирования структуры дополнительного сигнала, соответствующей структуре строк передачи корректируемого сигнала, соединенный с выходом блока формирования разности сигналов, блок формирования рефлексно-квадратурно-модули- рованного дополнительного сигнала, соединенный с блоком формирования структуры дополнительного сигнала, блок модуляции дополнительной поднесущей дополнительным сигналом, подсоединенный к выходу блока формирования рефлексно-квадратурно-модулированного дополнительного сигнала и к генератору частоты дополнительной поднесущей, коммутатор дополнительного сигнала, включенный на выходе блока модуляции дополнительной поднесущей, блок управления коммутатором дополнительного сигнала, соединенный с выходом блока формирования рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала и схему формирования вспомогательного сигнала, содержащую коммутатор вспомогательного сигнала, соединенный с выходом генератора частоты дополнительной поднесущей и управляемый сигналом с выхода блока управления, прошедшим через схему задержки на время кадра.

Целесообразно, чтобы блок управления содержал схемы формирования корректирующих сигналов каждой строки воспроизводимого сигнала, входящей в сигнал строки передачи, компараторы, сравнивающие корректирующие сигналы с пороговым значением и соединенные с схемами формирования корректирующих сигналов, и схему формирования сигнала управления, которая соединена входами с выходами компараторов и сигнал с выхода которой является выходным сигналом блока управления.

На приемной стороне устройство может содержать генератор двойной частоты дополнительной поднесущей, первый полосовой фильтр, на вход которого поступает сигнал воспроизводимого кадра, задержанный в декодере на время кадра, а на выходе которого образуется первый однополосный сигнал, схему формирования второго однополосного сигнала воспроизводимого кадра, подсоединенную к выходу первого полосового фильтра и к выходу генератора двойной частоты дополнительной поднесущей, первую схему сложения двух однополосных сигналов, которая соединена входами с первым полосовым фильтром и со схемой формирования второго однополосного сигнала и на выходе которой образуется первый двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, устройство сдвига фаз на ± , соединенное с выходом первой схемы сложения, второй полосовой фильтр, на вход которого поступает сигнал последующего кадра, схему задержки на время кадра сигнала воспроизводимого кадра, соединенную с выходом первого полосового фильтра, схему формирования однополосного сигнала предыдущего кадра, соединенную со схемой задержки и с выходом генератора двойной частоты дополнительной поднесущей, вторую схему сложения двух однополосных сигналов предыдущего и последующего кадров, которая соединена с выходом схемы формирования однополосного сигнала предыдущего кадра и с выходом второго полосового фильтра и на выходе которой образуется второй двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, блок выделения рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, соединенный с второй схемой сложения и с устройством сдвига фаз, и блок формирования сигналов коррекции искажений для каждой строки сигнала изображения, входом соединенный с блоком выделения рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, а выходами - с декодером.

Целесообразно, чтобы на приемной стороне устройство содержало генератор двойной частоты дополнительной поднесущей, первый полосовой фильтр, на вход которого поступает сигнал кадра, следующего за воспроизводимым, а на выходе которого образуется первый однополосный сигнал, схему формирования второго однополосного сигнала для следующего за воспроизводимым кадра, подсоединенную к выходу первого полосового фильтра и к генератору двойной частоты дополнительной поднесущей, первую схему сложения двух однополосных сигналов, которая соединена входами с первым полосовым фильтром и со схемой формирования второго однополосного сигнала и на выходе которой образуется первый двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, первой устройство сдвига фаз на ± , соединенное с выходом первой схемы сложения, второй полосовой фильтр на вход которого поступает сигнал воспроизводимого кадра, задержанный в декодере на время кадра, первую схему умножения, входами соединенную с выходами первого устройства сдвига фаз и второго полосового фильтра, а выходом - с первым фильтром низких частот, схему формирования однополосного сигнала воспроизводимого кадра, соединенную с выходом второго полосового фильтра и с генератором двойной частоты дополнительной поднесущей, вторую схему сложения двух однополосных сигналов, которая соединена входами с выходами второго полосового фильтра и схемы формирования однополосного сигнала воспроизводимого кадра, а выходом - с входом второго устройства сдвига фаз и на выходе которой образуется второй двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, вторую схему умножения, один вход которой соединен с выходом второго устройства сдвига фаз, второй вход которой соединен через инвертор полярности с выходом схемы формирования однополосного сигнала последующего кадра, а выход - с вторым фильтром низких частот, блок выделения рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, соединенный одним входом с первым фильтром низких частот через схему задержки на время кадра и другим входом с вторым фильтром низких частот, и блок формирования сигналов коррекции искажений для каждой строки сигнала изображения, входом соединенный с блоком выделения рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, а выходами - с декодером.

На фиг.1 изображен пример временной диаграммы формирования дополнительных и вспомогательных сигналов при движении объекта слева направо; на фиг.2 - функциональная схема устройства компенсации искажений, применяемого на передающей стороне; на фиг.3 - функциональная схема блока управления; на фиг.4 - функциональная схема устройства компенсации искажений, применяемого на приемной стороне; на фиг.5 - то же, другой вариант; на фиг.6 - векторные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства на приемной стороне.

В телевизионной системе в полном телевизионном сигнале информация о яркости изображения передается путем рефлексной квадратурной модуляции поднесущей сигналами яркости двух смежных строк, взятыми попарно: для выделения сигналов первой и второй строк на приемной стороне используется обработка двух посылок - поступающей на вход в текущий момент времени и задержанной на время, равное длительности кадра τ_к.

Например, на вход декодирующего устройства в момент времени t_опоступает напряжение
U(t_о)=U_mncosω_нt+U_(m+1)nsinω_нt
Задержанный на время кадра t_k сигнал в декодере
U(t_о- τ_к)=-U_m(n-1)sinω_нt+U_(m+1)(n-1) cosω_нt, где U - сигналы строк телевизионного изображения;
m - номер строки;
n - номер кадра;
ω_н - частота поднесущей;
t - время.

Умножая U(t_о) на 2cos ω_нt, а U(t_о-τ_к) на (-2sin ω_нt) и суммируя напряжения, образовавшиеся в результате первого и второго перемножений, получают для воспроизведения n-й строки n-го кадра сигнал
^{+ cos 2}ωн^{t +} ×
Соответственно умножая U(t_о) на 2sin ω_нt а U(t_о-τ_к) на 2cos ω_нt и суммируя напряжения, образовавшиеся при перемножении, получают для воспроизведения (m+1) строки n-го кадра сигнал

При передаче неподвижных деталей изображения U_m(n-1)=U_mnU_(m+1)(n-1)= U_(m+1)n напряжения вторых гармоник ω_н равны нулю, сигналы воспроизведения m-й и (m+1)-1 строк на приемном экране
U_mn ; = U_(m+1)n
Однако, для движущихся деталей изображения U_m(n-1)≠U_mn; U_m(n-1)-U_mn≠0 и U_(m+1)(n-1)-U_(m+1)n≠0. Соответственно на изображении при наличии в нем движущихся деталей объектов возможно появление искажений в виде тянущихся продолжений за подвижными деталями.

Чтобы избавиться от таких искажений, которые могут быть заметны при воспроизведении изображений подвижных объектов, нужно к сигналам U_mn' и U_(m+1)n' добавить корректирующие напряжения


Для этого передающей стороне формируют видеочастотный дополнительный сигнал, который после его выделения на приемной стороне позволяет выработать сигналы компенсации искажений, возникающих при воспроизведении движущихся объектов. Формирование дополнительного сигнала на передающей стороне осуществляется таким образом, чтобы он был отличен от нуля только в течение времени, соответствующего времени передачи информации о перемещении объекта за период между текущим и предшествующим кадрами. Дополнительный сигнал передают в составе полного телевизионного сигнала. Кроме того, на передающей стороне формируют вспомогательный сигнал SС, необходимый для выделения дополнительного сигнала U_доп в декодере. Вспомогательный сигнал SС также передают в составе полного телевизионного сигнала.

На приемной стороне, используя вспомогательный сигнал, выделяют дополнительный сигнал и формируют из него корректирующие сигналы, которые представляют собой разность между значениями cигнала данной строки изображения, полученного из принятого сигнала текущего кадра без использования дополнительного сигнала, и истинного значения сигнала этой строки на передающей стороне.

Формируемый на передающей стороне дополнительный сигнал представляет собой результат рефлексной квадратурной модуляции низкочастотной поднесущей сигналами разности одноименных строк соседних кадров и имеет следующий вид U_доп(t)=[U(t)_mn-U(t)_m(n-1)]cosω_нt+[U(t)_(m+1)n-U(t)_(m+1)(n-1)]sinω_нt.

Сформированный на передающей стороне дополнительный сигнал передают в составе полного телевизионного сигнала методом его частотного уплотнения. Для этого видеочастотным сигналом осуществляют балансную модуляцию напряжения дополнительной поднесущей частоты ω_o, образуя сигнал модулированной дополнительной несущей, имеющий вид U_доп(t)cos ω_ot. Частоту ω_o дополнительной поднесущей выбирают в области верхних частот спектра рефлексно-модулированного сигнала яркости. Перед модуляцией дополнительной поднесущей видеочастотный дополнительный сигнал U_доп(t) ограничивают по полосе в пределах порядка 0,05-0,3 полосы частот передаваемого рефлексно-модулированного сигнала. Выбор полосы частот дополнительного сигнала определяется двумя критериями. Первый из них - порог заметности тянущихся продолжений за движущимся объектом, определяемый их размерами, второй - возможность частотного уплотнения сигналов, которая ограничивается помехой в сигнале яркости от сигналов модулированной дополнительной поднесущей.

Передача дополнительного сигнала на поднесущей частоте осуществляется в те периоды времени, когда напряжение корректирующего сигнала по абсолютной величине превышает некоторое пороговое значение, величина которого определяется по порогу заметности искажений в виде тянущихся продолжений на приемном экране.

Необходимый для выделения дополнительного сигнала вспомогательный сигнал SС передают в виде пакета дополнительно поднесущей частоты ω_o : U_оsin ω_ot. Вспомогательный сигнал передается с той же длительностью, что и дополнительный сигнал с задержкой равно на время кадра по отношению к времени передачи дополнительного сигнала, т.е. в одноименной строке последующего кадра его местоположение соответствует местоположению дополнительного сигнала одноименной строки предыдущего кадра.

На фиг.1 показано временное положение вспомогательного и дополнительного сигналов в одноименных строках следующих друг за другом кадров полного телевизионного сигнала для случая движения объекта в горизонтальном направлении слева направо.

На фиг.1а показан сигнал U_доп(t)_(n-1)cosω_ot, являющийся дополнительным сигналом в рассматриваемой строке полного телевизионного сигнала кадра номер (n-1), и сигнал SС_n-2 - вспомогательный сигнал, соответствующий по времени, задержанному на время кадра τ_кдополнительному сигналу предыдущего кадра
U_доп(t)_(n-2) cos ω_ot
На фиг. 1б показан сигнал U_доп(t) и cos ω_o(t) дополнительный сигнал в одноименной с предыдущим кадром строке воспроизводимого кадра n, SС_(n-1) - вспомогательный сигнал, соответствующий по времени дополнительному сигналу U_доп(t)_n-1cos ω_ot предыдущего кадра.

На фиг.1в показан сигнал U_доп(t)_ncos ω_ot - дополнительный сигнал в одноименной строке кадра (n+1), следующего за воспроизводимым кадром, SС_n - вспомогательный сигнал, соответствующий по времени дополнительному сигналу U_доп(t)cos ω_o t кадра n.

На приемной стороне принятый телевизионный сигнал используют для воспроизведения изображения, а также для выделения из него дополнительного сигнала U_доп(t). Процесс выделения дополнительного сигнала включает специальную обработку принятого сигнала. Из него выделяют спектральные составляющие в той части спектра, которая соответствует полосе частот сигнала U_доп(t)cos ω_ot. Затем из выделенных частотных компонент рефлексно-модулированного сигнала яркости текущего кадра, представляющего собой однополосный сигнал по отношению к частоте дополнительной поднесущей, формируют двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте ω_o дополнительной поднесущей. В результате такой обработки в этом двухполосном сигнале остаются только компоненты, синфазные поднесущей дополнительного сигнала U_доп(t)cos ω_ot.

Второй двухполосный сигнал с центральной частотой формируют из выделенных частотных компонент рефлексно-модули- рованных сигналов яркости из двух кадров, один из которых является непосредственно предшествующим воспроизводимому, а другой непосредственно следующий за ним. Сфорированные двухполосные сигналы перемножают между собой, предварительно осуществляя поворот одного из них по фазе на + .

Напряжения, получающиеся в результате такого перемножения сигналов, подвергают низкочастотной фильтрации и используют для формирования сигналов коррекции искажений, возникающих при воспроизведении изображений движущихся объектов.

В случае отсутствия движения объекта в передаваемом изображении, т.е. когда дополнительный сигнал равен нулю, перемножаемые сигналы всегда ортогональны и напряжение, получающееся в результате их перемножений, после низкочастотной фильтрации оказывается равным нулю. При наличии движения, когда в сигнале воспроизводимого кадра имеется дополнительный сигнал U_доп(t)cos ω_ot, а в и сигнале следующего кадра присутствует соответствующий вспомогательный сигнал SC= U_оsin ω_ot, эти два сигнала при перемножении с предварительным поворотом одного из них на ± оказываются синфазными и после низкочастотной фильтрации выделяется дополнительный сигнал U_доп(t).

Выделенный дополнительный сигнал подвергают дальнейшей обработке, заключающейся в том, что его параллельно умножают на взятые в соответствующей фазе напряжения низкочастотной поднесущей ω_н. Умножением U_доп(t) на сигнал, равный 2cos ω_нt, формируют сигнал коррекции
U_{кор mn}=U_доп(t)2cos ω_нt=[U(t)_mn-U(t)_m(n-1)]+
+[U(t)_mn-U(t)_m(n-1)]cos ω_нt+[U(t)_(m+1)n-
-U(t)_m+(n-1)]sin2 ω_нt.

Умножением U_доп(t) на сигнал, равный 2sin ω_нt, формируют сигнал коррекции
U_кор(m+1)n=[U(t)_(m+1)n-U(t)_(m+1)(n-1)]-
-[U(t)_(m+1)n- U(t)_(m+1)(n-1)]cos2 ω_нt+
+[U(t)_mn- U(t)_m(n-1)]sin ω_нt.

Полученные сигналы U_{кор mn} и U_кор(m-1)n суммируются с сигналами яркости соответствующих воспроизводимых строк U(t)_mn и U(t)_(m+1)n. В результате этого суммирования сигналы искажений компенсируются.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 частоты дополнительной поднесущей, фильтр 2 низких частот, ограничивающий полосу частот дополнительного сигнала. На вход 3 фильтра 2 поступает сигнал яркости, а выход фильтра 2 соединен с входом 4 блока 5 задержки сигнала на время кадра, к выходу которого подсоединен вход 6 блока 7 формирования разности сигналов одноименных строк соседних кадров. Другой вход 8 блока 7 подсоединен к выходу фильтра 2, а к выходу блока 7 подсоединен входом 9 блок 10 формирования структуры дополнительного сигнала, соответствующей структуре срок передачи корректируемого сигнала.

Устройство содержит также блок 11 формирования рефлексно-квадратурно-модулированного дополнительного сигнала, выходы 12 которого подсоединены к выходам блока 10, а выход - к входу 13 блока 14 модуляции дополнительной поднесущей. На входы 15 блока 11 подают сигналы низкочастотной поднесущей, взятые в соответствующих фазах из кодирующего устройства. Другой вход 16 блока 14 соединен с выходом генератора 1, а на выходе блока 14 включен коммутатор 17 дополнительного сигнала, который управляется блоком 18 управления. Вход 19 блока 18 соединен с выходом блока 11, а на другие входы блока 18 подают сигналы низкочастотной поднесущей ω_н, в соответствующих фазах из кодирующего устройства.

Устройство также содержит схему формирования вспомогательного сигнала, имеющую коммутатор 20 вспомогательного сигнала, соединенный с выходом генератора 1, и схему 21 задержки на время кадра, соединенную входом 22 с выходом блока 18 управления, сигнал с которого управляет коммутатором 20.

Блок 18 управления содержит схемы 23 и 24 формирования корректирующих сигналов каждой строки воспроизводимого сигнала, входящей в сигнал строки передачи, компараторы 25 и 26, сравнивающие корректирующие сигналы с пороговым значением и соединенные входами 27 и 28 с выходами схем 23 и 24 соответственно, и схему 29 формирования сигнала управления, соединенную с выходами компараторов 25 и 26. Входы 30 и 31 схем 23 и 24 соответственно соединены с выходом блока 11. На входы 32 и 33 схем 23 и 24 подают сигналы низкочастотной поднесущей, взятые в соответствующих фазах, из кодирующего устройства. Выход схемы 29 является входом всего блока 18 управления.

На приемной стороне устройство содержит первый полосовой фильтр 34, на вход 35 которого поступает сигнал воспроизводимого кадра, задержанный в декодере 36 на время кадра, а на выходе фильтра 34 образуется первый однополосный сигнал. Фильтр 34 с выходом подсоединен к входу 37 схемы 38 формирования второго однополосного сигнала для воспроизводимого кадра, вход 39 которой соединен с выходом генератора 40 двойной частоты дополнительной поднесущей. Выход схемы 38 соединен с первым входом 41 схемы 42 сложения двух однополосных сигналов, второй вход 43 которой соединен с выходом полосового фильтра 34. На выходе схемы 42 образуется первый двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, который поступает на вход 44 устройства 45 сдвига фаз на ± .

Устройство на приемной стороне содержит также второй полосовой фильтр 46, на вход 47 которого поступает с декодера 36 сгинал последующего кадра. К выходу фильтра 34 подсоединена входом 48 схема 49 задержки на время кадра сигнала воспроизводимого кадра, а к выходу последней входом 50 подсоединена схема 51 формирования однополосного сигнала предыдущего кадра, вход 52 которой соединен с выходом генератора 40.

Выход схемы 51 соединен с входом 53 схемы 54 сложения двух однополосных сигналов предыдущего и последующего кадров, вход 55 которой соединен с выходом полосового фильтра 46. На выходе схемы 54 образуется второй двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей.

Выходы устройства 45 и схемы 54 соединены с входами 56 и 57 соответственно блока 58 выделения рефлексно-квадратурного-модулированного дополнительного сигнала, выход которого соединен с блоком 59 формирования сигналов коррекции искажения для каждой строки сигнала исходного изображения. Выходы блока 59 соединены с декодером 36, а на его входы 60 и 61 подают сигналы низкочастотной поднесущей, взятые в соответствующих фазах, из декодирующего устройства. Блок 59 содержит две схемы 62 и 63 формирования сигналов коррекции искажений, соответствующие сигналам каждой строки изображения, из пары строк, входящих в сигнал строки передачи.

В варианте выполнения устройства на приемной стороне, представленном на фиг.5, первый полосовой фильтр 34, на вход которого с декодера 36 поступает сигнал следующего за воспроизводимым кадра (не задержанный в декодере), выходом подсоединен к входу 37 схемы 28 формирования второго однополосного сигнала последующего (n+1)-го кадра, вход 50 которой соединен с выходом генератора 40 двойной частоты поднесущей. Выход схемы 38 соединен с первым входом 41 схемы 42 сложения двух однополосных сигналов, второй вход 34 которой соединен с выходом фильтра 34. На выходе схемы 42 образуется двухполосный сигнал (n+1)-го кадра, который поступает на вход 44 первого устройства 45 сдвига фаз на ± . Выход устройства 45 подсоединен к входу 64 первой схемы 65 умножения, к второму входу 66 которой подсоединен выход второго полосового фильтра 46, на вход 47 которого поступает задержанный в декодере 36 на время кадра сигнал воспроизводимого n-го кадра. Выход схемы 65 умножения соединен с входом фильтра 67 низких частот, выход которого соединен с схемой 68 задержки на время кадра.

С выхода второго полосового фильтра 46 первый однополосный сигнал воспроизводимого n-го кадра поступает на схему 51 формирования второго однополосного сигнала того же кдара. Схема 51 выходом соединена со схемой 54 сложения, на вход 53 которой поступает сигнал с фильтра 46, а выход которой соединен с входом 69 вторым устройством 70 сдвига фаз на ± . Выход устройства 70 соединен с входом 71 второй схемы 72 умножения, второй вход 73 схемы 72 соединен с выходом инвертора 74 полярности, входом 75 подсоединенным к выходу схемы 38. Выход схемы 72 умножения соединен с фильтром 76 низких частот.

Выход фильтра 76 соединен с входом 77 блока 58 выделения рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала, вход 78 которого соединен с выходом схемы 68 задержки на время кадра, а выход - с блоком 59 формирования сигналов коррекции искажения для каждой строки сигнала изображения.

Предлагаемое устройство для формирования дополнительного и вспомогательного сигналов работает следующим образом.

Сигнал яркости с входа устройства поступает на фильтр 2 низких частоты, где полоса его ограничивается до величины, соответствующей 0,05-0,3 полосы корректируемого сигнала. Оптимальная величина полосы пропускания фильтра 2 соответствует примерно 0,1 полосы частот корректируемого сигнала. С выхода фильтра 2 сигнал (n-1)-го кадра поступает на блок 5 задержки на время кадра τ_к, а также на блок 7, осуществляющий вычитание сигналов (n-1)-го кадра, задержанных на время t_к, из сигналов текущего n-го кадра, для чего на вход блока 7 также поступает задержанные на время t сигналы (n-1)-го кадра. Сигналы разности одноименных строк соседних кадров поступают на блок 10 формирования структуры дополнительного сигнала, которая должна обеспечить наличие на его выходах одновременно двух разностных сигналов 1-й и 2-й, 3-й и 4-й, n-й и (n+1)-й (n+2), (n+3) и т.д. строк, [U_mn-U_m(n-1)] и [U_(m+1)n-U_(m+1)(n-1)] каждый из которых является разностью одноименных строк соседних кадров. С выходов блока 10 эти сигналы поступают на входы блока 11, на который также с кодирующего устройства (кодера) поступают напряжения низкочастотной поднесущей с относительным сдвигом фаз друг относительно друга на +-(2q+1) , где q - целое число. В блоке 11 осуществляется рефлексная квадратурная модуляция разностными сигналами низкочастотной поднесущей ω_н и с его выхода снимается видеочастотный дополнительный сигнал, имеющий вид
U_доп=[U_mn-U_m(n-1)] cos ω_нt+
+[U_(m+1)n-U_(m+1)(n-1)]sin ω_нt.

С выхода блока 11 дополнительный сигнал U_допcos ω_ot поступает на блок 14 модуляции дополнительным сигналом дополнительной поднесущей U_оcos ω_ot, на который также подается напряжение дополнительной поднесущей U_оsin ω_ot, сформированное в кодере. С выхода блока 14 сигнал U_допcos ω_ot поступает через коммутатор 17 дополнительного сигнала на выход устройства. Коммутатор 17 обеспечивает прохождение дополнительного сигнала на выход устройства, когда на его вход с блока 18 управления поступает управляющий сигнал.

Вспомогательный сигнал формируется из напряжения частоты дополнительной поднесущей U_оsin ω_ot, поступающего с кодера. Это напряжение поступает на выход устройства через коммутатор 20 вспомогательного сигнала, управляемый тем же сигналом управления, что и коммутатор 17 дополнительного сигнала, но задержанный схемой 21 на время t_к. Сигнал на выходе коммутатора 20 является вспомогательным сигналом SC_n-1 задержанным относительно сигнала U_доп(n-1)cos ω_ot на время t_k.

Сигналы, управляющие коммутаторами 17 и 20, формируются в блоке 18 управления, на входы которого поступает с блока 11 видеочастотный дополнительный сигнал
U_доп=[U_mn-U_m(n-1)]cos ω_нt+
+[U_(m+1)n-U_(m+1)(n-1)]sin ω_нt.

В схеме 23 напряжение дополнительного сигнала U_доп умножается на напряжение низкочастотной поднесущей sin ω_нt, поступающее с кодера.

На выходе схемы 23 формируется дополнительное напряжение одной строки исходного изображения, которое имеет вид

Это напряжение поступает в компаратор 25, где его абсолютная величина сравнивается с напряжением, соответствующим порогу заметности Т тянущихся за движущимся объектом продолжений. На выходе компаратора 25 имеется сигнал в те моменты времени, когда |U_допn| ≥ Р. Этот сигнал поступает на схему 29 формирования управляющего сигнала.

В схеме 24 напряжение дополнительного сигнала U_доп умножается на напряжение низкочастотной поднесущей sin ω_нt, поступающее с кодера. На выходе схемы 24 формируется напряжение дополнительного сигнала другой строки изображения из пары строк исходного изображения, составляющих сигнал строки передачи.

Это напряжение поступает в компаратор 26, где его абсолютная величина сравнивается с пороговой величиной Р. На выходе компаратора 26 имеется сигнал в те моменты времени, когда |U_доп(m+1)| ≥ Р. Этот сигнал поступает на схему 29 формирования управляющего сигнала SC. В течение времени, когда или на обоих входах схемы 29, или хотя бы на одном из них имеется сигнал, на выходе схемы 29 появляется сигнал управления коммутаторами 17 и 20.

Устройство компенсации искажений на приемной стороне работает следующим образом.

На вход полосового фильтра 34 с декодера поступает сигнал воспроизводимого n-го кадра, который является входным сигналом декодера, задержанным на время кадра τ_к. На выходе фильтра 34, полоса которого равна ω_o ± ΔF, где Δ F - полоса частот видеочастотного дополнительного сигнала, имеется сигнал, векторная диаграмма которого представлена на фиг.6а. В этом случае составляющие сигнала яркости в выделенной полосовым фильтром 34 полосе частот (ω_o ± ΔF) представляют собой однополосный сигнал яркости y_n'. Этот сигнал поступает на схему 38, в которой умножается на напряжение удвоенной частоты поднесущей 2cos2 ω_ot и фильтруется полосовым фильтром, входящим в схему 38, аналогичным фильтру 34. В результате на выходе схемы 38 получается сигнал, векторная диаграмма которого представлена на фиг.6б. В нем сигнал является однополосным для составляющих сигнала яркости, причем боковая полоса этого сигнала симметрична показанной на фиг.6а.

В схеме 42 осуществляется сложение сигналов, поступающих на нее с выходов схемы 38 и фильтра 34. В результате на выходе схемы 42 получается сигнал n-го кадра, показанный на векторной диаграмме на фиг.6в, в котором составляющие сигнала яркости в выделенной полосе частот представляют собой двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей. Этот двухполосный сигнал в устройстве 45 поворачивается по фазе на ± .

Сигнал с выхода фильтра 34 задерживается в схеме 49 на время кадра τ_к, образуя сигнал (n-1)-го кадра, который является предыдущим по отношению к воспроизводимому кадру. Векторная диаграмма этого сигнала представлена на фиг.6д.

В схеме 51 из сигнала предыдущего кадра путем умножения его на напряжение (-2cos2 ω_ot) формируется сигнал, в котором составляющие сигнала яркости I_n-1'' имеют боковую полосу, симметричную боковой полосе сигнала I_n-1' на выходе схемы 51.

В схеме 54 производится сложение сигналов, поступающих с выходов схемы 51 и фильтра 46. В сигнале на выходе схемы 54 имеются две боковые полосы составляющих сигнала яркости - одна боковая из сигнала предшествующего (n-1)-го кадра, а вторая боковая из сигнала последущего (n+1)-го кадра.

Два двухполосных сигнала с выходов схем 54 и устройства 45 поступают в блок 58, где они перемножаются. В результате перемножения на выходе блока 58 выделяется дополнительный сигнал U_доп. Путем умножения дополнительного сигнала в схемах 62 и 63 на напряжение низкочастотной поднесущей sin ω_нt и cos ω_н t на выходах схем 62 и 63 получаются корректирующие сигналы для сигналов каждой из строк изображения, входящих в сигнал строки передачи.

В варианте выполнения устройства на приемной стороне, представленном на фиг. 5, с выхода декодера 36 на вход фильтра 34 поступает сигнал яркости последующего кадра. Фильтр 34 выделяет частотные компоненты сигнала в полосе частот (ω_o ± ΔF), которые поступают на схему 38. На второй вход схемы 38 поступает с выхода генератора 40 сигнал 2cos2 ω_ot. В схеме 38 осуществляется перемножение двух поступивших сигналов и фильтрация выходного сигнала. Сигнал с выхода схемы 38 поступает на вход схемы 42 сложения, где осуществляется суммирование его с сигналом, поступающим с фильтра 34. С выхода схемы 42 сложения двухполосный сигнал следующего за воспроизводимым (n+1)-ым кадром проходит через устройство 54 сдвига фаз на ± и поступает на вход схемы 67, где осуществляется перемножение его с частотными композициями в полосе частот ( ω_o ± Δt) сигнала яркости воспроизводимого кадра, поступающими с выхода фильтра 46.

С выхода схемы 65 сигнал через фильтр 67 низких частот поступает на вход схемы 68 задержки на время кадра. Задержанный на время кадра сигнал поступает на вход схемы 58 сложения, где происходит его сложение с сигналом, сформированным следующим образомм. Сигнал с выхода фильтра 46 поступает на вход схемы 51, где он умножается на сигнал 2cos2 ω_ot, поступающий с выхода генератора 40. В схеме 51 осуществляется также фильтрация выходного сигнала. С выхода схемы 51 умножения отфильтрованный сигнал поступает на вход схемы 54 сложения, где суммируется с сигналом, поступающим с входа схемы 51. С выхода схемы 54 сложения двухполосный сигнал воспроизводимого n-го кадра проходит через устройство 70 сдвига фаз на ± и поступает на вход схемы 72, где осуществляется перемножение этого сигнала с сигналом (n+1)-го кадра с выхода схемы 38, прошедшим через инвертор 74 полярности. С выхода схемы 72 сигнал через фильтр 76 низких частот поступает на вход блока 58, где суммируется с сигналом, поступающим с выхода схемы 68 задержки.

На выходе блока 58 сигнал будет равен нулю при передаче неподвижного изображения.

При воспроизведении изображений подвижных объектов, когда сигналы U_доп(t) и SC отличны от нуля, на выходе блока 58 выделяется сигнал U_доп(t). Сигнал U_доп(t) с выхода блока 58 поступает параллельно на входы схем 62 и 63 блока 59, где перемножается одновременно с сигналом 2sin ω_нt и 2cos ω_нt.

С выходов блока 59 корректирующие сигналы U_{кор m} и U_кор(m+1)поступают на соответствующие входы декодера 36.

Рассмотренные способ и устройство позволяют значительно улучшить качество воспроизводимого изображения в телевизионных системах с рефлексной модуляцией сигналов яркости и/или цветности за счет практически полного устранения искажений, возникающих при воспроизведении движущихся объектов.

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛА ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ компенсации искажений сигнала движущегося объекта в телевизионной системе с рефлексной модуляцией сигнала яркости и цветности, при котором на передающей стороне формируют полный цветовой телевизионный сигнал (ПЦТС) движущегося объекта и передают ПЦТС, при приеме выделяют сигнал первой и второй строки из сигнала рефлексно-модулированной поднесущей ПЦТС, отличающийся тем, что, с целью повышения точности компенсации за счет подавления искажений типа "тянущегося продолжения", на передающей стороне одновременно с формированием ПЦТС формируют дополнительный сигнал путем рефлексной квадратурной модуляции низкочастотной поднесущей ПЦТС, одноименных строк соседних кадров формируют вспомогательный сигнал в виде пакета высокочастотной поднесущей ПЦТС, смешивают сформированные дополнительный и вспомогательный сигналы с ПЦТС, передают дополнительный сигнал на поднесущей ПЦТС, передают вспомогательный сигнал с той же длительностью, что и дополнительный сигнал, и с задержкой, равной времени кадра по отношению ко времени передачи дополнительного сигнала, на приемной стороне выделяют из принятого сигнала дополнительный сигнал путем перемножения ПЦТС воспроизводимого кадра с дополнительным сигналом U_доп(t) на сигнал ПЦТС следующего кадра с вспомогательным сигналом и с предварительным поворотом одного из них на , формируют сигнал коррекции путем умножения выделенного сигнала на соответствующую фазу напряжения низкочастотной поднесущей и суммируют полученный корректирующий сигнал с сигналом яркости соответствующих воспроизводимых строк.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный сигнал представляет собой результат рефлексной квадратурной модуляции низкочастотной поднесущей сигналами разности одноименных строк соседних кадров и имеет следующий вид:
U_доп.(t) = [U(t)_mn- U(t)_m(n-1)]cosω_нt+[U(t)_(m+1)n-
- U(t)_(m+1)(n-1)] sin ω_нt ,
где U(t) - сигналы строк телевизионного изображения;
n - номер кадра;
m - номер строки;
ω_н - частота поднесущей рефлексно-квадратурно-модулированного сигнала;
t - время.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнительный сигнал передают путем частотного уплотнения на дополнительной поднесущей, находящейся в полосе частот рефлексно - квадратурно - модулированного сигнала.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительный сигнал ограничивают по полосе частот в пределах 0,03 - 0,5 полосы частот передаваемого рефлексно - квадратурно - модулированного сигнала.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительный сигнал передают в те моменты времени, когда напряжение корректирующего сигнала по абсолютной величине превышает пороговое значение.

6. Способ по любому из пп.3 - 5, отличающийся тем, что вспомогательный сигнал передают в виде пакета той же высокочастотной поднесущей, которую модулирует дополнительный сигнал, длительностью, равной длительности дополнительного сигнала одноименной строки сигнала передачи предыдущего кадра, и его местоположение соответствует местоположению дополнительного сигнала одноименной строки предыдущего кадра.

7. Способ по любому из пп. 1 - 6, отличающийся тем, что на приемной стороне из сигнала текущего кадра формируют двухполосный сигнал с центральной частотой, равной частоте дополнительной поднесущей, из сигналов предыдущего и последующего кадров также формируют второй двухполосный для аналогичных составляющих сигнала яркости сигнал, используя в качестве одной боковой полосы сигнал предыдущего кадра, а в качестве второй боковой полосы - сигнал последующего кадра, каждый из которых является однополосным относительно центральной частоты, затем получают двухполосные сигналы, перемножают между собой с предварительным сдвигом одного из двухполосных сигналов по фазе и произведение двухполосных сигналов, прошедшее через фильтр низких частот, используют для формирования сигналов коррекции искажений, возникающих при воспроизведении движущихся объектов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что выделенный дополнительный сигнал умножают на взятые в соответствующих фазах напряжения низкочастотной поднесущей, частота которых равна частоте поднесущей декодируемого рефлексно - квадратурно - модулированного сигнала яркости, и суммируют с сигналом соответствующей строки воспроизводимого кадра, выделенного при декодировании.

9. Устройство компенсации искажений сигнала движущегося объекта в телевизионной системе, содержащее на передающей стороне фильтр нижних частот (ФНЧ), блок формирования разностного сигнала, блок управления, формирователь рефлексно - модулированного сигнала и два коммутатора, на приемной стороне декодер на время кадра, первый и второй выходы которого подключены к входу соответственно первого и второго полосых фильтров и блок выделения сигнала, на приемной стороне содержит декодер на время кадра, четвертый и второй выходы которого подключены к входу соответственно первого и второго полосовых фильтров, формирователь сигнала коррекции, отличающееся тем, что на передающей стороне введены два блока задержки на кадр, формирователь разностного сигнала, генератор частоты дополнительной поднесущей, формирователь дополнительного сигнала и блок модуляции дополнительной поднесущей, при этом выход ФНЧ подключен к сигнальному входу коммутатора через последовательно соединенные первый блок задержки на кадр, блок формирования разностного сигнала, формирователь дополнительного сигнала, формирователь рефлексно - модулированного сигнала и блок модуляции дополнительной поднесущей, при этом выход блока формирования разностного сигнала подключен к второму входу блока модуляции дополнительной поднесущей и к входу генератора частоты дополнительной поднесущей, выход которого подключен к сигнальному входу второго коммутатора, при этом выход формирователя рефлексно - модулированного сигнала подсоединен к первому входу блока управления, выход которого подсоединен к управляющему входу первого коммутатора и через блок задержки на время кадра к управляющему входу второго коммутатора, а первый и второй входы формирователя рефлексно - модулированного сигнала, второй и третий входы блока управления являются входами для синусного и косинусного сигналов, а выход ФНЧ подключен к второму входу блока формирования разностного сигнала, а на приемной стороне введены последовательно соединенные формирователь однополосного сигнала воспроизводимого кадра, блок сложения двух однополосных сигналов и блок сдвига фазы и последовательно соединенные блок задержки на время кадра, формирователь однополосного сигнала предыдущего кадра и блок сложения двух однополосных сигналов предыдущего и последующего кадров, выход которого и выход блока сдвига фаз подключены соответственно к первому и второму входам блока выделения рефлексно - модулированного дополнительного сигнала, выход которого подключен к соответствующим входам декодера на время кадра через формирователь сигнала коррекции, при этом выход первого полосового фильтра подключен к второму входу блока сложения двух одноименных сигналов, к входу формирователя однополосного сигнала и входу блока задержки на кадр, а выход второго полосового фильтра подсоединен к второму входу блока сложения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6