Способ передачи и приема сигнала цветного изображения и устройство для его осуществления

 

Использование: в телевизионной технике в сетях телевизионного вещания. Сущность изобретения: способ передачи и приема сигнала цветного изображения, при котором модулируют поднесущие цветоразностными сигналами, суммируют полученный сигнал с сигналом яркости, при приеме выделяют низкочастотный и высокочастотные полосы частот полного видеосигнала, формируют цветоразностные сигналы, формируют яркостный сигнал, при передаче ограничивают вертикально-временные спектры видеосигнала и селектируют строки цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих яркостного сигнала, передают каждую оставшуюся строку дважды в двух соседних строках кадра, а при приеме производят интерполяцию пропущенных строк цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих яркостного сигнала. Устройство для осуществления способа содержит на кодирующей стороне два горизонтальных фильтра низких частот (ФНЧ), три вертикально-временных ФНЧ, две линии задержки, три коммутатора, коммутатор фазы, частотный модулятор, выравнивающую линию задержки, сумматор, на декодирующей стороне - два горизонтальных ФНЧ, линию задержки на поле, выравнивающую линию задержки, два сумматора, вычитатель, частотный детектор, три интерполятора. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в сетях телевизионного вещания.

Целью изобретения является повышение четкости изображения и уменьшение перекрестных искажений между сигналами цветности и яркости.

На фиг. 1 изображено кодирующее устройство; на фиг. 2 - декодирующее устройство; на фиг. 3 - вертикально-временной спектр передаваемых сигналов; на фиг. 4 - структуры отсчетов исходных (а, б) и передаваемых (в, г) сигналов.

Система включает кодер и декодер.

Кодер содержит горизонтальные фильтр низких частот (ФН Ч) 1 и фильтр высоких частот (ФВЧ) 2, на входы которых подан сигнал яркости, три вертикально-временных ФНЧ 3-5, две линии 6 и 7 задержки на поле, три коммутатора 8-10 и коммутатор 11 фазы, частотный модулятор 12, выравнивающую линию 13 задержки и сумматор 14. На входы первого 3 и второго 4 вертикально-временных ФНЧ поданы цветоразностные сигналы, а вход третьего соединен с выходом горизонтального ФВЧ 2. Выходы первого 3 и второго 4 ФНЧ соединены с входами первого коммутатора 8, на вход управления которого подан сигнал полустрочной частоты. Выход первого коммутатора 8 и выход третьего ФНЧ 5 соединены соответственно с первыми входами второго 9 и третьего 10 коммутаторов непосредственно и с вторыми входами через первую 6 и вторую 7 линии задержки на поле соответственно. Выход второго коммутатора 9 через частотный модулятор 13 и коммутатор 11 фазы соединен с входом сумматора 14. Другие входы сумматора 14 соединены с выходом выравнивающей линии 13 задержки и выходом третьего коммутатора 10. На входы управления второго 9 и третьего 10 коммутаторов подан сигнал частоты кадров.

Декодер содержит горизонтальные ФНЧ 15 и 16, на входы которых подан полный видеосигнал, линию 17 задержки на поле, выравнивающую линию 18 задержки, два сумматора 19 и 20, вычитатель 21, частотный детектор 22 и три вертикально-временных интерполятора 23-25. Выход горизонтального ФВЧ 16 соединен с первыми входами первого сумматора 19 и вычитателя 21 непосредственно и с вторыми входами через линию 17 задержки на поле. Выход вычитателя 21 через частотный детектор 22 соединен с входом первого 23 и второго 24 вертикально-временных интерполяторов, с которых снимают цветоразностные сигналы. Выход первого сумматора 19 через третий вертикально-временной интерполятор 25 соединен с первым входом второго сумматора 20. Выход горизонтального ФНЧ 15 через выравнивающую линию 18 задержки соединен с вторым входом второго сумматора 20, с выхода которого снимают сигнал яркости.

Способ передачи и приема сигнала цветного изображения и устройство для его осуществления работают следующим образом.

На вход декодера (фиг. 1) подают яркостный и цветоразностные сигналы. В фильтрах 1 и 2 выделяются низкочастотные и высокочастотные горизонтальные составляющие яркостного сигнала. Частота среза этих фильтров выбрана равной минимальной частоте сигнала цветности. Вертикально-временные фильтры 3-5 ограничивают высокие вертикально-временные частоты цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих сигнала яркости соответственно. Эти фильтры позволяют избежать перекрытия побочных спектров дискретизации с основным спектром, которое может возникнуть в результате уменьшения числа передаваемых строк. Сечения идеализированных пространственно-временных частотных характеристик фильтров 3-5 приведены на фиг. 3а, б соответственно. Для сравнения пунктирной линией показана граница передаваемой и чересстрочной системе области частот (для низкочастотных горизонтальных составляющих сигнала яркости). В стандартной системе временной частоте ω_т = соответствует частота полей 50 Гц, пространственной частоте ω_у= соответствует частота строе 575 периодов на высоту экрана. С выходов фильтров 3 и 4 цветоразностные сигналы поступают на коммутатор 8, который пропускает их на выход поочередно через строку. С выхода фильтра 5 высокочастотные составляющие яркостного сигнала поступают на коммутатор 10 непосредственно и через линию задержки на поле 7. Аналогично чересстрочная последовательность цветоразностных сигналов с коммутатора 8 поступает на входы коммутатора 9 непосредственно и через линию 6 задержки на поле. Коммутаторы 8 и 10 переключаются с частотой кадров, пропуская на выход сигнал одного и того же поля непосредственно и с задержкой на поле. Цветоразностные сигналы с выхода коммутатора 9 поступают на частотный модулятор 12, фаза модулированного колебания цветности в соседних полях коммутаторов 11 фазы изменяется на 180^о. Сигнал цветности в сумматоре 14 складывается с высокочастотными составляющими яркостного сигнала и низкочастотными, прошедшими линию 13 задержки.

Исходная структура передаваемых сигналов цветности и ВЧ-составляющих сигнала яркости представлена на фиг. 4а, б. По оси абсцисс отложено время, по оси ординат - вертикальная координата. Точками отмечены строки, передаваемые в стандартной системе, кружками - передаваемые заявляемым способом. Буква обозначает тип сигнала (Y-ВЧ-составляющие яркостного, R, B - цветностные), первая цифра индекса - номер поля, вторая - номер строки. Знак при цветностном сигнале обозначает фазу поднесущей.

На фиг. 4 в, г представлена структура передаваемых сигналов. Из сравнения с исходной структурой фиг. 4а, б видно, что взамен пропущенных четных строк четных полей передаются повторно задержанные нечетные строки нечетных полей, причем фаза сигналов цветности в одноименных строках противоположна.

Сформированный кодером сигнал поступает на вход декодера (фиг. 2) и разделяется ФНЧ 15 и ФВЧ 16 на низкочастотные и высокочастотные составляющие соответственно. Высокочастотный сигнал поступает на первые входы сумматора 19 и вычитателя 21 непосредственно и вторые входы через линию 17 задержки на поле. В результате на выходах сумматора и вычитателя каждое второе поле выделяется чистый сигнал яркости (его ВЧ-составляющие) и цветности соответственно. Пропущенные поля и строки ВЧ-составляющих сигнала яркости восстанавливаются интерполятором 25. В сумматоре 20 они складываются с низкочастотными составляющими сигнала яркости. Таким образом формируется декодированный сигнал яркости. Выделенный вычитателем 21 сигнал цветности детектируется частотным детектором 27. Пропущенные поля и строки цветоразност- ных сигналов интерполируются интерполяторами 23 и 24 и поступают на выход системы передачи.

Способ и устройство передачи позволяют полностью разделить яркостный сигнал и сигнал цветности. Устраняются перекрестные искажения. Становится возможным реализовать полную разрешающую способность системы по горизонтали. Совместно с другими способами обработки (например переходе к прогрессивной развертке) способ позволяет существенно повысить качество изображения, обеспечивая полную совместимость с действующей системой СЕКАМ. Благодаря гребенчатой фильтрации сигнала на приемной стороне повышается помехоустойчивость системы, применяемой в заявляемом решении. Это особенно важно для сигналов цветности, поскольку при их частотной демодуляции шумы существенно возрастают по достижении некоторого порога, а фильтрация позволяет повысить этот порог. Фильтрация на приемной стороне позволяет уменьшить искажения, вызванные ограничением полного видеосигнала. Даже при полном ограничении одной полуволны поднесущей, она будет восстановлена из сигнала соседней строки. Эффективность фильтрации на приемной стороне определяется противофазностью поднесущей в соседних строках. Способ же обеспечивает противофазность.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА СИГНАЛА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ передачи и приема сигнала цветного изображения, заключающийся в том, что при передаче частотно модулируют поднесущие цветоразностными сигналами, суммируют полученный сигнал с сигналом яркости, причем частоты поднесущих расположены в области высоких частот сигнала яркости и их фазы в соседних строках кадра отличаются на 180^o, при приеме выделяют низкочастотные и высокочастотные полосы частот полного видеосигнала, формируют цветоразностные сигналы путем вычитания высокочастотных составляющих видеосигнала двух соседних строк кадра, частотно детектируют сигнал разности, формируют яркостный сигнал путем сложения высокочастотных составляющих сигнала суммы двух соседних строк кадра и сигнала низкочастотных составляющих, отличающийся тем, что, с целью уменьшения перекрестных искажений, при передаче ограничивают вертикально-временные составляющие спектра видеосигнала и селектируют строки цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих яркостного сигнала, передают каждую оставшуюся строку дважды в двух соседних строках кадра, а при приеме производят интерполяцию пропущенных строк цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих яркостного сигнала.

2. Устройство передачи и приема сигнала цветного изображения, содержащее на передающей стороне горизонтальные фильтр низких частот (ФНЧ) и фильтр высоких частот, входы которых являются входом сигнала яркости, выравнивающую линию задержки, коммутатор, частотный модулятор, коммутатор фазы, сумматор, причем выход горизонтального ФНЧ соединен с входом выравнивающей линии задержки, выход линии задержки соединен с первым входом сумматора, выход частотного модулятора через коммутатор фазы соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора является выходом устройства, вход управления коммутатора является входом для сигнала полустрочной частоты, а входы управления коммутатора фазы являются входом для импульсов коммутации фазы, на приемной стороне содержит горизонтальные ФНЧ и ФВЧ, входы которых являются входом полного видеосигнала, линию задержки на поле, выравнивающую линию задержки, два сумматора, вычитатель, частотный детектор, причем выход горизонтального ФНЧ через выравнивающую линию задержки соединен с входом первого сумматора, выход горизонтального ФВЧ соединен с первыми входами вычитателя и второго сумматора непосредственно и с вторыми входами - через линию задержки на поле, выход вычитателя соединен с входом частотного детектора, выход первого сумматора является выходом сигнала яркости, отличающийся тем, что в передающей стороне введены три вертикально-временных ФНЧ, две линии задержки на поле, два коммутатора, причем входы первого и второго вертикально-временных ФНЧ являются входами для цветоразностных сигналов, а их выходы соединены с входами коммутатора, выход коммутатора соединен с первым входом второго коммутатора непосредственно и с вторым входом второго коммутатора через первую линию задержки на поле, выход второго коммутатора соединен с входом частотного модулятора, выход горизонтального ФВЧ соединен с входом третьего вертикально-временного ФНЧ, а его выход - с первыми входами третьего коммутатора непосредственно и вторым входом третьего коммутатора через вторую линию задержки на поле, выход третьего коммутатора - с третьим входом сумматора, входы управления второго и третьего коммутаторов являются входом сигнала частоты кадров, в приемную сторону введены три вертикально-временных интерполятора, причем первый включен между выходом второго сумматора и вторым входом первого сумматора, входы второго и третьего интерполяторов соединены с выходом частотного детектора, а их выходы являются выходами цветоразностных сигналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4