Цифровое устройство разделения сигналов яркости и цветности в декодерах систем pal и ntsc

 

Использование: в цифровом устройстве разделения сигналов яркости и цветности в декодерах систем PAL и NTSC в телевидении. Сущность изобретения: устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первый и второй блоки 2 и 6 задержки, вычитатель 3, фильтр 4 верхних частот, два перемножителя 5 и 8, два следящих фильтра 7 и 11 нижних частот, блок 9 дифференцирования, два формирователя 10 и 12 управляющего сигнала, полосовой фильтр 13, частотный детектор 14 и генератор 15 частотномодулированного сигнала. Цель - уменьшение искажений сигналов яркости и цветности. 2 ил.

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в мониторах аналого-цифровых аппаратно-студийных комплексов телевизионного вещания и в телевизионных вещательных приемниках.

Известно цифровое устройство разделения сигналов яркости и цветности в декодерах систем PAL и NTSC, содержащее последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) вход которого является входом полного цветового видеосигнала (ПЦВС), первый блок задержки и вычитатель, выход которого является выходом цифрового сигнала яркости, и фильтр верхних частот (ФВЧ), вход которого соединен с выходом АЦП.

Недостатком известного устройства является наличие искажений яркостного сигнала, возникающих вследствие режекции спектра в области девиации цветовой поднесущей, и искажений сигнала цветности за счет наложения на спектр сигнала цветности спектра яркостного сигнала.

Целью изобретения является уменьшение искажений сигналов яркости и цветности.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового устройства разделения сигналов яркости и цветности в декодерах систем PAL и NTSC; на фиг.2 показан график функции F g(t).

Устройство содержит АЦП 1, первый блок 2 задержки, вычитатель 3, ФВЧ 4, первый перемножитель 5, второй блок 6 задержки, первый следящий фильтр нижних частот (СФНЧ) 7, второй перемножитель 8, блок 9 дифференцирования, первый формирователь 10 управляющего сигнала, второй СФНЧ 11, функциональный преобразователь 12, полосовой фильтр 13, частотный детектор 14 и генератор 15 частотно-модулированного (ЧМ) сигнала.

Устройство работает следующим образом.

ПЦВС с помощью АЦП 1 преобразуется в цифровую форму, в которой осуществляется вся последующая обработка. С помощью ФНЧ 4 из цифрового ПЦВС выделяется его высокочастотная (ВЧ) часть состоящая из ВЧ составляющей сигнала яркости и сигнала цветности. Из спектра сигнала с помощью фильтра 13 выделяется достаточно узкополосный участок спектра f_c- f_s+ где f_s частота цветовой поднесущей; Δf_пф ширина полосы пропускания фильтра 13, равная, например, 0,5 МГц.

Частотный детектор 14 в результате детектирования сигнала на выходе фильтра 13 вырабатывает сигнал с₁f(y), пропорциональный мгновенной частоте f(t) сигнала цветности, которая изменяется при передаче цветовых переходов в результате изменения мгновенной фазы ϕ (t) сигнала цветности, связанной с мгновенной частотой соотношением f(t) . Сигнал с₁f(t) управляет работой генератора 15 ЧМ-сигнала, который генерирует сигналы W(t) и W*(t) частоты f(t). Сигнал в первом перемножителе 5 умножается на сигнал W(t), в результате чего его спектр переносится по частоте таким образом, что частота f_s цветовой поднесущей в нем совмещается с нулевой частотой. Этот сигнал задерживается во втором блоке 6 задержки и ограничивается по полосе в первом СФНЧ 7, после чего во втором перемножителе 8 он умножается на сигнал W*(t), в результате чего осуществляется перенос его спектра, обратный по отношению к переносу, осуществляемому в результате умножения сигнала S_вч на сигнал W(t) в первом перемножителе 5.

Сигнал с выхода второго блока 6 задержки также подвергается фильтрации во втором СФНЧ 11, в результате чего образуется цифровой сигнал цветности, спектр которого перенесен на нулевую частоту. Перенос по спектру и обработка в первом и втором СФНЧ 7 и 11 эквивалентны полосовой фильтрации с изменением центральной частоты фильтра 13 по закону, соответствующему изменению мгновенной частоты сигнала S_вч, что позволяет согласовать характеристику фильтрации с текущей частотой сигнала цветности.

Первый СФНЧ 7 строится таким образом, что он является узкополосным фильтром на участках медленного изменения амплитуд квадратурных составляющих u(t) и v(t) сигнала цветности, и полоса пропускания его расширяется при передаче резких скачков u(t) и v(t). Для этого с помощью блока 9 дифференцирования формируется комплексный сигнал u'(t)+iv'(t), составляющие которого принимают максимальные значения при передаче контрастных цветовых переходов с изменением насыщенности или цветового тона. Первый формирователь 10 управляющего сигнала служит для формирования сигнала, характеризующего одновременно проявление быстрого изменения сигналов u(t) и v(t), и может иметь характеристику преобразования, например, определяемую законом g(t) Под действием сигнала g(t) происходит изменение полосы пропускания первого СФНЧ 7, например, по закону Δf cg(t)| Таким образом, чем больше производная составляющая u(t) и v(t) цветовой поднесущей, тем шире полоса пропускания первого СФНЧ 7.

Закон изменения полосы пропускания второго СФНЧ 11 может отличаться от закона изменения полосы пропускания первого СФНЧ 7, так как цель преобразования сигнала в первом СФНЧ 7 обеспечить эффективное подавление яркостной помехи от сигнала цветности, а цель преобразования сигнала во втором СФНЧ 11 обеспечить эффективное подавление помехи в канале цветности от сигнала яркости. Возможные законы зависимости полос пропускания первого и второго СФНЧ 7 и 11 от сигналаg(t)| приведены на фиг.2 (кривые 1 и 2).

Блоки 5, 6, 7, 8, 9, выполняются в виде устройств обработки комплексного сигнала.

Сигналы на выходе генератора 15 ЧМ-сигнала определяются формулами W(t) e^{i 2} π ^fs ^t; W*(t)e^{- i 2} π ^fs ^t.

Первый перемножитель 5 является перемножителем вещественного и комплексного сигналов с выходом комплексного сигнала, второй перемножитель 8 является перемножителем вторых комплексных сигналов с выходом вещественного сигнала.

Сигнал ВЧ-составляющей ПЦВС после обработки в блоках 5, 6, 7 представляет собой сигнал S_вч, в котором максимально подавлена помеха от ВЧ-составляющей сигнала яркости. После обратного переноса по частоте во втором перемножителе 8 этот сигнал вычитается из ПЦВС, в результате чего образуется сигнал яркости, в котором в максимальной степени подавлена помеха от сигнала цветности.

Сигнал цветности С является комплексным сигналом, вещественная и мнимая части которого представляют собой цифровые сигналы квадратурных составляющих u(t) и v(t) комплексной огибающей сигнала цветности.

Формула изобретения

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ЯРКОСТИ И ЦВЕТНОСТИ В ДЕКОДЕРАХ СИСТЕМ PAL И NTSC, содержащее последовательно включенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого является входом полного цветового видеосигнала, первый блок задержки и вычитатель, выход которого является выходом сигнала яркости, последовательно соединенные фильтр верхних частот (ФВЧ), вход которого соединен с выходом АЦП, и первый перемножитель, полосовой фильтр, детектор и второй перемножитель, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, отличающееся тем, что детектор выполнен частотным и введены последовательно соединенные второй блок задержки, вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и первый следящий фильтр нижних частот (ФНЧ), выход которого соединен с первым входом второго перемножителя, последовательно соединенные блок дифференцирования, вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и первый формирователь управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющим входом первого следящего ФНЧ, второй следящий ФНЧ, вход которого соединен с входом первого следящего ФНЧ, а выход является выходом сигнала цветности, второй формирователь управляющего сигнала, вход которого соединен с выходом блока дифференцирования, а выход - с управляющим входом второго следящего ФНЧ, генератор частотно-модулированного сигнала, вход которого соединен с выходом частотного детектора, первый выход - с вторым входом первого перемножителя, а второй выход - с вторым входом второго перемножителя, полосовой фильтр включен между выходом ФВЧ и входом частотного детектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2