Способ формирования и передачи сигналов цифрового телевидения
Владельцы патента RU 2431937:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ) (RU)
Изобретение относится к области цифрового телевидения и может быть использовано для передачи и приема телевизионных (ТВ) сигналов вещательного и прикладного телевидения, формируемых, например, с помощью ТВ камер или других источников сигналов черно-белых, цветных, спектрозональных, объемных или иных изображений. Техническим результатом является обеспечение формирования и передачи сигналов цифрового телевидения в меньшей полосе частот канала связи. Результат досигается тем, что на передающей стороне обрабатывают несколько аналоговых синхронных ТВ сигналов многоградационных изображений с формированием яркостного E'Y и двух цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y в цифровом виде путем их аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации яркостного сигнала, равной величине fд, а для цветоразностных сигналов - равной величине fд/2 мультиплексирования цифрового сигнала яркости E'Y и двух цифровых цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y представленных в последовательном коде и отдельно сформированных цифровых синхросигналов, передают упомянутые сигналы по каналу связи, а на приемной стороне осуществляют обратные операции над сигналами по сравнению с передающей стороной, а именно демультиплексируют сигналы, преобразовывают цифровые сигналы последовательного кода в параллельный k-разрядный двоичный код, выполняют цифроаналоговое преобразование сигналов и формирование аналогового яркостного сигнала E'Y и двух цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y и отображают их, при этом на передающей стороне операцию аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляют с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов, а на приемной стороне системы, после операции демультиплексирования цифровых сигналов, вводится операция запоминания яркостного и цветоразностных сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов ТВ изображения с полным числом элементов разложения, при этом возможно, что при использовании на передающей стороне чересстрочной развертки ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляются с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов частот дискретизации во времени для (1+2·m) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (2+2·m) полукадров четного поля ТВ изображения, где m=0, 2, 4, 6,…,24 и со сдвигом тактовых импульсов частот дискретизации во времени на длительность одного элемента разложения для (3+2·n) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (4+2·n) полукадров четного поля ТВ изображения, где n=0, 2, 4, 6,…,22, а на приемной стороне системы, после операции демультиплексирования цифровых сигналов с выделением яркостного и цветоразностных сигналов, вводится операция запоминания сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных нечетных и четных полей ТВ изображения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.
Настоящее изобретение относится к области цифрового телевидения и может быть использовано для передачи и приема телевизионных (ТВ) сигналов вещательного и прикладного телевидения, формируемых, например, с помощью ТВ камер или других источников сигналов черно-белых, цветных, спектрозональных, объемных или иных изображений. Изобретение может найти применение в системах видеонаблюдения, видеосвязи, видео "по требованию", при трансляции программ телевидения, в мультимедийных системах передачи видеоинформации, системах спектрозонального телевидения, в ТВ системах дистанционного зондирования поверхности Земли и в других системах передачи видеоинформации со стандартной, повышенной или высокой четкостью изображения.
Преобразование аналогового ТВ сигнала в цифровую форму осуществляется с помощью его аналого-цифрового преобразования, включающего известные операции обработки сигналов - дискретизации сигнала во времени, квантования по уровню и кодированию в k-разрядном двоичном коде, который может представляться в параллельном или последовательном виде.
Как известно, скорость передачи ТВ сигнала в цифровой форме равна произведению частоты дискретизации fd и числа двоичных символов в одном дискретном отсчете
где k - число двоичных символов в кодовой комбинации одного отсчета, принимаемого равным 8, для передачи максимально возможного числа градаций яркости, реально различаемых наблюдателем в изображении, то есть m=2k=256.
С другой стороны, известно, что fd≥2fв, где fв - верхняя граничная частота ТВ сигнала, которая в общем виде определяется как
где к - формат кадра, Z - число строк разложения, к·Z2 - общее число элементов разложения в ТВ изображении, n - число передаваемых кадров в секунду.
Рассмотрим основные виды источников ТВ сигналов, у которых первичные сигналы формируются в аналоговом виде (табл.1). Для решения тех или иных задач передачи видеоинформации могут быть использованы отдельные источники ТВ сигналов, приведенные в табл.1, или совместно несколько таких источников. При этом общее количество первичных аналоговых сигналов при этом может быть равным N, где N≥2, что естественно приведет к необходимости увеличения пропускной способности каналов связи при передаче N сигналов в цифровой форме.
| Таблица 1 | ||||
| № | Источники ТВ сигналов | Количество первичных аналоговых сигналов (N) | Наименование аналоговых сигналов | Скорость передачи цифрового ТВ сигнала без сжатия |
| 1 | Черно-белая ТВ камера | 1 | Яркостной сигнал EY | 108 Мбит/с |
| 2 | Цветная ТВ камера | по классической схеме - 3 | Сигналы цветности ER, EG, EB | 216 Мбит/с |
| 3 | Цветная ТВ камера объемного телевидения | 4 | Яркостной сигнал EY правой стереопары, сигналы цветности ER, EG, EB левой стереопары | 326 Мбит/с |
| 4 | Цветная ТВ камера высокой четкости | по классической схеме - 3 | Сигналы цветности ER, EG, EB | 1 Гбит/с |
| 5 | Спектрозональная ТВ камера | 2≤m≤d | Зональные сигналы ЕΔλi | от 216 Мбит/с до m×108 Мбит/с |
В соответствии с формулой (1), для передачи одного яркостного сигнала EY любого источника ТВ сигнала (табл.1), с параметрами разложения вещательного стандарта, требуемая исходная скорость передачи двоичных символов составит величину
C1=fдk=13,5×8=108 Мбит/с,
а для сигналов цветного телевидения вещательного стандарта
С2=13,5×8×2=216 Мбит/с,
где при преобразовании сигналов цветного ТВ из аналоговой в цифровую форму, согласно Рекомендации МСЭ-Р ВТ.601, значение частоты дискретизации аналогового сигнала принимается равным 13,5 МГц для сигнала яркости и каждый цветоразностный сигнал дискретизируется с вдвое меньшей частотой 6,75 МГц. При этом формируются цифровые потоки - для сигнала яркости 108 Мбит/с и для двух цветоразностных сигналов по 54 Мбит/с. Полная скорость передачи битов при кодировании с 8 битами/отсчет (из 256 возможных уровней квантования только 220 используются для отображения сигнала яркости) составляет 216 Мбит/с. При этом требуемая полоса частот канала (при двоичной передаче в полосе Найквиста) составляет 108 МГц [1]. При переходе к формату 4:2:0 скорость передачи двоичных символов сокращается до величины 162 Мбит/с. Переход от аналоговой формы передачи ТВ сигналов к цифровой требует чрезмерно более широкой полосы частот канала связи.
Одним из возможных путей решения данной проблемы является использование различных алгоритмов сжатия цифровых сигналов до их передачи по каналу связи. Общепринятым методом сжатия информации для целей вещательного телевидения в настоящее время является стандарт MPEG-2, позволяющий снизить скорость битов кодированного сигнала до 5-10 Мбит/с. Известно, что для получения студийного качества принятого изображения можно сжимать видеоинформацию до скорости передачи порядка 9-10 Мбит/с, а для получения качества изображения, сравнимого с обычным изображением по системе цветного телевидения PAL - до 4-5 Мбит/с.
Известен также ряд других стандартов и алгоритмов сжатия информации. Они находят применение в первую очередь в различных мультимедийных системах, например MPEG-4, H.264/MPEG-4 AVC, рекурсивные алгоритмы и др., и позволяют достигать большую степень сжатия информации и обеспечить на сегодня такое же качество принимаемого изображения, как и у MPEG-2, но при скорости передачи данных в 2-4 раза ниже.
В общем случае, при достаточно больших степенях сжатия информации, при любом его алгоритме, возникают характерные искажения изображений (заметность границ блоков, появление следов, плохая цветопередача, эффект ступенек и др.), которые ограничивают область их реального применения и практического использования. В общем случае это обуславливается принятым подходом к сжатию ТВ информации, базирующегося на имеющейся пространственной, временной, энтропийной избыточности сигналов изображений, а также психовизуальной избыточности зрительного восприятия цветных изображений.
Одновременная передача большого числа таких цифровых ТВ сигналов, использующих вещательный стандарт (например, при параметрах разложения 625/25), или сигналов телевидения высокой четкости (ТВЧ) без сжатия информации или даже с использованием сжатия информации (в задачах вещания, мультимедийных системах, прикладных целях и др.) требует весьма широкой полосы и соответствующих каналов связи.
Известны основные принципы построения систем цифрового телевидения и обработки сигналов, например компонентное цифровое кодирование на основе аналогового мультиплексирования сигналов, а также гибридного мультиплексирования составляющих сигналов или компонентное цифровое кодирование на основе их цифрового мультиплексирования [2].
Известны системы и способы передачи телевизионных сигналов многоградационных изображений [3-6]. Однако указанные способы предполагают наличие широкополосного канала передачи.
Известны принципы построения систем ТВЧ и методы уплотнения сигналов, а также методы уменьшения требуемой полосы частот радиоканала для сигналов ТВЧ [7].
Известны также способы формирования, обработки и передачи цифровых ТВ сигналов [8-9]. В последней работе представлен вариант структурной схемы формирователя цифрового телевизионного сигнала в соответствии с Рекомендацией ITU-R ВТ 601. В таком формирователе сигналы основных цветов ER, EG, EB с источника телевизионных сигналов (цветной ТВ камеры) вначале поступают на гамма-корректоры (ГК), сформированные в которых сигналы E' R, E' G, E' B в кодирующей матрице (КМ) по известным соотношениям преобразуются в сигнал яркости E' Y и цветоразностные сигналы E' R-Y и E' B-Y. Далее эти сигналы преобразуются с помощью АЦП в цифровые сигналы соответственно. Число разрядов каждого АЦП, как правило, равно 8. Синхроимпульсы развертки источника телевизионных сигналов поступают на формирователь цифровых синхроимпульсов (ФЦСИ), вырабатывающий синхросигналы НАС и КАС. Кроме того, синхроимпульсы используются для синхронизации генератора тактовых импульсов (ГТИ), который вырабатывает импульсы с частотами 27, 13,5 и 6,75 МГц, поступающие на другие узлы устройства. ГТИ содержит схему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), с помощью которой обеспечивается требуемое число периодов тактовых импульсов за период строчной развертки источника телевизионных сигналов.
Мультиплексор (MS) в заданной последовательности передает на выход цифровые сигналы Y, CR, CB и цифровые синхросигналы. В результате на выходе устройства оказывается сформированным цифровой телевизионный сигнал (ЦТВС) в последовательном коде.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения по совокупности признаков и операций над сигналами принят формирователь цифровых ТВ сигналов цветных изображений [9].
Для источника ТВ сигналов цветных изображений он отображает в передающей части следующую последовательность операций над сигналами изображений - формирование из исходных трех аналоговых ТВ сигналов основных цветов ER, EG, EB одного яркостного E' Y и двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y, далее, преобразование их в цифровую форму путем выполнения операций их аналогово-цифрового преобразования, мультиплексирование цифрового сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, а также отдельно сформированных цифровых синхросигналов, для их последующей передачи по каналу связи в последовательном коде.
В приемной части ТВ системы осуществляются обратные операции преобразования сигналов с формированием исходных аналоговых ТВ сигналов ER, EG, EB и сигналов синхронизации.
Скорость передачи данных для конкретной ТВ системы определяется частотой дискретизации аналоговых сигналов и числом принятых разрядов при кодировании в аналогово-цифровом преобразовании исходных сигналов и используемых параметров разложения изображений, формулы (1) и (2).
В данном случае, для примера, в системах цветного телевидения при вещательном формате передачи 4:2:2 для сигнала яркости E' Y в цифровой форме скорость передачи данных составляет C1=fдk=13,5×8=108 Мбит/с, а добавление необходимых двух цветоразностных цифровых сигналов E' R-Y и E' B-Y при выборе для них частоты дискретизации, равной fд/2, требует увеличения скорости передачи данных до 216 Мбит/с, что является одним из недостатков известного способа формирования исходных цифровых сигналов цветного телевидения.
Возникающая проблема усугубляется тем, что широкополосные каналы связи в ряде случаев могут практически отсутствовать и их нельзя достаточно быстро организовать или, когда растущая потребность в каналах связи с широкой пропускной способностью превышает или опережает их реальное наличие. Так, например, скорость передачи данных для одного цветного сигнала ТВЧ без сжатия информации составляет порядка 0,8-1,2 Гбит/с для систем с чересстрочной разверткой и в тоже время будет требовать скорости 2,0-3,0 Гбит/с при внедрении прогрессивной развертки.
Технический результат - обеспечение формирования и передачи сигналов цифрового телевидения в меньшей полосе частот канала связи.
Технический результат достигается тем, что в способе формирования и передачи сигналов цифрового телевидения, включающем на передающей стороне обработку нескольких аналоговых синхронных ТВ сигналов многоградационных изображений с формированием яркостного E' Y и двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E′ B-Y в цифровом виде путем их аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации яркостного сигнала, равной величине fд, а для цветоразностных сигналов - равной величине fд/2, мультиплексирования цифрового сигнала яркости E' Y и двух цифровых цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y представленных в последовательном коде и отдельно сформированных цифровых синхросигналов, передачу сигналов по каналу связи, осуществление на приемной стороне обратных операций над сигналами по сравнению с передающей стороной, а именно демультиплексирование сигналов, преобразования цифровых сигналов последовательного кода в параллельный k-разрядный двоичный код, цифроаналоговое преобразование сигналов и формирование аналогового яркостного сигнала E' Y и двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y и их отображение, в соответствии с изобретением на передающей стороне операцию аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляют с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов, а на приемной стороне системы, после операции демультиплексирования цифровых сигналов, вводится операция запоминания яркостного и цветоразностных сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов ТВ изображения с полным числом элементов разложения. При этом возможно, что при использовании на передающей стороне чересстрочной развертки ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляются с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов частот дискретизации во времени для (1+2·m) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (2+2·m) полукадров четного поля ТВ изображения, где m=0, 2, 4, 6,…, 24, и со сдвигом тактовых импульсов частот дискретизации во времени на длительность одного элемента разложения для (3+2·n) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (4+2·n) полукадров четного поля ТВ изображения, где n=0, 2, 4, 6,……, 22, а на приемной стороне системы, после операции демультиплексирования цифровых сигналов с выделением яркостного и цветоразностных сигналов, вводится операция запоминания сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных нечетных и четных полей ТВ изображения с полным числом элементов разложения.
Также возможно, что при использовании на передающей стороне построчной развертки ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляются с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов для нечетных кадров ТВ изображения (1, 3, 5,…, 49 кадра) и со сдвигом во времени на длительность одного элемента разложения для четных кадров ТВ изображения (2, 4, 6,…,50 кадра), а на приемной стороне системы, после операции демультиплексирования цифровых сигналов с выделением яркостного и цветоразностных сигналов, вводится операция запоминания сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных кадров ТВ изображения с полным числом элементов разложения.
Особенность подхода к такому принципу формирования цифровых сигналов при чересстрочной и построчной развертке изображений в системах телевидения базируется на имеющейся временной и пространственной избыточности сигналов в ТВ изображениях.
Использование известных операций обработки цифровых ТВ сигналов в новой предложенной последовательности и их применение в данном способе являются существенными и обеспечивают достижение поставленной цели.
Технический результат достигается за счет использования на передающей стороне ТВ системы операции аналого-цифрового преобразования сигналов с меньшей частотой дискретизации для яркостного и цветоразностных сигналов цветного телевидения. Это приводит к уменьшению скорости передачи цифрового потока и соответственно необходимой полосы частот в канале связи.
Для достижения указанного результата предлагается способ формирования и передачи сигналов цифрового телевидения, включающий на передающей стороне системы обработку нескольких аналоговых синхронных ТВ сигналов многоградационных изображений с формированием яркостного E' Y и двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y в цифровом виде путем их аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации яркостного сигнала, равной величине fд, а для цветоразностных сигналов равной величине fд/2, мультиплексирования цифрового сигнала яркости E' Y и двух цифровых цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y представленных в последовательном коде и отдельно сформированных цифровых синхросигналов, передачу сигналов по каналу связи, осуществление на приемной стороне обратных операций над сигналами по сравнению с передающей стороной, в которой при чересстрочной развертке ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляется с меньшей частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов частот дискретизации во времени для (1+2·m) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (2+2·m) полукадров четного поля ТВ изображения, где m=0, 2, 4, 6,…24 и со сдвигом тактовых импульсов частот дискретизации во времени на длительность одного элемента разложения для (3+2·n) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (4+2·n) полукадров четного поля ТВ изображения, где n=0, 2, 4, 6,……22, а при построчной развертке ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляется с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов для нечетных кадров ТВ изображения (1, 3, 5,…49 кадра) и со сдвигом во времени на длительность одного элемента разложения для четных кадров ТВ изображения (2, 4, 6,…50 кадра), а на приемной стороне системы вводится операция запоминания сигналов в кадровой памяти и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных нечетных и четных полей (кадров) ТВ изображения с полным числом элементов разложения, после чего выполняется операция преобразования цифровых сигналов последовательного кода в параллельный k-разрядный двоичный код, затем используется цифроаналоговое преобразование сигналов и формирование аналогового яркостного сигнала E' Y и двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y и их отображение.
Использование предлагаемого способа формирования и передачи сигналов цифрового телевидения при принятых значениях частоты дискретизации дает выигрыш в сокращении полосы частот канала связи в два раза.
Система формирования и передачи сигналов цифрового телевидения, реализующая предлагаемый способ (фиг.1), содержит на передающей стороне: источник аналоговых сигналов цветного телевидения 1, синхрогенератор 2, генератор тактовых импульсов 3, коммутаторы тактовых импульсов 41 и 42, аналого-цифровые преобразователи 51, 52 и 53, преобразователи сигналов параллельного кода в последовательный 61, 62 и 63, мультиплексор 7, формирователь цифровых сигналов синхронизации 8, линию связи 9, а на приемной стороне (фиг.2) содержит: демультиплексор 10, генератор тактовых импульсов 11, блок коммутации и управления 12, блоки кадровой памяти 131, 132 и 133, преобразователи сигналов последовательного кода в параллельный 141, 142 и 143, цифроаналоговые преобразователи 151, 152 и 153, видеоусилители 161, 162 и 163, декодирующая матрица 17, формирователь синхроимпульсов 18, отображающее устройство (видеоконтрольное устройство) 19.
Система формирования и передачи сигналов цифрового телевидения работает следующим образом. Синхрогенератор 2 вырабатывает необходимые строчные и кадровые синхронизирующие импульсы, а также тактовые управляющие импульсы для синхронной работы источника сигналов цветного телевидения (передающей ТВ камеры) 1, а также формирует управляющие импульсы, которые поступают на первый вход генератора тактовых импульсов 3, на первый вход коммутаторов 41 и 42 и на вход формирователя цифровых сигналов синхронизации 8. Генератор тактовых импульсов 3 формирует необходимые тактовые импульсы для работы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, преобразователей сигналов параллельного кода в последовательный 61, 62 и 63 и мультиплексора 7.
На выходах источника сигналов цветного телевидения (фиг.1) формируются три сигнала - яркостной сигнал E' Y и два цветоразностных сигнала E' R-Y и E' B-Y, которые соответственно поступают на первые входы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, на вторые входы которых поступают тактовые импульсы от коммутаторов 41 и 42, следующие с частотой дискретизации fд/2 для яркостного сигнала E' Y и тактовые импульсы с частотой дискретизации fд/4 для двух цветоразностных сигналов E' R-Y и E' B-Y. На вторые входы коммутаторов 41 и 42 поступают импульсы от генератора тактовых импульсов 3, которые следуют с частотой дискретизации fд/2 для коммутатора 41 и fд/4 для коммутатора 42, а на их третьи входы поступают импульсы соответственно с частотой дискретизации fд/2 и Fд/4, но со сдвигом тактовых импульсов дискретизации во времени на длительность одного элемента разложения.
Алгоритм работы коммутаторов 41 и 42 следующий. При использовании чересстрочной развертки ТВ изображений в источнике ТВ сигналов 1, коммутаторы 41 и 42 в течение времени прохождения сигналов первого (нечетного) и второго (четного) полукадра ТВ изображения коммутируют тактовые импульсы на вторые входы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, которые следуют с частотой дискретизации fд/2 и fд/4 без сдвига импульсов, далее в течение времени прохождения сигналов третьего (нечетного) и четвертого (четного) полукадра ТВ изображения коммутируют тактовые импульсы на вторые входы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, которые следуют с частотой дискретизации fд/2 и fд/4 для 1 и 2, 5 и 6, 9 и 10,……49 и 50 полукадров нечетного и четного поля ТВ изображения, но со сдвигом импульсов во времени на длительность одного элемента разложения для 3 и 4, 7 и 8, 11 и 12……47 и 48 полукадров нечетного и четного поля ТВ изображения. Затем такой алгоритм работы повторяется для следующей группы полукадров нечетного и четного поля ТВ изображения. При использовании построчной развертки ТВ изображений, позволяющей осуществить одновременное формирование сигналов полного кадра, состоящего из нечетного и четного поля, алгоритм работы коммутаторов 41 и 42 следующий. В течение времени формирования сигналов первого ТВ кадра коммутируют тактовые импульсы на вторые входы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, которые следуют с частотой дискретизации fд/2 и fд/4 без сдвига импульсов, далее в течение времени прохождения сигналов второго кадра ТВ изображения коммутируют тактовые импульсы на вторые входы аналого-цифровых преобразователей 51, 52 и 53, которые следуют с частотой дискретизации fд/2 и fд/4, но со сдвигом импульсов во времени на длительность одного элемента разложения. Эта процедура повторяется до 50 кадра ТВ изображения, затем она повторяется для следующей группы кадров ТВ изображения.
| Таблица 2 | |||
| Алгоритм работы системы при чересстрочной развертке | |||
| № | Сдвиг тактовых импульсов дискретизации | Передаваемые полукадры ТВ изображения | Пропуск элементов ТВ изображения |
| 1 | Отсутствует | 1 полукадр нечетного поля 2 полукадр четного поля |
Пропуск четных элементов |
| 2 | Присутствует | 3 полукадр нечетного поля 4 полукадр четного поля |
Пропуск нечетных элементов |
| 3 | Отсутствует | 5 полукадр нечетного поля 6 полукадр четного поля |
Пропуск четных элементов |
| ...................................... | |||
| 25 | Отсутствует | 49 полукадр нечетного поля 50 полукадр четного поля |
Пропуск четных элементов |
| Таблица 3 | |||
| Алгоритм работы системы при построчной развертке | |||
| № | Сдвиг тактовых импульсов дискретизации | Передаваемые кадры ТВ изображения | Пропуск элементов ТВ изображения |
| 1 | Отсутствует | 1 кадр | Пропуск четных элементов |
| 2 | Присутствует | 2 кадр | Пропуск нечетных элементов |
| 3 | Отсутствует | 3 кадр | Пропуск четных элементов |
| ...................................... | |||
| 50 | Присутствует | 50 кадр | Пропуск четных элементов |
Предлагаемый способ формирования и передачи сигналов цифрового телевидения может быть использован в системах с высокой (1250 строк), повышенной (825 строк) и стандартной четкостью (625 строк) для частоты смены кадров 25 Гц и 50 Гц.
Приемная часть системы (фиг.2) работает следующим образом. С выхода блока 9 цифровой поток поступает на вход демультиплексора 10, с выходов которого снимаются цифровые сигналы яркостного CY и двух цветоразностных сигналов CR-Y и CB-Y, а также цифровые сигналы синхронизации. Цифровые сигналы яркостного и двух цветоразностных сигналов поступают на свои блоки кадровой памяти 131, 132 и 133, а цифровой сигнал синхронизации на вход генератора тактовых импульсов 11, который вырабатывает необходимые тактовые и управляющие импульсы, которые через блок управления и коммутации 12 поступают на второй, третий и четвертый входы блоков кадровой памяти 131, 132 и 133, а также на вторые входы преобразователей сигналов последовательного кода в параллельный 141, 142 и 143, на вход формирователя синхроимпульсов 18 и на второй вход демультиплексора 10. На вторые входы блоков кадровой памяти 131, 132 и 133 поступают тактовые импульсы, на их третьи входы - импульсы управления записью сигналов, а на четвертые входы - импульсы управления считыванием сигналов с блоков кадровой памяти. С выхода блоков кадровой памяти 131, 132 и 133 цифровые сигналы CY, CR-Y и CB-Y поступают на первые входы преобразователей сигналов последовательного кода в параллельный 141, 142 и 143, с выходов которых цифровые сигналы, представленные в k-разрядном параллельном коде, поступают на соответствующие входы цифроаналоговых преобразователей 151 152 и 153, далее полученные после преобразования -аналоговый сигнал яркости E' Y и два цветоразностных сигнала E' R-Y и E' B-Y поступают на входы видеоусилителей 161, 162 и 163 и затем на входы декодирующей матрицы 17, на выходе которой образуются первичные сигналы цветности ER, EG и EB, которые далее поступают на входы блока 19 и отображаются на экране цветного видеоконтрольного устройства (ВКУ). С выхода формирователя синхроимпульсов 18 на четвертый и пятый вход ВКУ поступают строчные и кадровые синхронизирующие импульсы.
Источники информации
1. Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. - М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2001. - 568 с.
2. Птачек М. Цифровое телевидение: Теория и техника / Пер. с чеш. Под ред. Л.С.Виленчика. - М.: Радио и связь, 1990. - 528 с.
3. US 6727935, H04N 7/14, 27/04.2004.
4. DE 10249221, H04N 7/14, 06.05. 2004.
5. CA 2455501, H04N 7/14, 2003.
6. WO 2004030374, H04N 7/14, 08.04.2004.
7. Телевидение: Учебник для вузов / В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Я.В.Друзин и др.; под ред. В.Е.Джаконии. - М.: Радио и связь, 2000, 640 с.
8. Цифровое телевидение / Под ред. Н.С.Мамаева. - М.: Горячая линия -Телеком, 2001. - 180 с.
9. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 224 с., стр.35.
1. Способ формирования и передачи сигналов цифрового телевидения, включающий на передающей стороне обработку нескольких аналоговых синхронных ТВ сигналов многоградационных изображений с формированием яркостного E'Y и двух цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y в цифровом виде путем их аналого-цифрового преобразования с частотой дискретизации яркостного сигнала равной величине fд, а для цветоразностных сигналов равной величине fд/2 мультиплексирования цифрового сигнала яркости E'Y и двух цифровых цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y представленных в последовательном коде и отдельно сформированных цифровых синхросигналов, передачу сигналов по каналу связи, осуществление на приемной стороне обратных операций над сигналами по сравнению с передающей стороной, а именно демультиплексирование сигналов, преобразования цифровых сигналов последовательного кода в параллельный k-разрядный двоичный код, цифроаналоговое преобразование сигналов и формирование аналогового яркостного сигнала E'Y и двух цветоразностных сигналов E'R-Y и E'B-Y и их отображение, отличающийся тем, что на передающей стороне операцию аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляют с частотой дискретизации, равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов, а на приемной стороне системы после операции демультиплексирования цифровых сигналов вводится операция запоминания яркостного и цветоразностных сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов ТВ изображения с полным числом элементов разложения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании на передающей стороне чересстрочной развертки ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляется с частотой дискретизации равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов частот дискретизации во времени для (1+2·m) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (2+2·m) полукадров четного поля ТВ изображения, где m=0, 2, 4, 6,…, 24, и со сдвигом тактовых импульсов частот дискретизации во времени на длительность одного элемента разложения для (3+2·n) полукадров нечетного поля ТВ изображения и (4+2·n) полукадров четного поля ТВ изображения, где n=0, 2, 4, 6,…22, а на приемной стороне системы после операции демультиплексирования цифровых сигналов с выделением яркостного и цветоразностных сигналов вводится операция запоминания сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных нечетных и четных полей ТВ изображения с полным числом элементов разложения.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании на передающей стороне построчной развертки ТВ изображения операция аналого-цифрового преобразования сигналов осуществляется с частотой дискретизации равной fд/2 для яркостного сигнала и fд/4 для цветоразностных сигналов без сдвига тактовых импульсов для нечетных кадров ТВ изображения (1, 3, 5,…, 49 кадра) и со сдвигом во времени на длительность одного элемента разложения для четных кадров ТВ изображения (2, 4, 6,…, 50 кадра), а на приемной стороне системы после операции демультиплексирования цифровых сигналов с выделением яркостного и цветоразностных сигналов вводится операция запоминания сигналов и их считывания с формированием цифровых сигналов исходных кадров ТВ изображения с полным числом элементов разложения.
