Устройство для стохастического кодирования и декодирования телевизионных изображений

 

(72) Авторы изобретения

В.С. Гладкий и Л.Б. Овсянникова ". : : . 3

/

Московский ордена Трудового Красного Знамейй -институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. "Губкина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТОХАСТИ KCKOIO КОДИРОВАНИЯ

И ДЕКОДИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОНН6!Х ИЗОБРАЖЕ НИЙ

Устройство относится к телевизионно1Г технике и может быть использовано при передаче и приеме телевизионных сообщений различного целевого назначения.

Ф

Известны устройства, гце используются методы стохастического кодирования при передаче высококачественных телевизионных сигналов.

Первое из известных устройств содержит двухразрядный квантователь с псевцослучайным шумом, в котором используется псевдослучайный сигнал, образующий определенный рисунок на экране и повторяющиеся через каждые два кадра, к которому добавлялся пругой псевдослучайный сигнал, предназначенный для затушевывания мерцающих ложных контур. ров 1 1».

Известное устройство реализует стохастическое кодирование, однако характеристика вводимого шума не зависит от уровня квантования сигнала, что снижает качество получаемого изображения.

Более совершенное устройство для стохастического копирования и декодирования телевизионных изображений, исполь зующих метод стохастического кодирования, содержит последовательно соеаинен»

S ные преобразователь аналог-коц, ° источник равномерно распределенного шума в виде регистра с обратной связью, работающей с частотой Найквиста, причем четьи о ре выхоцных сигнала комбинировались так, чтобы цать 16-уровневый шумовый сигнал с плоским распределением амплитуды, передатчик. Шум перед квантованием цо,бавляется ко входному перецаваемому сиг— налу, в приемнике этот же шум вычита1S ется из проквантованного изображения.

В известном устройстве сочетается псевдослучайная обработка входного сигнала со сжатием и расширением динамического

20 диапазона для того, чтобы согласовать систему с характеристикой глаза 2) .

Однако реализованный в известном устройстве способ преобразования шума квантования в случайный шум несоверше

896768 лен, он длителен и не учитывает свойств вхоцного сигнала, требует синхронизации цвух. идентичных генераторов псевдослучайного шумa, функция пространственновременного интегрирования иэображений возлагается на глаз наблюцателя.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аналог-код и последовательно соединенные передатчик, канал связи, приемник и селектор; синхроимпульсов, включен между выходом йреобразователя аналог-код и входом передатчика блок вероятностного округления чисел, а к выхоцу приемника последовательно подключены многоканальный усрецнитель видеосигнала и блок считывания, причем их управляющие входы через коммутаторы подключены к выхоцу селектора синкроим пульсов.

Такое устройство позволяет увеличить быстродействие устройства, уменьшить обьем передаваемых данных, до однойтрех двоичных единиц на выборку и улучшить процесс декодирования изображений.

На чертеже представлено устройство блок-схема.

Устройство содержит вход 1 видеосигнала, преобразователь 2 аналог-коц, блок

3 вероятностного округления чисел, передатчик 4, коммутаторы 5 и 6, селектор

7 синхроимпульсов, выходной канал 8 ви« ,цеосигнала цекодированного сообщения блок 9 считывания, многоканальный усреднитель 10 вицеосигнала, приемник 11, канал 12 связи.

Работа устройства состоит в следующем.

На вход 1 преобразователя 2 аналогкод поступает видеосигнал, полученный из видимого изображения с помощью стандартных устройств; Преобразователь аналог-коц 2 осуществляет дискретизацию сигнала пс времени (по пространству иэо» бражения) и по количеству уровней, что соответствует разбиению исходного изобршкения на отдельные элементы (распо ложенные, как правило, в узлах сетки, наложенной на изобршкение), а также представлению яркости каждого элемента изображения конечным количеством фиксированных уровней. На выходе преобразователя аналог-код 2 каждый элемент изображения представлен двоичным кодом, с числом разрядов 5-8, что ссор ветствует 32-256 уровням градации. Ос новным элементом устройства, повышающим быстродействие и оптимизирующим процесс кодирования, является блок 3 ве роятностного округления чисел. В нем каждый двоичный 5-8 разряцный код преобразуется в 1-3 разрядный двоичный коц (что соответствует 2-8 уровням градации) следующим образом. В блоке 3 вероятностного округления чисел вырабатывается случайное равномерно распределенное в интервале О, 1 число P . Or30 брасйваемые разряды двоичного кода, поступающие на вхоц блока 3 вероятностного округления чисел образуют число ф .

Число Р.сравнивается с числом g если К, то добавляется единица перено-. са на младший разряд выходного 1-3 . разрядного двоичного коца, если ь <я, то единица не добавляется, т.е. на выходе блока 3 вероятностного округления чисел появляется округленное число, принимаю.т щее одно из двух значений, равносильных результату округления по избытку или по недостатку, соответственно с вероятносиими РЧ -— С „й и P>= 1 -О, ч ((— число, образуемое отбрасываемыми разряцами).

Статистический принцип независимого вероятностного округления кодов эквивалентен так называемой «бесконечной памяти". Последовательность двоичных 13 разрядных коцов, округленных верояз ностным способом, поступает а передатчик 4 и через него — в канал 12 связи.

Информация по каналу 12 связи может передаваться, как в дискретном виде в виде двоичных кодов, так и в непрерыв35 иом (для этого числа, снимаемые с блока

3 вероятностного округления чисел, нужно преобразовать в аналоговый сигнал).

Иэ канала 12 связи видеосигнал в виде послецовательности конов поступает в приемник 11, me он детектируется. В

40 селекторе синхроимпульсов происхоцит выделение кадровых и строчных синхроимпульсов, которые через коммутатор 6 поступают в многоканальный усрецнитель

10 видеосигнала. В многоканальном ус4> реднителе 10 вицеосигнала происхо цит осрецнение яркости каждого элемента изобршкения по заданному числу К (К ) 1) .кадров. Величина К задается для данной системы в зависимости от ее назначения, 50 свойств передаваемых иэобршкений и от количества оставляемых после округления в блоке 3 разрядов. К изменяется от 2 ао К д .Числу К соответствует число каналов в многоканальном усреднителе

10 видеосигнала. Чем больше число К, тем точнее восстанавливается уровень передаваемого .элемента изображения. С другой стороны выбор слишком большого

896768 б

16 !

43 значения К для быстроменяюшихся иэображений может привести к заметному смазыванию изображения и усложнению блоков 9 и усреднителя 10. При выборе величины К следует учитывать, что глаз наблюдателя также выполняет функции интегрирования с постоянной времени в среднем порядка 0.1 с. По первому каналу многоканального усрецнителя 10 видеосигнала записывается и осрепняет» ся изображение с 1-го по (К- 1)-й кадры, по второму со 2-r î по К-й кадры и т.n., в К-ом канале с (К -1)-го по 2{K-1)-й капры. После первых (К-1) перепаваемых кацров в первом канале многоканального усрепнителя 10 видеосигнала завершается формирование их осре дненного значения. Этот осредненный кадр считывается блоком 9 считывания в выходной канал 8 видеосигнала цекоцированного телевизионного сообщения °

Аналогично, только со сдвигом во времени работают остальные канады многоканального усрепнителя 10, видеосигнала. После считывания в выходной канал

8 цекодированного телевизионного сообщения первого кадра первый канал многоканального усреднителя 10 видеосигнала обнуляется и готовится цля осреднения (K - 1) следующих принимаемых кадров.

Считывание второго. кацра идет вслед эа первым со второго канала многоканального усреднителя 10 видеосигнала и т.д. Таким образом, частота капров считывания равна частоте кадров, перецаваемых передатчиком 4, опнако сдвинута во времени на (К вЂ” 1) кадров.

Способ вероятностного копирования, реализуемый с помощью блока 3 вероятностного округления чисел, позволяет увеличить быстродействие устройства, сократить избыточность передаваемой информации без ухудшения качества передаваемого сообщения. При этом существенно снижаются требования к мощности перецатчика и широте полосы пропускания канала связи.

Предлагаемое устройство позволяет регулировать параметры пространственно» временного интегрирования изображений, содержащихся в полукадрах (K86pax), улучшающие качество изображения элементарными техническими средствами.

Устройство просто и может быть использовано как самостоятельно, так и совместно с пругими системами оптимизации передачи телевизионных изображений.

Будучи использованным в вещательном телевидении, устройство не требует перепелки стандартных вещательных телевизионных приемников.

Формула изобретения

Устройство цля стохастического ко3а пирования и цекопирования телевизионных иэображений, содержащее преобразователь аналог-код и последовательно соединенные передатчик, канал связи, приемник и селектор синхроимпульсов, о т л и ч а3S ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, междуг выхо пом преобразователя аналог-код и входом передатчика включен блок вероятностного округления чисел, а к выходу прием

3О ника послецовательно подключены многоканальный усрецнитель видеосигнала и блок считывания, управляющие входы которых через коммутаторы попключены к выхоцу селектора синхроимпульсов.

Ист очники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. 1. Е. Thompson, 1.1 . .Sparkes

"А Pseudo-Random Quant i zer for Tel evision Signals", Proceedings of the

lEEE. volume 55, М 3, р.р. 353-355, March 1967.

2. L.G. Roberts "Picture Coding

us ng pseudo-random noise", IRE

Trans. Inform,vol IT-8, р.р. 145154, February 1962 (прототип).