УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА Российский патент 1995 года по МПК H04N5/272 

Изобретение относится к телевизионной (ТВ) технике и может быть ипользовано для создания спецэффектов на экране ТВ-приемника, в частности для формования видеосигнала изображения "кадр в кадре".

Модернизация функций и технических характеристик средств ТВ-техники предусматривает такое преобразование видеосигнала, которое обеспечивает создание спецэффектов в ТВ-изображении типа вращательных и двухординатных перемещений по экрану, "кадр в кадре", "стоп-кадр", врезания в одно изображение островков другого, размеры и форма которых изменяются во времени, замещения и наложения отдельных зон нескольких изображений и т.п. При этом создание ряда спецэффектов возможно как на ТВ-центре с последующей передачей и воспроизведением их на экране ТВ-приемника, так и непосредственно в ТВ-приемнике благодаря включению в его схему соответствующих устройств. В последнем случае один из широко применяемых спецэффектов - изображение "кадр в кадре" - позволяет выводить на экране телевизора два ТВ-изображения, одно из которых принимается по основному ТВ-каналу и воспроизводится в нормальном масштабе на весь экран (основной видеосигнал), а другое принимается по дополнительному ТВ-каналу и воспроизводится в уменьшенном масштабе в одном из квадрантов экрана телевизора (дополнительный видеосигнал). Сжатие дополнительного изображения может производиться в любое желаемое число раз (n) путем записи в память из каждого кадра дополнительного изображения каждого n-го элемента разложения по видеостроке и каждой n-й строке в поле. Наиболее часто используют значения n =3,4, при которых сжатое дополнительное изображение является достаточно четким и информативным.

В патенте США N 4811103, кл. H 04 N 5/262, описано устройство получения изображения "кадр в кадре" с корректором переключения чересстрочности, которое содержит источник основного и дополнительного видеосигналов, формирователи выборок основного и дополнительного видеосигналов, запоминающее устройство (ЗУ), куда записывается видеосигнал дополнительного изображения, цепь управления записью, включающую селектор синхроимпульсов дополнительного видеосигнала и формирователь адреса записи, цепь управления считыванием, включающую селектор синхроимпульсов основного видеосигнала и формирователь адреса считывания, детектор инверсии чересстрочности, цепь получения составного видеосигнала, который выводится на экран ТВ-приемника.

Процесс получения изображения "кадр в кадре" производится над основным и дополнительным видеосигнлами в аналоговой форме и протекает так, что изображение от источника дополнительного видеосигнала сжимается (n=3) и построчно записывается в ЗУ синхронно с частотой дополнительного видеосигнала, а считывается из ЗУ синхронно с частотой основного видеосигнала, заменяя участок основного изображения в заранее определенном фиксированном месте. Поскольку фазовые соотношения синхроимпульсов основного и дополнительного видеосигналов произвольные, во избежание искажений в составном видеосигнале корректор обеспечивает добавление видеосигналов нечетных полей дополнительного изображения только в нечетные поля основного путем изменения при необходимости адреса считывания из ЗУ по сигналу от детектора инверсии чересстрочности.

Однако алгоритм работы данного устройства реализуется только благодаря использованию в его схеме специализированного ЗУ большой емкости с самоустановкой последовательности, микросхема которого (НМ 53031В) разработана японской фирмой Хитати. В указанной микросхеме задается лишь начальный адрес строки для записи последовательльности данных.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является встроенная цифровая система, описанная в патенте США N 4673983, кл. H 04 N 5/272. Она содержит источник основного видеосигнала, выход которого соединен с селектором синхроимпульсов основного видеосигнала и с первым сигнальным входом коммутатора составного видеосигнала, источник дополнительного видеосигнала, выход которого подключен к входу селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала и к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП), формирователь адреса записи и формирователь адреса считывания, коммутатор адреса записи-считывания (контроллер), первый вход которого подсоединен к выходу формирователя адреса записи, второй вход - к первому выходу формирователя адреса считывания, а выход - к адресному входу блока памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора составного видеосигнала, блок записи видеоинформации, подключенный между выходом АЦП и входом данных блока памяти, генератор тактовых импульсов дополнительного видеосигнала, обеспечивающий синхронность работы АЦП, входных каскадов блока записи и формирователя адреса записи, блок считывания, подключенный между выходом данных блока памяти и входом ЦАП, генератор тактовых импульсов основного видеосигнала, обеспечивающий синхронность работы выходного каскада (второй защелки) блока записи, блока считывания, ЦАП и формирователя адреса считывания, схему управления формированием составного сигнала с кнопкой включения всей системы, подключенную между вторым выходом формирователя адреса считывания и управляющим входом коммутатора составного видеосигнала.

В процессе формирования описанной системой изображений "кадр в кадре" дополнительный видеосигнал в цифровой форме записывается в блок памяти и считывается из него с частотой тактовых импульсов, синхронных с синхроимпульсами основного видеосигнала, при этом в блоке записи производится сжатие (n=3) строк дополнительного изображения только в вертикальном направлении, а процесс считывания блоком считывания осуществляется со скоростью, в три раза больше чем скорость записи, в результате чего обеспечивается получение сжатого дополнительного изображения.

Алгоритм работы встроенной цифровой системы достаточно сложен и, кроме того, для его реализации необходимо преобразование последовательного кода цифрового сигнала дополнительного изображения в параллельный. Такое преобразование выполняет блок записи видеоинформации, однако устойчивость его работы невысока, что отражается на качестве формируемого изображения "кадр в кадре".

Задача изобретения состоит в создании подключаемого к схеме ТВ-приемника устройства формирования видеосигнала с простым алгоритмом работы, позволяющего отображать на экране телевизора одновременно две ТВ-программы по типу "кадр в кадре" с высоким качеством получаемого изображения. При этом реализованное устройство должно быть на готовых компонентах, в том числе на стандартных блоках памяти, что обеспечит ему гибкость и низкую стоимость.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство формирования видеосигнала, содержащее источник основного видеосигнала, выход которого соединен с селектором синхроимпульсов основного видеосигнала и с первым сигнальным входом коммутатора видеосигнала, источник дополнительного видеосигнала, выход которого подключен к входу селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала и к входу АЦП, коммутатор адреса записи-считывания, первый вход которого подсоединен к выходу формирователя адреса записи, второй - к первому выходу формирователя адреса считывания, а выход - к адресному входу блока памяти, ЦАП, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора видеосигнала, схему управления с кнопкой включения устройства, подключенную между вторым выходом формирователя адреса считывания и управляющим входом коммутатора видеосигнала, введены второй коммутатор адреса записи-считывания и контроллер записи-считывания, первый вход которого соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов основного видеосигнала, второй вход - с выходом строчных синхроимпульсов селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, первый выход - с управляющим входом первого коммутатора адреса записи-считывания, второй выход - с управляющим входом второго коммутатора адреса записи-считывания, первый вход которого подключен к выходу формирователя адреса записи, второй вход - к первому выходу формирователя адреса считывания, а блок памяти выполнен в виде двух полукадровых запоминающих устройств, входы данных каждого из которых соединены с выходом АЦП, а выходы данных - с входом ЦАП, при этом вход записи-считывания первого запоминающего устройства подсоединен к первому выходу контроллера записи-считывания, а его адресный вход - к выходу первого коммутатора записи-считывания, вход записи-считывания второго запоминающего устройства подсоединен к второму выходу контроллера записи-считывания, а его адресный вход - к выходу второго коммутатора записи-считывания, причем выходы строчных и кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов основного видеосигнала подсоединены к входам формирователя адреса считывания, а выходы строчных и кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала подсоединены к входам формирователя адреса записи.

Контроллер записи-считывания содержит три D-триггера, причем R-вход первого D-триггера является первым входом контроллера записи-считывания, С-вход - вторым входом контроллера записи-считывания, S-вход соединен с его инверсным выходом, а прямой выход - с С-входом второго D-триггера, инверсный выход которого подсоединен к С-входу третьего D-триггера, S- и R-входы второго и третьего D-триггеров объединены и на них подан уровень "1", D-вход каждого D-триггера соединен с его инверсным выходом, а прямой и инверсный выходы третьего D-триггера являются выходами контроллера записи-считывания.

Использование контроллера записи-считывания, управляющего работой ЗУ блока памяти и двумя коммутаторами адреса и вырабатывающего команды управления при одновременном поступлении на его входы кадровых синхроимпульсов основного видеосигнала и строчных синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, исключает прерывание процессов записи и считывания видеоинформации, следовательно, уменьшает искажения, вносимые в видеосигнал изображения "кадр в кадре" при его формировании.

Кроме того, работа ЗУ на считывание и запись в течение кадра видеоизображения благодаря реализации контроллера записи-считывания на трех D-триггерах позволяет избежать дрожания в сжатом дополнительном изображении, исключая изменения от кадра к кадру четности и нечетности его частей.

Применение унифицированных стандартных микросхем для выполнения ЗУ блока памяти и других блоков устройства формирования видеосигнала удешевляет и упрощает сборку предложенного устройства и делает возможным проводить ее на оборудованных соответствующим образом участках любой площади.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства формирования видеосигнала; на фиг.2 - структурная электрическая схема контроллера записи-считывания; на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу контроллера записи-считывания; на фиг.4 - структурная электрическая схема формирователя адреса записи; на фиг.5 - структурная электрическая схема формирователя адреса считывания; на фиг.6 - временные диаграммы, поясняющие работу блока памяти.

Устройство формирования видеосигнала для создания эффекта "кадр в кадре" (фиг.1) содержит источник 1 основного видеосигнала, выход которого соединен с первым сигнальным входом коммутатора 2 видеосигнала и входом селектора 3 синхроимпульсов основного видеосигнала, выходы кадровых и строчных синхроимпульсов которого соединены с формирователем 4 адреса считывания, источник 5 дополнительного видеосигнала, выход которого подсоединен к АЦП 6 и селектору 7 синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, выходы кадровых и строчных синхроимпульсов которого соединены с формирователем 8 адреса записи, контроллер 9 записи-считывания, первый вход которого подключен к выходу кадровых синхроимпульсов селектора 3, второй вход - к выходу строчных синхроимпульсов селектора 7, первый выход - к управляющему входу первого коммутатора 10 адреса записи-считывания и к входу записи-считывания ЗУ 11 блока памяти, второй выход - к управляющему входу второго коммутатора 12 адреса записи-считывания и к входу записи-считывания ЗУ 13 блока памяти. Первые входы коммутаторов 10, 12 адреса записи-считывания подсоединены к выходу формирователя 8 адреса записи, их вторые входы подсоединены к первому выходу формирователя 4 адреса считывания, второй выход которого через блок 14 управления с кнопкой 15 включения устройства соединен с управляющим входом коммутатора 2 видеосигнала. Выход коммутатора 10 адреса записи-считывания соединен с адресным входом ЗУ 11, выход коммутатора 12 адреса записи-считывания соединен с адресным входом ЗУ 13, при этом входы данных ЗУ 11 и 13 подсоединены к выходу АЦП 6, а выходы данных - к входу ЦАП 16, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 2 видеосигнала, передающего видеосигналы изображения "кадр в кадре" в тракт обработки ТВ-приемника 17.

Контроллер 9 записи-считывания (фиг.2) содержит три D-триггера 18-20. R-вход первого D-триггера 18 является первым входом контроллера 9, С-вход D-триггера 18 является вторым входом контроллера 9, прямой выход третьего D-триггера 20 является первым выходом контроллера 9, а его инверсный выход - вторым выходом контроллера 9. D- и S-входы первого D-триггера 18 соединены с его инверсным выходом, а его прямой выход подключен к С-входу второго D-триггера 19. В каждом из D-триггеров 19 и 20 его S- и R-входы соединены и на них подан уровень "1", D-вход присоединен к инверсному выходу, а инверсный выход второго D-триггера 19 подсоединен к С-входу третьего D-триггера 20.

На фиг.3а - кадровые синхроимпульсы основного видеосигнала, поступающие с выхода селектора 3 на первый вход контроллера 9 (R-вход D-триггера 18); б, в, г, д - некоторые возможные варианты расположения на временной оси t строчных синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, поступающих с выхода селектора 7 на второй вход контроллера 9 (С-вход D-триггера 18); е - импульсы на прямом выходе D-триггера 18 для варианта б расположения строчных синхроимпульсов дополнительного видеосигнала; ж - импульсы на инверсном выходе D-триггера 19; з - импульсы на первом выходе контроллера 9 (прямой выход D-триггера 20); и - импульсы на втором выходе контроллера 9 (инверсный выход D-триггера 20), причем уровень "1" на фиг.3з и 3и соответствует управляющей команде "считывание", а уровень "0" - команде "запись".

Формирователь 8 адреса записи (фиг.4) содержит генератор 21 тактовых импульсов частотой 8 МГц, выход которого через делитель 22 на четыре соединен с тактовым входом счетчика 23 элементов разложения по строке, на R-вход которого поступают строчные синхроимпульсы дополнительного видеосигнала с выхода синхроимпульсов селектора 7. Эти же строчные синхроимпульсы через делитель 24 на четыре поступают на тактовый вход счетчика 25 видеострок, на R-вход которого подаются кадровые синхроимпульсы дополнительного видеосигнала с выхода кадровых синхроимпульсов селектора 7. Выходы счетчиков 23 и 25 подключены к первым входам коммутаторов 10, 12 адреса записи-считывания.

Формирователь 4 адреса считывания (фиг.5) содержит генератор 26 тактовых импульсов частотой 8 МГц, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 27 элементов разложения по видеостроке, на R-вход которого поступають строчные синхроимпульсы основного видеосигнала с выхода строчных синхроимпульсов селектора 3. Эти же строчные синхроимпульсы подаются на тактовый вход счетчика 28 видеострок, на R-вход которого подаются кадровые синхроимпульсы основного видеосигнала с выхода кадровых синхроимпульсов селектора 3. Первые выходы счетчиков 27 и 28 подключены к вторым входам коммутаторов 10, 12, выход формирователя 4 адреса считывания подключен к первому входу блока 14 управления.

На фиг.6а - кадровые синхроимпульсы основного видеосигнала; б - возможный вариант расположения на временной оси кадровых синхроимпульсов дополнительного видеосигнала относительно кадровых синхроимпульсов основного видеосигнала, при этом Х_m и Y_m - части видеосигналов, составляющие полукадры дополнительного изображения, где m = 1,2,3... ∞ - номер полукадра; в, г - импульсы на входах записи-считывания ЗУ 11, 13 соответственно, определяющие их режимы работы; д,е - сжатые дополнительные изображения, содержащиеся или извлекаемые из ЗУ 11, 13 в соответствии с режимами их работы.

Исходным условием для последующего описания работы устройства является задание размеров и места расположения сжатого дополнительного изображения (в дальнейшем - дополнительный кадр) на экране ТВ-приемника на фоне полномасштабного основного изображения (в дальнейшем - основной кадр). Пусть дополнительный кадр вводят в правый верхний квадрант основного кадра, а сжатие производят в четыре раза, т.е. в ЗУ записывается каждая четвертая строка в поле, а по строке записывается каждый четвертый элемент разложения. Поскольку в стандартной системе цветного телевидения в кадре 625 строк (в поле по 312 1/2 строки), а в каждой строке 384 элемента разложения, то дополнительный кадр содержит 96 элементов разложения в строке и 144 строки (в поле по 72 строки) и занимают 1/16 площади основного кадра. Указанное количество строк в дополнительном кадре получено в результате вычитания из общего числа строк, не содержащих информацию об изображении и, следовательно, не подлежащих сжатию.

Таким образом, в процессе формирования видеосигнала для создания изображения "кадр в кадре" последние 96 элементов разложения первых 144 строк основного кадра замещены элементами разложения дополнительного кадра.

Устройство формирования видеосигнала для создания эффекта "кадр в кадре" работает следующим образом.

Источник 1, содержащий согласно стандартной схеме цветного ТВ-приемника антенну, приемник, видеодетектор, разделитель яркости и цветности и принимающий видеосигналы, например, по первому ТВ-каналу, формирует основной видеосигнал, поступающий с выхода источника 1 на первый сигнальный вход коммутатора 2 видеосигнала и на вход селектора 3 синхроимпульсов основного видеосигнала. Селектор 3 выделяет из основного полного цветового ТВ-сигнала (ПЦТС) смесь кадровых и строчных синхроимпульсов и разделяет их. Строчные синхроимпульсы поступают на R-вход счетчика 27 элементов разложения по строке и на тактовый вход счетчика 28 видеосигнала строк формирователя 4 адреса считывания, а кадровые синхроимпульсы поступают на R-вход счетчика 28 формирователя 4 и на R-вход D-триггера 18, являющийся первым входом контроллера 9 записи-считывания.

Аналогично источник 5, выполненный так же, как источник 1, принимающий видеосигналы, например, по второму ТВ-каналу, формирует дополнительный видеосигнал, поступающий с выхода источника 5 на вход АЦП 6 и на вход селектора 7 синхроимпульсов дополнительного видеосигнала. Селектор 7 выделяет из дополнительного ПЦТС смесь кадровых и строчных синхроимпульсов и разделяет их.

С выходов селектора 7 кадровые синхроимпульсы подаются на R-вход счетчика 25 видеострок формирователя 8 адреса записи, а строчные синхроимпульсы подаются на R-вход счетчика 23 элементов разложения по строке, через делитель 24 на четыре на тактовый вход счетчика 25 видеострок и на С-вход D-триггера 18, являющийся вторым входом контроллера 9 записи-считывания.

Формирователь 8 адреса записи вырабатывает адреса для записи кодов элементов разложения дополнительного видеосигнала в блок памяти. Адрес каждого элемента разложения состоит из двух частей-старшей, соответствующей адресу видеостроки, и младшей, соответствующей адресу элемента разложения в строке.

От генератора 21, например кварцевого (см. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1989, с. 52), частотой 8 МГц, равной частоте дискретизации, соответствующей 384 элементам на строке, импульсы через делитель 22 поступают на тактовый вход счетчика 23 элементов разложения по видеостроке, в котором формируется младшая часть адреса элементов разложения. При этом, поскольку делитель 22 подает на тактовый вход счетчика 23 каждый четвертый импульс от генератора 21, соответствующий каждому четвертому элементу разложения в строке, то счетчик 23 соответственно выдает для записи в память адрес каждого четвертого элемента разложения. В результате формируется 96 адресов (семь разрядов адреса). Таким образом осуществляется сжатие строки по горизонтали.

При поступлении на R-вход счетчика 23 строчного синхроимпульса от селектора 7 процесс формирования адресов элементов разложения для новой строки начинается сначала. Одновременно строчные синхроимпульсы дополнительного видеосигнала от селектора 7 через делитель 24 поступают на тактовый вход счетчика 25 видеострок, в котором формируется старшая часть адреса элементов разложения. Через делитель 24 на счетчик 25 поступает каждый четвертый синхроимпульс, соответствующий каждой четвертой строке дополнительного видеосигнала, несущей информацию об изображении, нечетного или четного полукадра, счетчик 25 выдает адрес на каждую четвертую видеостроку полукадра. Таким образом осуществляется сжатие полукадров по вертикали, так что в каждом из них остается по 72 видеостроки.

При поступлении на R-вход счетчика 25 кадровых синхроимпульсов дополнительного видеосигнала от селектора 7 процесс формирования адресов видеострок для нового полукадра начинается сначала. В результате для каждого полукадра формируется 72 адреса видеострок (шесть разрядов адреса). С выходов счетчика 25 и счетчика 23 старшая и младшая части адреса элементов разложения дополнительного изображения совместно - выход формирователя 8 - поступают на первые входы коммутаторов 10, 12 адреса записи-считывания.

Формирователь 4 адреса считывания вырабатывает адреса для считывания кодов элементов разложения дополнительного видеосигнала из блока памяти, причем эти адреса, как и при записи, состоят из двух частей - старшей, соответствующей адресу видеостроки, и младшей, соответстствующей адресу элемента разложения в строке, хранимых в памяти.

Импульсы с выхода генератора 26, выполненного аналогично генератору 21, с частотой 8 МГц поступают на тактовый вход счетчика 27. Младшая часть адреса элементов разложения выдается с первого выхода счетчика 27 через 3/4 длительности видеостроки, начиная от 0 до 95, т.е. всего 96 адресов (семь разрядов адреса). Одновременно при выдаче адресов с первого выхода счетчика 27 с второго его выхода подается сигнал на один из входов формирователя 29 сигнала разрешения на выдачу дополнительного видеосигнала, другой вход которого соединен с вторым выходом счетчика 28.

При поступлении на R-вход счетчика 27 строчных синхроимпульсов основного видеосигнала от селектора 3 процесс формирования адресов элементов разложения для новой строки начинается сначала. Строчные синхроимпульсы основного видеосигнала от селектора 3 поступают также на тактовый вход счетчика 28 видеострок, в котором формируется старшая часть адреса элементов разложения. Счетчик 28 считает строчные синхроимпульсы, соответствующие видеострокам основного видеосигнала, начиная от 0 до 71, затем останавливается и начинает счет сначала после прихода на его R-вход кадрового синхроимпульса от селектора 3. В процессе работы счетчика 28 с его первого выхода выдается старшая часть адреса элементов разложения первых 72 видеострок каждого полукадра основного видеосигнала. Одновременно при выдаче адресов с первого выхода с второго выхода счетчика 28 поступает сигнал на формирователь 29.

В течение времени, когда на обоих входах формирователя 29 имеются сигналы, формирователь 29 выдает сигнал разрешения на выдачу дополнительного видеосигнала (уровень "1"), поступающий с выхода формирователя 29, являющегося вторым выходом формирователя 4, на первый вход блока 14 управления. При включенной кнопке 15, т.е. при включенном устройстве формирования видеосигнала, и при наличии на первом входе сигнала разрешения (уровень "1") блок 14 управления вырабатывает управляющий сигнал (уровень "0"), поступающий на управляющий вход коммутатора 2 видеосигнала.

С первых выходов счетчика 28 и счетчика 27 старшая и младшая части адреса элементов разложения основного видеосигнала совместно - первый выход формирователя 4 - поступают на вторые входы коммутаторов 10, 12 адреса записи-считывания.

Использованные в формирователях 4 и 8 счетчики элементов разложения по видеостроке могут быть выполнены на двух микросхемах К155ИЕ7, а счетчики видеострок - на микросхеме К561ИЕ10 (см. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М.: Радио и связь, 1989. с. 90-96 и 244-245 соответственно).

Коммутаторы 10 и 12 адреса записи-считывания, на первый вход которых приходят адреса записи, а на второй вход - адреса считывания, осуществляют подключение соответствующих формирователей адреса к адресным входам ЗУ 11 и 13 блока памяти по сигналам управления, поступающим от контроллера 9 на управляющие входы коммутаторов. Например, если от контроллера 9 на управляющий вход коммутатора 10 пришла команда "считывание", то коммутатор на адресный вход ЗУ 11 подключает адреса, поступившие на его второй вход от формирователя 4 адреса считывания. При этом второй коммутатор 12, на управляющий вход которого от контроллера 9 пришла команда "запись", на адресный вход ЗУ 13 подключает адреса, поступившие на его первый вход от формирователя 8 адреса записи. Следующие команды, приходящие от контроллера 9 (на коммутатор 10 - "запись", на коммутатор 12 - "считывание") изменяют режим работы коммутаторов на противоположный.

Адрес в ЗУ должен выставляться в два этапа: сначала старшая часть адреса, потом младшая. Порядок выставления адреса определяется сигналами контроллера 9, поступающими на управляющие входы коммутаторов.

Контроллер 9 осуществляет переключение в противофазе режимов работы "запись-считывание" ЗУ 11 и 13, а также через коммутаторы 10 и 12 адреса записи-считывания устанавливает порядок выставления адресов на адресных входах ЗУ.

Появление на прямом выходе D-триггера 18 импульсов происходит в момент поступления на его С-вход первого строчного синхроимпульса дополнительного видеосигнала, полностью попадающего в пределы кадрового синхроимпульса основного видеосигнала, находящегося на R-входе (фиг. 3е). Поскольку в системе длительность кадрового синхроимпульса 160 мкс, а длительность строки, а значит, период следования строчных синхроимпульсов 64 мкс, то в общем случае для двух независимых асинхронных видеосигналов на кадровый синхроимпульс одного видеосигнала приходится от двух до трех строчных синхроимпульсов другого видеосигнала. На фиг.3б-3д изображены некоторые возможные варианты взаимного положения видеосигналов на R- и С-входах D-триггера 18, причем строчные синхроимпульсы, по которым происходит переключение D-триггера 18, заштрихованы.

Переключение второго D-триггера 19 производится импульсами с прямого выхода D-триггера 18, поступающими на С-вход D-триггера 19, т.е. каждый полукадр основного изображения (фиг.3ж). Импульсы с инверсного выхода D-триггера 19, поданные на С-вход третьего D-триггера 20, переключают состояния выходов последнего каждый кадр основного изображения, следовательно, в течение одного кадра основного изображения на прямом выходе D-триггера 20, являющемся первым выходом контроллера 9, устанавливается уровень "1" (фиг. 3з), а на инверсном выходе, являющемся вторым выходом контроллера 9, устанавливается уровень "0" (фиг.3и), в течение следующего кадра состояния выходов меняются на противоположные. В результате с выходов контроллера 9 на входы записи-считывания ЗУ 11, 13 поступают в противофазе команды "считывание", "запись", меняющие каждый кадр режим работы обоих ЗУ. При этом эти же команды (уровень "1", "0"), поданные с выходов контроллера 9 на управляющие входы коммутаторов 10, 12, подключают через коммутаторы к адресным входам ЗУ 11, 13 формирователи 4, 8 адреса, соответствующие режимам работы ЗУ.

Дополнительный видеосигнал, преобразованный в коды с помощью АЦП 6, поступает на входы данных ЗУ 11 и 13 и записывается в то ЗУ, на вход записи-считывания которого пришла от контроллера 9 команда "запись", а на адресный вход - адреса, по которым производится запись. Поскольку формирователь 8 адреса записи дает адреса для записи каждой четвертой видеостроки и каждого четвертого элемента разложения в строке, то в ЗУ записываются коды каждой четвертой строки и каждого четвертого элемента разложения, т.е. происходит сжатие изображения. Одновременно с выхода другого ЗУ, на входе записи-считывания которого команда "считывание", производится считывание дополнительного кадра.

Работа блока памяти, состоящего из ЗУ 11 и 13, поясняется на фиг.6. Пусть работа источника 1 основного видеосигнала и источника 5 дополнительного видеосигнала представлена кадровыми синхроимпульсами, взаимное положение которых на временной оси произвольно и соответствует, например, варианту, изображенному на фиг.6а и 6б. Расстояние между кадровыми синхроимпульсами соответствует полукадру ТВ-изображения. На фиг.6а пронумерованные синхроимпульсы определяют начало каждого кадра основного изображения. На фиг.6б каждый полукадр дополнительного изображения представлен в виде суммы двух частей X_m и Y_m.

Согласно принципу действия контроллера 9 записи-считывания (фиг.3) кадровые синхроимпульсы основного видеосигнала, соответствующие началу кадра (импульсы I, II, III..., фиг.6а), определяют режим работы ЗУ 11 и 13. Пусть в начале работы устройства на первом выходе контроллера 9 устанавливается уровень "0", а на втором - "1", тогда на вход записи-считывания ЗУ 11 поступает команда "запись" (фиг.6в), а на вход записи-считывания ЗУ 13 - команда "считывание" (фиг.6г). Поскольку емкость используемых ЗУ соответствует полукадру ТВ-изображения, то во время режима "запись" в течение первого кадра основного изображения в ЗУ 11 записывается дополнительный кадр X₂Y₃ (фиг.6д), в котором Х₂ - часть, принадлежащая второму по-лукадру, а Y₃ - часть, принадлежащая третьему полукадру дополнительного изображения (фиг. 6б). Во время второго кадра основного видеосигнала режимы работы ЗУ 11 и 13 меняются (фиг. 6г) и из ЗУ 11 считывается дополнительный кадр Y₃X₂, а в ЗУ 13 записывается дополнительный кадр X₄Y₅ (фиг.6д 6е). Во время третьего кадра основного видеосигнала режимы работы ЗУ 11 и 13 снова меняются (фиг. 6в и 6г) и в ЗУ 11 записывается дополнительный кадр X₆X₇ (фиг.6д), а из ЗУ 13 считывается дополнительный кадр Y₅X₄ и т.д. на протяжении времени работы устройства формирования видеосигнала.

По команде "считывание" с выхода данных соответствующего ЗУ блока памяти происходит считывание кодов сжатого дополнительного изображения. Считанные коды поступают на вход ЦАП 16, где преобразуются в аналоговый сигнал. В качестве ЦАП 16 использован ЦАП с прецизионной резистивной матрицей. С выхода ЦАП 16 сжатый видеосигнал дополнительного изображения в аналоговой форме подается на второй сигнальный вход коммутатора 2 видеосигнала, на первый сигнальный вход которого приходит основной видеосигнал от источника 1.

По сигналу с выхода блока 14 управления (уровень "0"), поступающему на управляющий вход коммутатора 2, указанный коммутатор осуществляет включение дополнительного кадра в заранее выбранное место основного кадра путем замещения элементов разложения основного кадра элементами разложения дополнительного кадра. Таким образом формируется составной видеосигнал изображения "кадр в кадре", который с выхода коммутатора 2 подается на вход тракта обработки ТВ-приемника 17.

В связи с тем, что работа контроллера 9 записи-считывания осуществляется так, что переключение режимов работы ЗУ 11 и 13 блока памяти происходит в момент, когда и основной, и дополнительный видеосигналы одновременно не содержат информации об изображении, так как этот момент соответствует передаче синхроимпульсов - кадровых для основного видеосигнала и строчных для дополнительного видеосигнала (фиг. 2), то независимо от асинхронности основного и дополнительного видеосигнала процессы записи и считывания видеоинформации не прерываются, а следовательно, уменьшаются искажения, вносимые в видеосигнал изображения "кадр в кадре" при его формировании. Кроме того, поскольку переключение режимов работы ЗУ 11 и 13 соответствует длительности кадра, т.е. информация из каждого ЗУ считывается (записывается) в течение кадра, то в процессе работы устройства формирования видеосигнала не изменяется четность или нечетность частей Х_mY_m+1 изображения, составляющих дополнительный кадр (фиг.6), а значит, отсутствует дрожание изображения в нем.

Несмотря на то, что дополнительный кадр состоит из двух частей, принадлежащих двум разным полукадрам дополнительного изображения, искажение получаемого изображения не происходит, потому что, во-первых, полукадры последовательные во времени, а изменение изображения за это время мало, во-вторых, производится сжатие видеоинформации, скрывающее мелкие объекты изображения. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить высокое качество изображения "кадр в кадре".

Использование: в телевизионной технике для формирования видеосигнала изображения "кадр в кадре". Сущность изобретения: устройство формирования видеосигнала содержит источник 1 основного видеосигнала, коммутатор 2 видеосигнала, селектор 3 синхроимпульсов основного видеосигнала, формирователь 4 адреса считывания, источник 5 дополнительного видеосигнала, АЦП 6, селектор 7 синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, формирователь 8 адреса записи, контролер 9 записи-считывания, первый, второй коммутаторы 10,12 адреса записи-считывания запоминающие устройства 11,13, блок 14 управления, кнопку 15 включения устройства, ЦАП 16, телевизионный приемник 17. Устройство формирует составной видеосигнал изображения "кадр в кадре", 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА, содержащее источник основного видеосигнала, выход которого соединен с селектором синхроимпульсов основного видеосигнала и с первым сигнальным входом коммутатора видеосигнала, источник дополнительного видеосигнала, выход которого подключен к входу селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала и к входу аналого-цифрового преобразователя, первый коммутатор адреса записи - считывания, первый вход которого подсоединен к выходу формирователя адреса записи, второй вход - к первому выходу формирователя адреса считывания, а выход - к адресному входу блока памяти, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора видеосигнала, блок управления с кнопкой включения устройства, подключенный между вторым выходом формирователя адреса считывания и управляющим входом коммутатора видеосигнала, отличающееся тем, что в него введены второй коммутатор адреса записи - считывания и контроллер записи - считывания, первый вход которого соединен с выходом кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов основного видеосигнала, второй вход - с выходом строчных синхроимпульсов селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала, первый выход - с управляющим входом первого коммутатора адреса записи - считывания, второй выход - с управляющим входом второго коммутатора адреса записи - считывания, первый вход которого подключен к выходу формирователя адреса записи, второй вход - к первому выходу формирователя адреса считывания, а блок памяти выполнен в виде двух запоминающих устройств, входы данных каждого из которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы данных - с входом цифроаналогового преобразователя, при этом вход "Запись - считывание" первого запоминающего устройства подсоединен к первому выходу контроллера записи - считывания, а его адресный вход - к выходу первого коммутатора записи - считывания, вход "Запись - считывание" второго запоминающего устройства подсоединен к второму выходу контроллера записи - считывания, а его адресный вход - к выходу второго коммутатора записи - считывания, причем выходы строчных и кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов основного видеосигнала подсоединены к входам формирователя адреса считывания, а выходы строчных и кадровых синхроимпульсов селектора синхроимпульсов дополнительного видеосигнала - к входам формирователя адреса записи. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контроллер записи - считывания содержит три D-триггера, причем R-вход первого D-триггера является первым входом контроллера записи - считывания, C-вход - вторым входом контроллера записи - считывания, S-вход соединен с его инверсным выходом, а прямой выход - с C-входом второго D-триггера, инверсный выход которого подсоединен к C-входу третьего D-триггера, причем S-и R-входы второго и третьего D-триггеров объединены и на них подан уровень "1", D-вход каждого D-триггера соединен с его инверсным выходом, а прямой и инверсный выходы третьего D-триггера являются выходами контроллера записи - считывания.