ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СТАНДАРТА Российский патент 2008 года по МПК H04N7/01 

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться в электронно-оптических системах, например в тепловизионных приборах с механическим сканированием, а также в малокадровых телевизионных системах.

Известно устройство преобразования телевизионного стандарта, содержащее аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхроимпульсов (США, патент №4057836 от 08.11.1977 г.). Данное устройство может работать только с малокадровой телевизионной камерой и не может работать с тепловизорами, имеющими разложение элементов кадра, отличное от телевизионного, в частности с тепловизорами с зонным сканированием или с тепловизорами с параллельным сканированием в горизонтальном направлении.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому - прототипом - является устройство для преобразования телевизионного стандарта, содержащее аналого-цифровой преобразователь, запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь и генератор синхроимпульсов. Вход данных цифроаналогового преобразователя соединен с выходом запоминающего блока. Кроме того, устройство содержит буферный запоминающий блок, четыре счетчика, блок сравнения кодов, логический блок и видеоконтрольный блок (СССР, а.с. №813813 от 30.07.1979 г., МПК Н04N 5/02).

Однако такое устройство работает таким образом, что прием информации от источника (малокадровой телевизионной системы) может осуществляться (записываться в буферный запоминающий блок) только во время прямого хода строчной развертки телевизионного стандарта. Поэтому выходной стандарт источника должен быть жестко связан с выходным сигналом преобразователя телевизионного стандарта, что резко сужает применение устройства.

Указанное устройство работает только в малокадровых телевизионных системах и не может работать с тепловизорами, имеющими разложение элементов кадра, отличное от телевизионного, в частности с тепловизорами с зонным сканированием или с тепловизорами с параллельным сканированием в горизонтальном направлении. Кроме того, указанное устройство не может работать со стандартными видеоконтрольными устройствами, т.к. в нем не формируется полный телевизионный сигнал, что затрудняет его применение, т.к. требует создания специализированных видеоконтрольных устройств.

Задача изобретения - создание преобразователя телевизионного стандарта с более широкими функциональными возможностями, которое может работать со стандартными видеоконтрольными устройствами и использоваться в электронно-оптических системах, а именно в тепловизорах, а также в малокадровых телевизионных системах. Технический результат: преобразование телестандартов, имеющих различное пространственное разложение и различные типы разверток, с выводом изображения на видеоконтрольное устройство, работающее в телевизионном стандарте.

Указанная задача решается тем, что в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, запоминающий блок и цифроаналоговый преобразователь, вход данных которого соединен с выходом запоминающего блока, а также генератор синхроимпульсов, введены формирователь адреса записи, формирователь адреса чтения, цифровой коммутатор, формирователь полного телевизионного сигнала и сумматор, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с информационным входом запоминающего блока, адресный вход которого соединен с выходом цифрового коммутатора, первый вход которого соединен с выходом формирователя адреса записи, а второй вход соединен с выходом формирователя адреса чтения, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом сумматора, первый выход генератора синхроимпульсов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход объединен с управляющими входами запоминающего блока и цифрового коммутатора, третий выход соединен с первым входом формирователя адреса записи, четвертый выход соединен с входом формирователя адреса чтения, а пятый выход соединен с входом формирователя полного телевизионного сигнала, выход формирователя полного телевизионного сигнала соединен со вторым входом сумматора, при этом вход данных аналого-цифрового преобразователя является входом видеосигнала, второй и третий входы формирователя адреса записи являются первым и вторым входами синхронизации устройства, а выход сумматора является выходом устройства.

Формирователь адреса записи может быть реализован разными вариантами. По первому варианту формирователь адреса записи содержит первый и второй счетчики, причем первый выход первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, а второй выход первого счетчика и выход второго счетчика соединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый вход первого счетчика является первым входом синхронизации устройства, второй вход является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса второго счетчика является вторым входом синхронизации устройства. Такая схема может использоваться в малокадровых телевизионных системах и в тепловизорах со сканированием в вертикальном и в горизонтальном направлении.

По второму варианту формирователь адреса записи содержит последовательно соединенные первый, второй и третий счетчики, причем вторые выходы первого и второго счетчиков и выход третьего счетчика объединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый вход и второй входы первого счетчика являются, соответственно, первым входом синхронизации устройства и первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса третьего счетчика является вторым входом синхронизации устройства. Данный вариант целесообразен для использования в тепловизорах с зонным сканированием.

В частном случае для использования в тепловизорах с зонным сканированием, имеющих высокое разрешение изображения, формирователь адреса записи содержит последовательно соединенные умножитель частоты, первый, второй и третий счетчики, причем вторые выходы первого и второго счетчиков и выход третьего счетчиков соединены и являются выходом формирователя адреса записи, вход умножителя частоты является первым входом синхронизации устройства, второй вход первого счетчика является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса третьего счетчика является вторым входом синхронизации устройства.

Формирователь адреса чтения содержит последовательно соединенные первый и второй счетчики, причем выходы счетчиков являются выходом формирователя адреса чтения, а вход первого счетчика является входом формирователя адреса чтения.

На фиг.1 приведена схема устройства для преобразования телевизионного стандарта.

На фиг.2, 3, 4 приведены схемы формирователя адреса записи.

На фиг.5 приведена схема формирователя адреса чтения.

На фиг.6 приведены диаграммы импульсов, поясняющие работу преобразователя телевизионного стандарта.

На фиг.7 показан растр выходного видеосигнала.

На фиг.8 показан растр входного изображения при сканировании в горизонтальном направлении линейкой фотоприемников с k элементами и четырьмя зонами.

Преобразователь телевизионного стандарта (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, запоминающий блок (ЗБ) 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, сумматор 4, цифровой коммутатор 5, формирователь адреса записи (ФАЗ) 6, формирователь адреса чтения (ФАЧ) 7, генератор синхроимпульсов 8 и формирователь полного телевизионного сигнала (формирователь полного ТВ-сигнала) 9.

Выход АЦП 1 соединен с информационным входом ЗБ 2, адресный вход которого соединен с выходом цифрового коммутатора 5, а выход - с входом данных ЦАП 3. Первый вход цифрового коммутатора 5 соединен с выходом формирователя адреса записи 6, а второй вход - с выходом формирователя адреса чтения 7. Первый выход генератора синхроимпульсов 8 соединен с тактовым входом АЦП 1, второй выход объединен с управляющими входами ЗБ 2 и цифрового коммутатора 5, третий выход соединен с первым входом формирователя адреса записи 6, четвертый выход соединен с входом формирователя адреса чтения 7, а пятый выход соединен с входом формирователя полного телевизионного сигнала 9. Выход ЦАП 3 соединен с первым входом сумматора, а выход формирователя полного телевизионного сигнала 9 - со вторым входом сумматора 4. Вход данных АЦП 1 является входом видеосигнала, а второй и третий входы формирователя адреса записи 5 являются первым и вторым входами синхронизации. Выход сумматора 4 является выходом устройства.

Формирователь адреса записи 6 может быть реализован тремя вариантами схемы.

Формирователь адреса записи 6 по первому варианту (фиг.2) содержит первый 10 и второй 11 счетчики. Первый выход первого счетчика 10 соединен со счетным входом второго счетчика 11, а второй выход первого счетчика 10 и выход второго счетчика 11 объединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый вход первого счетчика 10 является первым входом синхронизации устройства, второй вход является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса второго счетчика 11 является вторым входом синхронизации устройства.

Формирователь адреса записи 6 по второму варианту (фиг.3) содержит последовательно соединенные первый 12, второй 13 и третий 14 счетчики. Вторые выходы первого 12 и второго 13 счетчиков и выход третьего 14 счетчиков соединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый и второй входы первого счетчика 12 являются, соответственно, первым входом синхронизации устройства и первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса третьего счетчика 14 является вторым входом синхронизации устройства.

Формирователь адреса записи 6 по третьему варианту (фиг.4) содержит последовательно соединенные умножитель частоты 15, первый 16, второй 17 и третий счетчики 18. Вторые выходы первого 16 и второго 17 счетчиков и выход третьего 18 счетчиков соединены и являются выходом формирователя адреса записи, вход умножителя частоты 15 является первым входом синхронизации устройства, второй вход первого счетчика 16 является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса третьего счетчика 18 является вторым входом синхронизации устройства.

Формирователь адреса чтения 7 (фиг.5) содержит последовательно соединенные первый 19 и второй 20 счетчики. Выходы счетчиков 19 и 20 соединены и являются выходом формирователя адреса чтения 7, вход первого 19 счетчика является входом формирователя адреса чтения 7.

Устройство работает следующим образом.

Видеосигнал, поступающий из тепловизора (малокадровой телевизионной установки), который подлежит преобразованию в стандартный телевизионный сигнал, подается на вход АЦП 1, где преобразуется в цифровую форму и затем поступает на вход ЗБ 2. Одновременно на вход формирователя адреса записи 6 подаются сигналы синхронизации, необходимые для синхронизации устройства по строкам и по кадру. Формирователь адреса записи 6 формирует многоразрядный код адреса записи, который подается на первый вход цифрового коммутатора 5. Формирование адреса записи может осуществляться различными способами, в зависимости от источника входного сигнала, который необходимо преобразовать в телевизионный стандарт. Этим достигается решение задачи преобразования телестандартов, имеющих различное пространственное разложение и различные типы разверток. В формирователе адреса чтения 7 формируется код адреса, необходимый для считывания данных из ЗБ 2. Формирователь адреса чтения 7 счетчиком 19 формирует адрес по строке, а в счетчике 20 - по кадру. Для вывода изображения на стандартный телевизионный монитор временные характеристики должны соответствовать телевизионному стандарту (например, ГОСТ 7845-95 «Системы вещательного телевидения»). Сформированный код адреса чтения подается на второй вход цифрового коммутатора 5, выход которого соединен с адресным входом ЗБ 2. Генератор синхроимпульсов 8 на втором выходе формирует сигнал, управляющий режимом работы ЗБ 2 и цифрового коммутатора 5. Рассмотрим диаграммы импульсов, поясняющие работу устройства (фиг.6). Адрес чтения 6-1 изменяется с периодом, необходимым для вывода изображения. Период изменения адреса записи 6-2 зависит от временных характеристик входного сигнала. Во время положительного уровня управляющего сигнала 6-3 ЗБ 2 работает в режиме чтения и на его адресный вход подается код адреса чтения 6-4. На выходе ЗБ 2 формируется сигнал данных 6-5, который затем поступает на вход ЦАП 3. Во время отрицательного уровня управляющего сигнала ЗБ 2 переводится в режим записи и на его адресный вход подается код адреса записи 6-4. Запись данных производится в соответствии с временными характеристиками входного сигнала.

Формирователь адреса записи по первому варианту (фиг.2) работает следующим образом. Первый вход формирователя адреса записи 6 является тактовым входом первого счетчика 10 и на него подается тактовый сигнал с периодом, равным одному элементу разложения входного сигнала. Первый вход синхронизации является входом обнуления первого счетчика 10. На него подается короткий импульс с периодом, равным периоду входного сигнала. Первый счетчик 10 на втором выходе формирует адрес элементов входного сигнала. Первый выход первого счетчика 10 является выходом переноса и соединен с тактовым входом второго счетчика 11. На второй вход синхронизации подается короткий импульс с периодом, равным периоду кадра входного сигнала. Выход второго счетчика 11 является адресом строк входного сигнала. Растр выходного видеосигнала (фиг.7) имеет n элементов в строке и m строк.

При использовании преобразователя в малокадровых телевизионных системах или тепловизорах со сканированием в вертикальном направлении адрес элементов входного сигнала имеет log₂(n) разрядов, а адрес строк входного сигнала имеет log₂(m) разрядов. При этом разряды элементов являются младшими, а разряды строк - старшими.

При использовании преобразователя в тепловизорах со сканированием в горизонтальном направлении адрес элементов входного сигнала имеет log₂(m) разрядов, а адрес строк входного сигнала имеет log₂(n) разрядов. При этом разряды элементов являются старшими, а разряды строк - младшими. Этим достигается поворот изображения на выходе преобразователя.

Для пояснения работы формирователя адреса записи по второму варианту (фиг.3) рассмотрим пример растра входного изображения при сканировании в горизонтальном направлении линейкой фотоприемников с k элементами и четырьмя зонами (фиг.8). Первый вход формирователя адреса записи 6 является тактовым входом первого счетчика 12 и на него подается тактовый сигнал с периодом, равным периоду опроса одного элемента линейки фотоприемника Т тепловизора. Первый вход синхронизации является входом обнуления первого счетчика 12. На него подается короткий импульс с датчика положения сканирующего устройства тепловизора. Период этого импульса равен k·T. На втором выходе первого счетчика 12 формируется адрес, который имеет log₂(k) разрядов. Второй счетчик 13 имеет коэффициент счета, равный n. На втором выходе второго счетчика 13 формируется адрес, имеющий log₂(n) разрядов. Третий счетчик 14 является счетчиком зон. Вход сброса третьего счетчика 14 является вторым входом синхронизации и на него подается короткий импульс с датчика положения сканирующего устройства тепловизора. Период этого импульса равен периоду сканирования. Коэффициент счета этого счетчика равен количеству зон 1. Адрес формирователя адреса записи 6 формируется следующим образом. Разряды адреса, сформированные вторым счетчиком 13, являются младшими, разряды адреса, сформированные первым счетчиком 12, являются средними, а разряды адреса, сформированные третьим счетчиком 14, являются старшими. В этом случае формируется растр выходного сигнала, показанный на фиг.8. При этом m=k·1.

Часто, особенно при высоком разрешении изображения тепловизора с зонным сканированием, трудно изготовить датчик положения сканирующего устройства, который бы выдавал импульсы с периодом, равным одному опросу линейки фотоприемника. Датчик может выдавать импульсы с периодом, в i раз большим времени одного опроса линейки. В этом случае можно использовать вариант формирователя адреса записи (фиг.4), отличающийся от предыдущего тем, что между первым входом синхронизации и входом сброса первого счетчика 16 включен умножитель частоты 15 с коэффициентом умножения i. Такой формирователь адреса записи работает аналогично формирователю по второму варианту.

На вход формирователя адреса записи, который является тактовым входом первого счетчика 19, подаются тактовые импульсы. Коэффициент счета первого счетчика 19 равен n, а второго счетчика 20 равен m. На выходе первого счетчика 19 формируется адрес элементов, имеющий log₂(n) разрядов, а на выходе второго счетчика 20 формируется адрес строк, имеющий log₂(m) разрядов. При этом разряды элементов являются младшими, а разряды строк - старшими. Этим достигается считывание изображения из ЗБ 2 в формате, показанном на фиг.8.

Формирователь адреса чтения 7 (фиг.5) работает следующим образом. На вход устройства, который является тактовым входом первого счетчика 19, подаются тактовые импульсы. Коэффициент счета первого счетчика 19 равен n, а второго счетчика 20 равен m. На выходе первого счетчика 19 формируется адрес элементов, имеющий log₂(n) разрядов, а на выходе второго счетчика 20 формируется адрес строк, имеющий log₂(m) разрядов. При этом разряды элементов являются младшими, а разряды строк - старшими. Этим достигается считывание изображения из ЗБ 2 в формате, показанном на фиг.8.

Сигнал, с выхода ЗБ 2 поступивший на вход ЦАП 3, преобразуется в аналоговый сигнал. Выходной аналоговый сигнал ЦАП 3 в сумматоре 4 суммируется с импульсами, поступающими из формирователя полного телевизионного сигнала 9. В формирователе полного телевизионного сигнала 9 вырабатываются импульсы синхронизации, необходимые для работы устройства со стандартным телевизионным монитором. Временные диаграммы, например, могут соответствовать диаграммам, показанным в ГОСТ 7845-92, черт.2. Выход сумматора 4 является выходом устройства, с него снимается сигнал для вывода изображения на видеоконтрольное устройство (на фиг.1 не показано), работающее в телевизионном стандарте. Применение формирователя полного телевизионного стандарта и сумматора позволяет решить задачу вывода изображения на стандартный телевизионный монитор.

Таким образом, предложенное решение позволяет преобразовать телестандарты, имеющие различное пространственное разложение и различные типы разверток, с выводом изображения на видеоконтрольное устройство, работающее в телевизионном стандарте, что позволяет применять его в тепловизорах и в малокадровых телевизионных системах.

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться в электронно-оптических системах. Техническим результатом является преобразование телевизионных стандартов, имеющих различное пространственное разложение и различные типы разверток, с выводом изображения на видеоконтрольное устройство, работающее в телевизионном стандарте. Результат достигается тем, что преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (1), запоминающий блок (ЗБ) (2), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) (3), сумматор (4), цифровой коммутатор (5), формирователь адреса записи (ФАЗ) (6), формирователь адреса чтения (ФАЧ) (7), генератор синхроимпульсов (8) и формирователь полного ТВ-сигнала (9). ФАЧ (7) содержит два последовательно соединенные счетчика. Предложены три варианта ФАЗ (6) для разных источников входного сигнала. Изображение записывается в ЗБ (2) по адресам, формируемым ФАЗ (6) в соответствии с пространственными и временными характеристиками входного сигнала. Сигнал считывается из ЗБ (2) по адресам, формируемым ФАЧ (7) в соответствии с пространственными и временными характеристиками сигнала, необходимыми для вывода на видеоконтрольное устройство (ВКУ). Для стандартного ВКУ в формирователе полного ТВ-сигнала (9) формируется полный телевизионный сигнал. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Преобразователь телевизионного стандарта, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), запоминающий блок (ЗБ) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), вход данных которого соединен с выходом ЗБ, а также генератор синхроимпульсов, отличающийся тем, что в него введены формирователь адреса записи, формирователь адреса чтения, цифровой коммутатор, формирователь полного телевизионного сигнала и сумматор, причем выход АЦП соединен с информационным входом ЗБ, адресный вход которого соединен с выходом цифрового коммутатора, первый вход которого соединен с выходом формирователя адреса записи, а второй вход соединен с выходом формирователя адреса чтения, выход ЦАП соединен с входом сумматора, первый выход генератора синхроимпульсов соединен с тактовым входом АЦП, второй выход соединен с управляющими входами ЗБ и цифрового коммутатора, третий выход соединен с первым входом формирователя адреса записи, четвертый выход соединен с входом формирователя адреса чтения, а пятый выход соединен с входом формирователя полного телевизионного сигнала, выход формирователя полного телевизионного сигнала соединен с вторым входом сумматора, при этом вход данных АЦП является входом видеосигнала, второй и третий входы формирователя адреса записи являются первым и вторым входами синхронизации устройства, а выход сумматора является выходом устройства.2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что формирователь адреса записи содержит первый и второй счетчики, причем первый выход первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, а второй выход первого счетчика и выход второго счетчика соединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый вход первого счетчика является первым входом синхронизации устройства, второй вход первого счетчика является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса второго счетчика является вторым входом синхронизации устройства.3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что формирователь адреса записи содержит последовательно соединенные первый, второй и третий счетчики, причем вторые выходы первого и второго счетчиков и выход третьего счетчика соединены и являются выходом формирователя адреса записи, первый вход первого счетчика является первым входом синхронизации устройства, второй вход первого счетчика является первым входом формирователя адреса записи, а вход сброса третьего счетчика является вторым входом синхронизации устройства.4. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что формирователь адреса записи дополнительно содержит умножитель частоты, выходом соединенный с первым входом первого счетчика, причем вход умножителя частоты является первым входом синхронизации устройства.5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что формирователь адреса чтения содержит последовательно соединенные первый и второй счетчики, причем выходы счетчиков соединены и являются выходом формирователя адреса чтения, а вход первого счетчика является входом формирователя адреса чтения.