Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала Советский патент 1983 года по МПК H04N7/24 H04N11/04 

(5) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

1

Изобретение относится к телевизионной технике .и может использоваться в системах связи, предназначенных для передачи Сигналов монохромного или цветного телевизионного сигнала методом импульсно-кодовой модуляции.

Известно устройство цифровой передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне аналогоцифровой преобразователь (АЦП), два регистра, анализатор кодов, коммутатор кодов и преобразователь из параллельного кода в поеледовательный, а на приемной стороне два регистра, преобразователь из последо.вательного кода в параллельный, блок установки кода и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

В устройстве видеосигнал подвергается п-разрядному аналого-цифровому преобразованию. Далее резкие .изменения аналогового сигнала, приводящие к переключению одного или

нескольких из п/2 старших разрядов, передаются грубо п/2 старшими разрядами. Старшие разряды запоминаются на приемном конце системы. При плавных изменениях аналогового сигнала передаются в основном п/2 младших разрядов кода, а на приемной стороне системы, с учетом ранее переданных старших разрядов, восстанавливается точное значение сигнала. Пеоедаваемый цифровой сигнал также содержит ()-ый разряд,

необходимый для различия старших и младших разрядов кода на приемной стороне системы. При приеме старших разрядов кода младшие разряды принимаются равными () 0000 или 1111 в зависимости от направления изменения сигнала (путем использования , например, цифровой схе мы сравнения),что обеспечивает минимум, искажений на участках главного изменения видеосигнала. в, качестве грубых уровней кван тования рассматриваются не .толь ко уровни, связанные с изменением п/2 старших разрядов кода, но и ле жащие посередине между ними. В последнем случае при передаче грубых отсчетов младшие разряды полагаются равными (при ) 1000. Система грубо -точной передачи используется для передачи полного сигнала цве ного телевидения систем NT S С, PAL и SECAM при выборе частоты дискретизации fp, кратной частоте строк f телевизионной развертки и частоте цветовой поднесущей fyg. В этом случае сравниваются коды, соответст вующие близким точкам двух соседних кадров при одинаковой фазе цвето вой поднесущей. Возможно также срав нениесоседних по строке отсчетов, разделенных E/k периодами временной дискретизации (при о цв Качество передачи сигналов монохромного телевидения в системе гр бо - точной ИКМ практически не отличается от качества передачи в обычной системе с ИКМ. Достоинством такой системы является простота и высокая помехозащищенность от сбоев в канале связи, сравнимая с анал гичным параметром в обычной системе с ИКМ и значительно более вы1сокая, чем в системе с дифференциальной ИКМ f 1 . Недостатком является возможность возникновения эффекта оконтуривания при определенных скоростях изменения сигнала, связанного с,тем, что сигнал слишком быстро пересекает уровни квантования, определяемые первыми п/2 разрядами двоичного кода. Значение сигнала после пересечения одного из уровней грубого квантов-ания передается с п /2 разряд ной точностью, т.е. грубо. В за.висимости от скорости изменения сиг нала, его значение на приемной стороне системы отличается от истинного, например при на 0-15 шагов амплитудного квантования, определяемых младшим ,восьмым разрядом. Осо бенно этот недостаток сказывается при передаче сигналов цветного теле видения. Такой сигнал представляет собой аддитивную. яркостного сигнала и модулированной цветовой поднесущей. Даже при сравнении отсчетов, разделенных E/k периодами временной дискретизации (например тремя), велик .пооцент отсчетов, передаваемых грубо. Применительно к системе СЁКАМ при больших значениях девиации частоты цветовой поднесущей, процент грубых отсчетов велик, что ведет к определенным искажениям цветопередачи при насыщенностях более 25, даже при интерполяции искаженных отсчетов на приеме. Связано этос тем, что коррекция грубого отсчета происходит лишь на участках плавного изменения видеосигнала и при разности отсчетов, не превышающей кванта П/2-ГО разряда (при кванта 4-го разряда). Цель изобретения - повышение достоверности. iC указанной целью в устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала, содержащее на передающей стороне п-разрядный аналого-цифровой преобразователь,выход которого соединен с входом первого регистра, выход старших П./2 разрядов которого соединены с первым входом первого коммутатора кодов, с первыми входами анализатора кодов и через второй регистр с вторым входом анализатора кодов, выход младших п/2 разрядов первого регистра соединен с вторым входэм первого коммутатора кодов, выход которого соединен с первым входом преобразователя из параллельного кода в последовательный, а на приемной стороне преобразователь из последовательного кода в параллельный, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами третьего регистра, причем выходы старших л/2 разрядов третьего и четвертого регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока установки кода, выход которого соединен с третьим входом третьего регистра, первый и второй выходы четвертого регистра соединены с первым и вторым входамм цифро-аналогового преобразователя соответственно, введены на передающей стороне первый дешифратор и цифровой компрессор, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходом младших п/2 разрядов первого регистра, вторым, третьим и четвертым выходами анализатора кодов, а первый и второй выходы - с третьим входом первого коммутатора кодов и первым входом первого дешифратора, второй вход которого с динен с первым выходом анализатора кодов, а первый, второй, третий и ч вертый выходы - с четвертым, пятым и шестым входами первого коммутатор кодов и с вторым входом преобразова теля из параллельного кода в послед . вательный соответственно,четвертый выход анализатора кодов соединен с седьмым входом перёогб коммутатора кодов, а на приемной стороне вто.рой дешифратор, блок задержки, второй коммутатор кодов и цифровой экс пандер первый и второй входы котор го соединены соответственно с первы и вторым выходами преобразователя и последовательного кода в параллельн третий вход - с первым входом второго коммутатора кодов и с выходом старших п/2 разрядов третьего регистра, а выход - с вторым входом вто рого коммутатора кодов, третий вход которого соединен с выходом младших п/2 разрядов третьего регистра, а в ход второго коммутатора кодов соединен с входом четвертого регистра, первый и второй входы второго дешиф ратора соединены с первым и третьим выходами преобразователя из /последовательного кода в параллельный соответственно, первый выход второго дешифратора - с четвертым входом третьего регистра и с третьим входом блока установки кода, второй выход через блок задержки с четвертым входом второго коммутатора кодов, а третий выход - с пятым входом третьего регистра, причем первый вход второго дешифратора соединен с первым входом цифро вого экспандера. Сущность изобретения заключается в том, что кроме передачи грубых (п/2 старших разрядов, и точных (п/2 младших разрядов); отсчетов ТВ сигнала, предусмотрен .режим передачи разности данного и предыдущего отсчетов ТВ сигнала, закодированной с использованием неравномерной шкалы, фиксированной относительно ближайших к предыдущему отсчету грубых уровней амплитудного квантования,. Таким образом, исключается возможность возникновения эффекта оконтуривания при определенных скоростях изменения сигнала, связанного с тем, что сигнал слишком быст014ро пересекает уровни квантования, ; определяемые первыми п/2 разрядами двоичного кода. На фиг. 1 изображено устройство, передающая часть; на фиг. 2устройство, приемная часть. Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала содержит шину 1 входного телевизионного сигнала, п-разрядный аналогоцифровой преобразователь 2, первый регистр 3,первый коммутатор k кодов, анализатор 5 кодов, второй регистр 6, цифровой компрессор 7, первый дешифратор 8, преобразователь 9 из параллельного кода в последовательный, входную шину 10 линии связи, выходную шину 11 линии связи, преобразователь 12 из последовательного кода в параллельный , третий регистр 13, второй дешифратор 1,-цифровой экспандер 15, блок 16 задержки, второй коммутатор 17 кодов, четвертый регистр 18, цифро-аналоговый преобразователь 19, шину 20 выходного телевизионного сигнала блок 21 установки кода. Устройство работает следующим образом. Телевизионный сигнал по шине 1 входного сигнала (фиг. 1) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП 2. С выхода АЦП 2 снимается цифровой эквивалент ТВ сигнала в виде последовательности п-разрядных двоичных кодовых групп в простом двоичном коде или коде Грея п-разрядный цифровой ТВ сигнал поступает на вход первого регистра 3, где он запоминается на один тактовый интервал. Старшие п/2 разрядов с первого выхода первого регистра 3 поступают затем на входы второго регистра 6, где они снова запоминаются на один тактовый интервал. Старшие п/2 разрядов подаются с первых выходов- первого и второго регистров 3 и 6 на входы анализатора 5 кодов. Анализатор 5 кодов сравнивает старшие разряды двух соседних во времени кодовых групп и выдает информацию о несовпадении (совпадении) старших разрядов, о знаке разности старших разрядов при их несовпадении, о случаях, когда модуль разности старших разрядов равен кванту п/2-го разряда или двум квантам п /2-го разряда. Последние три сигнала и младшие п/2 разрядов с

Btoporo выхода первого регистра 3 поступают на цифровой компрессор 7 где они преобразуются в код неравноме1риой шкалы. Динамический диапазон цифрового компрессора равен, напри мер четырем квантам п/2-го разряда и размещается симметрично середине того кванта п/2-го разряда, где расположен предыдущий из двух сравниваемых цифровых кодов, т.е. код содержащийся во втором peгиtтpe 6.

Цифровой компрессор работает в соответствии со следующей кодовой табл. 1.

I Т а б л и ц а 1

001

010

000

0000 0001 0010 0011 001 0100

,010 0101 0110

011 0111 1000 1001

100 1010 1011

lioo

1101 1110

101

1111

0000 0001 0010

110 0011 0100 0101 0110

111 0111

1000 1001 Для отрицательного знака разности кодов старших разрядов 1 таблица ана логична, только предполагается предварительная инверсия кода младших разрядов. (п/2-1)-Разрядный код неравномерной шкалы с выхода цифрового компр ссора вместе сп/2-ым знаковым, разрядом с выхода анализатора 5 кодов подаются на первый коммутатор k. Сюда же подаются старшие п/2 разрядо (первый выход первого регистра З) и младшие п/2 разрядов (второй выход первого регистра 3). Работой первого коммутатора А управляет первый дешифратор 8, который разрешает первому коммутатору в определенные моменты времени пропускать на свой выход либо старшие п/2 разрядов, либо младшие п/2 разрядов , либо код неравномерной шкалы. На вход первого дешифратора 8 подается сигнал несовпадения кодов старших разрядов с выхода анализатора 5 кодов и сигнал перегрузки компрессора с выхода цифрового компрессора 7- Последний ;сигнал характеризует выход величины разности кодов, записанных в первом и втором регистрах 3 и 6, за пределы динамического диапазона цифрового компрессора.Первый дешифратор 8 рабо тает в соответствии с табл. 2 состоя ний. I Таблица2 ние табл. 2 передача младших разрядов i передача старших разрядов; передача кода неравномернойшкалы; код неравномернойшкалы с перегрузкой ; код неравномернойшкалы без перегрузки; коды старших разрядов неравны ; коды старших разрядов равны:,

111001

X -величина или отсутствие перегоузки нелинейной шка- $ лы несущественно.

С выхода первого коммутатора +п/2 разрядов подаются на входы преобразователя 9 из параллельного кода в Ю последовательный. Сюда же подается .(п/2+1}-ый разряд (служебная посылка) с выхода первого дешифратора 8, который принимает значение 1 при передаче старших разрядов и кода не-1$ равномерной шкалы и О при передаче младших разрядов. С выхода преП р и м е ч а н и е; МС т НПБПX При приеме кода младших п/2 разрядов сигналы с первого и второго выходов п/ГПрЭзрядов преобразователя 12 из последовательного кода в параллельный записываются в ячейки младших п/2 разрядов третьего регистра 13 (в ячейках старших 1П/2 разрядов сохраняется прежнее значение). В следующем такте осуществляется перезапись п-разрядного кода из третьего регистра 13 через второй коммутатор 1/ е четвертый . регистр 18.

50112

образователя 9 цифровой, сигнал постпает на входную шину 10 линии связи

С выходной шины 11 линий связи цифровой сигнал поступает на преобразователь 12 из последовательного кода в параллельный, с первых двух выходов которого п/2 разрядов подаются на тоетий peгиctp 13, а с Третьего выхода (п/2 +1)-ый разряд (служебная посылка) - на вход второго дешифратора 1Л, на другой вход которого поступают От/2 -1) разрядов с первого выхода преобразователя 1 2 .

Второй дешифратор k работает в соответствии с табл. 3.

ТаблицаЗ

При приеме кода старших п/2 разрядов сигналы с первого и второго выходов п/2 разрядов преобразователя 12 записываются в ячейки старших п/2 разрядов третьего регистра 13. В этом же такте блок 21 установки кода сравнивает содержание ячеек старших п/2 разрядов третьего 13 и четвертого 18 регистров и либо, в зависимости от направления изменения цифрового сигнала, устанавливает младшие п/2 разрядов третьего регистра 13 в состояние 0000 или прием кпадших разрядов; прием старших разрядов; прием кода неравномерной шкалы; код нелинейной шкалы с перегоузкой; код нелинейной шкапы без перегрузки; на лйчие или отсутствие передачи нелинейной шкалы и других режимов несущественно.

1111, либо просто устанавливает их в состояние 1000 (0111). В следующем такте осуществляется перезапись п-разрядного кода из третьего регистра 13 через второй коммутатор 17 в четвертый регистр 18.

При приеме кода неравномерной шкалы сигналы с первого и второго выходов п/2 разрядов преобразователя 12 подаются на цифровой экспандер 15. Сюда же подается код п/2 ,, Для отрицательного знака разности кодов старших разрядов 1 младшие разряды восстановленного кода инвертируются, а старшие - формируются из входного кода старших разрядов не сложением, а вычитанием из него кода 0001 или 0010. С выхода четвертого регистра 18, восстановленные п- разрядные двоичныё кодовые группы поступают на цифро-аналоговый преобразователь 19, с выхода которого аналоговый телевизионный сигнал поступает на шину 20 выходного сигнала телевизионного сиг нала. Таким образом, обеспечивается высокая точность передачи ТВ сигнала при широком диапазоне скоростей видеосУ1Гнала. Действительно, в отличие от известного устройства, где грубое п/2 разрядное, восстановление отсчетов происходит при разности соседних отсчетов более одного кванта младшегоп-го разряда, а гру бый отсчет гарантирован при значестарших разрядов, содержащихся в третьем регистре 13. На выходе циф.робого экспандера 15 восстанавливается п- разрядный код, который в следующем такте, т.е. после перезаписи информации, из регистра 13 в дешифратор I, через второй коммутатор 17 записывается в четвертый регистр 18.

Цифровой экспандер работает в соответствии с кодовой табл. k.

Та.блица ниях этой разности большей или равной кванту п/2 разряда, в предлагаемом устройстве грубое восстановление отсчетов происходит при разт ности соседних отсчетов более 1,5 кванта п/2-го разряда, а грубый отсчет гарантирован, при значениях этой разности больше или равной 2,5 квантап/2-го разряда. При меньших значениях разности соседних отc4ejOB точность восстановления сигнала колеблется от п до Ь-2) разрядной, в зависимости от величины разности. 1ри этом сохраняется высокая помехозащищенность от сбоев в канале связи, значительно более высокая, чем в системе с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией. Формула изобретения Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала, со151001

держащее на передающей стороне п-разрядный аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом первого регистра, выход старших п /2 разрядов котЪрогосоединены $ с первым входом первого коммутатора кодов, с первым входом анализато ра кодов и через второй регистр с вторым входом анализатора кодов, выход младших п/2 разрядов первого Ю регистра соединен с вторым входом первого коммутатора кодов, выход которого соединен с первым входом преобразователя из параллельного кода в последовательный, а на приемной is стороне - преобразователь из последовательного кода в параллельный, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами третьего регистра, причем выходы 20 старших п/2 разрядов третьего и четвертого регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока установки кода, выход которого соединен с третьим входом третьего регистра, первый и второй выходы четвертого регистра соединены с первым и вторым входаNW цифро-аналогового преобразователя соответственно, отличаю- 30 щ-е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, в него введены на передающей стороне первый дешифратор и цифровой компрессор, второй, третий и четвертый 35 входы которого соединены соответственно с выходом младших п/2 разрядов первого регистра, вторым, третьим и четвертым выходами анализатора кодов, первый и второй выходы - с третьим входом первого Коммутатора кодов и первым входом первого дешифсатора, второй вход которого соеди0116

нен с первым выходом анализатора кодов, а первый, второй, третий и четвертый выходы - с четвертым, пятым и шестым входами первого коммутатора кодов и с вторым входом преобразователя из параллельного кода в последовательный соответственно, четвертый выход анализатора кодов соединен с седьмым входом первого. Коммутатора кодов, а на приемной стороне второй дeшифpaтopJ Л° задержки, второй коммутатор кодов и цифровой экспандер, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя из последовательного кода в параллельный, третий вход - с первым входом второго коммутатора кодов и с выходом старших п/2 разрядов третьего регистра, а выход - с вторым входом второго коммутатора кодов, третий вход которого соединен с выходом младших п/2 разрядов третьего регистра, а выход второго коммутатора кодов соединен с входом четвер5того регистра, первый и второй входы второго дешифратора соединены с первыми третьим выходами преобразователя из последовательного кода в параллельный соответственно, первый . второго дешифратора - с четвертым входом третьего регистра и с третьиг входом блока установки кода, второй выход через блок задержки - с четвертым входом второго коммутатора коов , а третий выход - с пятым вхвдом ретьего регистра, причем первый вход второго дешифратора соединен с первым входом цифрового экспандера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

г т

ее ei

V V /

(4

5i

е

00

т ч ч

/ч /ч

ю

7 v у ч / ч

04

ЛЭ

9

м