Устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона Советский патент 1984 года по МПК H04N5/14 

2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что каждый управляемый сумматор содерзкит первый, второй, и третий инверторы, эмиттерный повторитель, ключ, первый и второй генераторы тока, причем входы первого инвертора и эмиттерного повторителя объединены и являются первым входом управляемого сумматора, вход второго и первьй вход третьего инверторов объединены и являются вторым входом управляемого сумматора, выходы первого, второго и третьего инверторов объединены и являются выходом управляемого сумматора, выход первого генератора тока подключен к входу питания,эмиттерного повторителя, второго генератора тока подключен к управляющему входу третьего инвертора, между выходом эмиттерного повторителя и вторым входом третьего инвертора включен ключ, управляющий вход которого является входом управления управляемого сумматор

3, Устройство по гг, 1, отличающееся т.м, что генератор управляю цих импульсов содержит- последовательно соединенные фильтр-пробку, блок дифференцирования, усилитель, блок сдвига уровня, элемент задержки, пиковый детектор, первый компаратор, элемент ИЛИ и формирователь импульсов, последовательно включенные между выходом пикового детектора и вторым входом элемента ИЛИ, инвертор и второй компаратор, а также ключ, включенный между выходом элемента задержки и общей шиной, причем управляющий вход ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, второй и третий выходы блока сдвига уровня соединены с вторыми входами соответственно первого и второго Koi mapaTopoB, вход фильтра-пробки является входом генератора управляющих импульсов, а выход формирователя импульсов - выходом генератора управляющих импульсов.

1. УСТРОЙСТВО ПОДАВЛЕНИЯ ШУМА В КАНАПЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕОМАГНИТОФОНА, содержащее генератор управляющих импульсов, вход которого является входом видеосигнала, о т .личающееся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум. введены последовательно соединенные первая и вторая линии задержки, первый управляемый сумматор, буферный усилитель и второй управляемый сумматор, а также введена третья линия задержки, вход которой соединен с вторым выходом буферного усилителя, а выход подключен к второму входу второго управляемого сумматора, причем второй вход первого управляемого сумматора соединеи с выходом первой линии задержку, а входы управления первого и второго управляемых сумматоров соединены с выходом генератора управляющих импульсов.

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в видеомагнитофонах и при передаче видеосигнала по линиям связи.

Известно устройство подавления шума, содержащее первую и вторую последовательно соединенные линии задержки с временем задержки, равным периоду следова шя строчных синхроимпульсов, первый сумматор, подсоединенный к выходам первой и второй линий задержки, схему вычитания, подсоединенную к выходу первой линии задержки и к выхдду первого сумматора, диодный ограничитель, подсоединенный к выходу вычитающего устройства, второй сумматор, подключенньш к выходу первого сумматора и к выходу диодного ог раничителЯ; схему регулировки порога ограничения, подключенную к диодному ограничителю, низкочастотньш фильт и схему задержки, входы которых подключены к выходу второго сумматора, а выходы подключены к входу второго вычита сщего устройства, второй диодный ограш1читель и вход которого

подключен к выходу второго вычитающего устройства., вторую схему регулировки порога ограничения, подключенную к второму диодному ограничителю, третий суммат/зр, входы которого подключены к выхоДу второго диодного ограничителя и к выходу низкочастотного фильтра lj .

Однако такое устройство требует двух ультразвуковых линий задержки весьма высокого качества с величиной задержки, равной периоду следования строчных синхроимпульсов. При обработке полного цветового телевизионного сигнала в диодном ограничите-ле образуются нелинейные искажения цветовой поднесущей| при работе с телевизионным сигналом, кодированным ,по стандарту СЕКАМ, на выходе первого сумматора возникает амплитудная модуляция частоты поднесущей цвета. Выходной полный цветовой видеосигнал подвержен искажениям.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство подавления в канале воепроизведения видеомагнитофона, содержащее генератор управляюпщх импульсов, вход которого является входом видеосигнала, фильтр верхних частот и фильтр нижних частот, блок стро бирования и сумматЪр, входы которого соединены соответственно с выходом фильтра нижних частот и с выходом блока стробирования, вход которого соединен с выходом генератора управляющих импульсов 2,

В этом устройстве при наличии учасков с постоянной яркостью включается только фильтр нижних частот, который устраняет в выходном сигнале поднесущую сигнала цветности, т.е. устройство способно очищать от шумов только сигнал черно-белого телевидения. Кроме того, при многократных коммута1ЩЯХ 1шрины полосы канала в пределах активной части строки низкочастотные компоненты сигнала, яркости, прошедшие через канал в режиме узкой полосы смещены относительно своего номинального положения в сторону запаздывания, т.е. устройство имеет искажения типа разница в задержке.

Цель изобретения - повьшение от- ношения сигнал/шум.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство подавления шума в канале воспроизведения; видеомагнитофона, содержащее генератор управляющих импульсов, вход которого является входом видеосигнала,введены последовательно соединенные первая и вторая линии задержкй, первый управляемый сумматор, буферный усилитель и второй управляемый сумматор, а также введена третья линия задержки, вход которой соединен с вторым выходом буферного усилителя, а выход подключен к второму входу второго управляемого сумматора, причем второй вход первого управляемого сумма тора соединен с выкодом первой линии задероски, а входы управления первого и второго управляемых сумматоров соединены с выходом генератора управлякяцих импульсов.

При этом каждый управляемый сумматор содержит первьй, второй и третий инверторы, эмиттерный повторитель ключ, первый и второй генераторы тока, причем входы первого инвертора и эмиттерного повторителя объединены и являются первым входом управляемого сумматора, вход второго и первый вход

третьего инверторов объединены и являются вторым входом управляемого сумматора, выходы первого, второго и третьего инверторов объединены и являются выходом управляемого сумматора, выход первого генератора тока подключен к входу питания эмиттерного повторителя, выход второго генератора тока подключен к управляющему входу третьего инвертора, между выходом эмиттерного повторителя и вторым входом третьего инвертора включен ключ, управляющий вход которого является входом управления yjvравляемого сумматора.

Генератор управляющих импульсов содержит последовательно соединенные фильтр-пробку, блок дифференцирования усилитель, блок сдвига уровня, элемент задержки, пиковый детектор, первый компаратор, элемент ИЛИ и формирователь импульсов, последовательно включенные между выходом пикового детектора и вторым входом элемента ИЛИ, инвертор и второй компаратор, а также ключ, включенный меядУ выходом элемента задержки и общей шиной, причем управляющий вход клкна соединен с выходом элемента ИЛИ., второй и третий выходы блока сдвига уровня сое динены с вторыьв входами соответственно первого и второго компараторов, вход фильтр-пробки является входом генератора управляющих импульсов, а выход формирователя импульсов выходом генератора управляющих импульсов.

На чертеже приведена, структурная электрическая схема устройства подавления йума в канале воспроизведения видеомагнитофона.

Устройство подавления 1пума в канале воспроизведе1дая видеомагнитофона содержит первую 1 и вторэ 2 линии задержки, первый управляемый сумматор 3, буферный усилитель 4, третью линию 5 задержки, второй управляемый сумматор 6 и генератор 7 управляющих импульсов.

Каждый управпяеь&й сумматор содержит первый 8, второй 9 и третий 10 инверторы, эмиттерный повторитель ,11, ключ 12, перв1 й 13 и второй 14 генераторы тока.

Генератор управлякхцих импульсов содержит фильтр-пробку 15,блок 16 дифференцирования, усилитель 17, блок 18 сдвига уровня, элемент 19 задеряски, пиковый детектор 20, ключ 21, инвертор 22, первый 23 и второй 24 компараторы, элемент ИЛР 25 и формирователь 26 импульсов. Устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона работает следующим образом. На вход первой линии 1 задержки и на вход генератора 7 управляющих импульсов поступает воспроизводимый полный цветовой видеосигнал. В первой линии 1 задержки видео, сигнал задерживается на время, несколько большее времени задержки распространения сигнала в генераторе 7 управляющих импульсов. Задержанный видеосигнал с выхода первой линии 1 задержки поступает на второй вход первого управляемого сумматора 3 и на вход второй линии 2 задержтси.Время задержки второй линии 2 задержки равно TOR+ Тав где Tgj- период частоты покоя цветовой поднесущей в красной строке; Tgg- период частоты покоя цветовой поднесуц ей в синей стр ке. Сигналы с входа и выхода второй линии 2 задержки образугот прямой и задержанньй сигналы, поступающие, соответственйо на второй и первый входы первого управляемого сумматор 3. При этом в первом управляемом сум маторе 3 задержанный сигнал поступа ет на вход первого инвертора 8 и на вход эмиттерного повторителя 11, а прямой (незадержанньй) сигнал посту пает на входы второго 9 и третьего инверторов. Режимы по постоянному т ку эмиттерному повторителю 11 и тре тьёму инвертору 10 задаются с помощью первого 13 и второго 14 генераторов тока При разомкнутом ключе 1 включенном между эм1ттерным повтори телем 11 и третьим инвертором 10, коэффии иент передачи третьего инвер тора 10 много меньше единиц), так как Б змиттерной цепи транзистора, образугш его инвертор, включен второй генератор 14 тока, боль шее выходное сопротивление, Также м гдэ меньше единицы и коэффициент передачи сигнала, пост- глающего через эмиттерный повторитель 11 нэ выход первого управляемого сумматора 3, так как в цепи прямой передачи видеосигнала имеется разрыв в ключе 12. Поэтому при разомкнутом ключе 12 передача видеосигнала на выход первого управляемого сумматора 3 производится только через первый инвертор 8 и второй инвертор 9, причем в этом случае первый управляемь Й сумматор 3 работает как сумматор двух сигналов. Поскольку входные сигналы сдвинуты друг относительно друга во второй линии 2 задержки, то вьгходной суммарный сигнал имеет нелинейную форму частотной характеристики, которая соответствует выралсению U co5COS, а время задержки выходного сигнала относительно входного равно половине времени задержки второй линии 2 задержки, т.е. , В случае замкнутого ключа 12 эмиттерный повторитель 11,, ключ 12, третий инвертор 10 совместно с первым 13 и вторым 14 генераторами тока образуют схему дифференциального усилителя, у которого коэффициент передачи как по инвертирующему, так и по не инвертирующему входам равен коэффициенту передачи первого 8 и второго 9 инверторов- Таким образом, при замкнутом положении ключа 12 на выходе первого управляемого сумматора 3 происходит вычитание сигналов, поступающих на его входы. При коэффициенте передачи э шттерного повторителя 11 и третьего инвертора 10, образующих дифференид1альный усилитель, равном коэффициенту передачи первого 8 и второго 9 инверторов, .на выходе первого управляемого сумматора 3 присутствует нулевой уровень сигнала, поступающего на первый вход, и удвоенное значение сигнала, поступающего на второй вход. Результирующая же частотная характеристика первого -управляемого сумматора 3 -линейная. Задеркка выходного сигнала относительно входного отсутствует. При коэффициенте передачи первого инвертора 8, второго инвертора 9 и системы, образующей дифференциапьный усилитель, равном 0,5, коэффициент передачи первого управляемого сумматора 3 равен 1. При этом переходные процессы, связанные с коммутацией ключа 12, проходят на выход блока с уровнем - 6 дБ (что связано с коммутацией видеосигнала только в канале, дифференциального усилителя, коэффициент передачи которого равен 0,5), т.е. обеспечивается дополнительное подавление переходных процессов, наложенных на видеосигнал. Через буферный yci-шитель 4 сигнал поступает на первый вход второго управляемого сумматора 6 и на вход тре тьей линии 5 задержки, которая аналогична второй линии 2 задержки. С выхода третьей линии 5 задержки сигнал поступает на второй вход второго управ.пяемого сумматора 6. Работа его аналогична работе первого управляемого сумматора 3,Поскольку на первый вход второго управляемого сум матора 6 поступает прямой сигнал, а на второй - задержанный в третьей линии 5 задержки, в случае формирова ния линейной частотной характеристики выходной сигнал задерживается относительно входного на время, равнов времени задержки сигнала в третьей линии 5 задержки, а в формировагшя нелинейной частотной характеристики выходной сигнал отно 1сительно входного задерживается на время, равное половине времени задержки сигнала в третьей линии 5 задержки . Таким образом, при формировании линейной частотной характеристики с помощью первого 3 и второго 6 управляемых сумматоров, выходной сигнал устройства имеет задержку, определяемую временем задержки сигнала в третьей линии 5 задержки, а при формировании нелинейной частотной характеристики задержки сигнала равно, ,t. так как время выдержки второй 2 и третьей 5 линий задержки одинаковое Таким образом, в обоих режимах работы устройства не происходит изменени задержют выходного сигнала, что обеспечивает отсутствие искажений сигнаа часла типа разница в задержке тотная характеристика устройства при формировании нелинейной характеристики определяется как . Uco5(ut|2) tecs cot г 518 Второй макси -г м частотной характеристики приходится на значение под 1есущей частоты сигнала цветности. Полоса пропускаюьч характеристики обеспеч ивает прохождение нижней и верхней боковой полосы частот цветовой поднесущей. Для обеспечения необходимой линейной частотной характеристики в области девиацр:и частоты цветовой поднесущей в буферном усилителе 4 предусмотрена частотная коррекция в области девиации частоты цветовой поднесущей. Поскольку сигналы на входах каждого из двух блоков формирования частотной характеристики смещены на время, равное периоду поднесущей частоты, то при коммутации ключа, входящего в состав каждого управляемого сумматора, практически нет сдвига фаз поднесущей частоты, следовательно, отсутствуют искажеьшя типа отсутствуют искажеьшя тянучки и на цветном видеоконтрольном устройстве в месте коммутации сигнала. Полоса частот полного цветового видеосигнала, кодированного по системе СЕКАМ, за шмает полосу 6,5 мГц. Значение этой частоты с достаточно высокой точностью совпадает со вторым миним мом частотной характеристики устройства. При этом оказывается, что площадь, ограниченная Нелинейной частотной харак теристикой, в два раза меньше площади, ограниченной линейной частотной характеристикой в полосе 06,5 мГц. При этом выигрыш в соотношении сигнал/шум Б выходном сигнале устройства составит 3 дБ. При ос тцествлении нескольких перезаписей вндеосигналта, пpoвoди ft K на видеомагнитофонах, происходит перемножение орди-, |Нат частотных характеристик от одно-, го процесса перезаписи к другому, При воспроизведении последующих копий результирунщая частотная характеристика от одной копии к другой будет постоянно сужаться. Расчеты показьтают, что при воспроизведении первой копии суммарный вьигрыш составит 3 дБ, а при воспроизведении третьей копии - 4 дБ. Б генераторе 7 управляющих импульсов производится вьщеление участков видеосигнала с крутизной сигнала выше некоторого значения, определя| мого крутизной частотной характеристики блока 16 дифференцирования,Фиксирование таких участков производится с учетом уровня шума во входном видеосигнале.

Работа генератора 7 управляющих импульсов осуществляется следукицим образом, ..

Входной видеосигнал .поступает на вход фильтра-пробки 15, в котором по.давляется частота подне ущей сигнала цветности, Яркостная составляющая ви- деосигнала, являющаяся выходным сигналом фильтра-пробки 15, поступает на блок 16 дифференцирования. В зависимости от формы яркостно- го перепада . во входном полном видео сигнале, выходной сигнал блока 16 дифференцирования может быть положительной полярности,отрицательной полярности или может быть разнополярным. Так, например, импульс sin Т на выходе блока 16 дифференцирования преобразуется в разнополярный импуль Продифференцированньй сигнал поступает на усилитель 17, динамический раствор и значение коэффициента пере дачи которого определяется значением максимального уровня шума во вход ном видеосигнале, т.е. усилитель 17 не должен иметь ограничения шума при подаче на вход устройства видеосигнала с наихудшим соотношением сигнал/шум. Такой уровень шума будет при воспроизведении например, третьей копии видеограммы. Этот уровень шума фиксируется в качестве onofiHoro напряжения на входах первого 23 и второго 24 компараторов с помощью пикового детектора 20 и инвертора 22. Сформированный усилителем 17 сигнал поступает на блок 18 сдвига уровня. Все три выхо да этого блока имеют практически ра ные коэффициенты передачи по переменкой составляющей. Отличия в выходных сигналах заключены в наличии постоянной составляющей. На первом выходе, подключенном к входу элемен гга 19 задержки, формируется сигнал, .практически идентичный выходному сигналу усипителя 17с нулевым уров нем постоянной составляющей, на вто ром выходе, подключенном к второму входу первого компаратора 23, формируется тот же сигнал, но со смещением, т.е. имекщий постоянную составлякщую определенного знака. На третьем выходе блока 18 сдвига уровня формируется тот же сигнал.

что на первом выходе, но имеющий постоянную составляющую противоположного знака относительно сигнала, поступающего с второго выхода блока 18 сдвига уровня, Сигнал с первого выхода блока 18 сдвига уровня поступает на вход элемента 19 задержки. Величина задержки сигнала должна быть не менее времени задержки распростгранения сигнала в обоих компаратоpax 23 и 24, элементе ИЛИ 25 н в ключе 21. В случае работы канала воспроизведения видеомагнитофона в режиме измерений или настройки на его вход подается измерительный телевизионный сигнал от датчика телевизионного испытательного сигнала. Следовательно, уровнем, шума в выходном сигнале усилителя 17 можно пренебречь. При этом на выходе пикового детектора 20, регистрирукяцего пиковое значение шума во входном видеосигнале, устанавливается напряжение,близкое к нулю. Следовательно, на втором входе первого компаратора 23 относительно первого входа устанавливается смещающее напряжение, выработанное в бло ке 18 сдвига уровня, с наложенным на него продифференцированным сигналом. I Величина, этого смещающего напряжения определяет чувствительность генератора 7 управляющих импульсов и всего устройстСва к деталям изображения с малой яркостью. При наличии перепада сигнала яркости во входном видеосигнале на выходе усш.теля 17 формируется короткий импульс, который, получив смещение по постоянному напряжению в блоке 18 сдвига уровня, поступает на второй вход первого компаратора 23 и при превьшении нулевого управления, поступающего на его первый вход (в случае работы устройства от датчика телевизионного испытательного сигнала), компаратором вырабатывается импульс, длительность которого близка к длительности импульса на выходе усилителя 17, а также к длительности перепада сигнала яркости во входном видеосигнале , Поскольку входы второго компаратора 24 включены в обратном порядке относительно входов первого компаратора 23 и, кроме того, на его первый вход подается продифференцированный сигнал с выхода блока 18 сдвига уровня со смещением, имеющим обратный знак относительно сигнала, поступающего на второй вход первогокомпаратора 23, то второй KONfflapaTop 24 оказывается чувствительным к перепадам продифференцированного сигнала обратной полярности относительн сигнала, поступающего на второй вход первого компаратора 23. Выходные сигналы обоих компараторов поступают на два входа элемента ИЛИ 25, в котором объединяются в последователь ность импульсов. Этой серией и fflyльсов коммутируется ключ 21, подключая к общей шине выход элемента 19 задер ки на время равное длительности импульса, тем самым переводя элемент 19 задержки в режим короткозамкнутой на выходе линии. В выходном сигнале этой линии задержки вьиеркиваются вс импульсы, соответствующие перепадам сигнала в яркость во входном видеосигнале, остается лишь только шум входного сигнала. Наличие элемента 1 задержкиJ величина времени задержки которого оговорена вьпие,.обеспечивает опережение фронта импульса, вклктчающего ключ 21, относительно фронта импульсного сигнала, поступающего с выхода элемента 19, благодаря чему осуществляется эффективное подавление фронта и большей части импульсного сигнала на выходе элемента задержки 19. Если время задержки элемента 19 задержки меньше длительности импульса, включающего ключ 21, то реямм короткого замькания эффективным образом обеспечивает также и подавление среза импульса, поступающего на выход этого элемента, за счет времени распространения режима короткого замыкания, к входу линии задержки со стороны выхода, а затем после око чания действия импульса в обратном направлении (с входа линии к ее выходу) . Таким образом, на выходе элемента 19 задержки при наличии пгума во вход ном телевизионном сигнале, т.е. при работе устройства в режиме воспроизведения, обеспечено наличие только одного шума, уровень которого линейно связан с уровнем шума во входном видеосигнале, с прорезанным до нулевого уровня сигналом в местах нали чия перепадов сигнала яркости во входном видеосигнале. При на:гачии та кого сигнала на входе пикового детек тора 20, на его выходе формируется постоянное напряжение, примерно равное пиковому значению шума на его входе. Это напряжение, поступающее в качестве опорного на первый вход первого компаратора 23, а инвертированного.- на второй вход второго компаратора 24, позволяет зафиксировать в виде выходных импульсов этих KOM--J параторов всякое превышеьше относительно уровня шума продиффиреицироваиного сигнала яркости, поступающего на другие входы Ьбоих компараторов, т.е. позволяет зафиксировать наличие . перепада в сигнале яркости, если его величина превышает уровень шума, т.е. если этот яркостный перепад не утонул в шуме Выходные сы обоих KOfmapaTopoB, объеди1швшись в элементе ИЛИ 25, поступают также и на вход формирователя 26 импульсов. В формирователе 26 фронт поступающего на его вход импульса практически не задерживается. Растяжка импульса осуи(ествляется только за счет задержки среза импульса. На время действия этого иьтульса включаются ключ 12 в первом управляемом сумматоре 3 и аналогичный ему ключ во втором управляемом сумматоре 6, формируя линейную частотную характеристику устройства в полосе 0-6,5 мГц. В промежутке между импульсами, поступающими ci выхода генератора 7 управляюишх импульсов, устройство пропускает на выход сигнал, спектр яркости которого укладывается в полосу, примерно равную 0-0,7 мГц, обеспечивая при этом полосу для сигнала цветности, примерно равную удвоенному значению полосы для сигнала яркости. Таким образом,, устройство представляет собой безынерционный формиро-. ватель частотной характеристики линейной (в случае наличия на входе сигнала, для неискаженной передачи которого необходима широкая полоса) и нелинейной с полосой 0,60,8 МГц по сигналу яркости и с полосой i поднесущей f 0,5-0,7 мГц по сигналу цветности, достаточной для неискаженной передачи сигнала, спектр которого помещается в этой полосе, обеспечивая тем самым улучшение соотношения сигнал/шум в выходног видеосигнале, улучшая качество изображения на участках с постоянной

13112445114

или медленно меняющейся яркостью. не имеет искажений по каналу цветносПричем, это устройство чувствитель- ти типа тянучек в местах коммутано к различному уровню шумов во ции полного цветового телевизивнновходном видеосигнале, не имеет ис- го сигнала, что выгодно отличает его

кажений типа разница в задержке,5 от прототипа.