Способ формирования телевизионного сигнала цветного изображения и устройство для его реализации Советский патент 1986 года по МПК H04N11/00 H04N9/04 H04N9/30 

кретно-оптического расщепления. В этом блоке осуществляют разделение цветового потока на составляющие основных цветов и их дискретизацию на идентичные по форме ячейки пропускания (ЯП) светового потока (СП). Зтем осуществляют проецирование на блок 3 двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования, где происходит дискретизация в пределах ЯП на .соответствующие группы смежных элементов дискретизации СП и сопряжение выходов блока 3 со светочувствительными элементами блока 4 МПСС. Число ШСС в блоке 4 равно числу составляющих основных цветов, Число светочувствительных элементов в ШСС равно общему числу элементов в группах смежных элементов дискретизации. Последовательность импульсов с МПСС кодируют в блоке 5 формирования и кодирования.. Блок 7 относительных перемещений обеспечивает изменение координат и чередование ЯП составляющей СП последовательно, а ЯП каждой из составляющих СП - со смещением в четных (нечетных) полосах чередования. Кодированные сигналы передают по видеотракту 8. При приеме их разделяют в блоке 10 разделения коди1

Изобретение относится к области прикладного и вещательного телевидения и может быть использовано при реализации телевизионных (ТВ) систем с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (МПСС).

Цель изобретения - сужение полосы частот при передаче и увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных изображений.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования ТВ сигнала цветного изображения; на фиг. 2 (а - г) - варианты распределения элементов составляющих основных цветов в пределах кадра при дискретно-оптическом расрованных сигналов на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов. Эти последовательности задерживают в блоке 11 задержки и распределения последовательностей импульсов и направляют задержанные и незадержанные импульсы на формирователь 12 опорных групп импульсов (для получения опорных сигналов для каждого из основньк цветов) и на блоки (13) восстановления импульсов сигнала кадров и (16) восстановления импульсов сигнала последовательности кадров. Опорные сигналы и восстановленные в блоках 13 и 16 импульсы суммируют в соответствующих сумматорах 14 и 17, органичивают па уровням в соответствующих блоках 15, 18 амплитудного ограничения и весового усиления и обьединяют с определенными весовыми коэффициентами для каждого из основных цветов в сумматоре 19. Общую последовательность сигналов ограничивают в блоке 20 амплитудного ограничения и формируют сигналы основных цветов в блоке 21 декодирования сигналов. Формирователи 6 и 9 сигналов синхронизации управляют работой блоков. 2 с.п. ф - лы , 1 3.п. ф - лы , 6 ил.

щеплении светового потока; на фиг. 3 - вариант распределения элементов составляющей основных цветов в пределах кадра и последовательности кадров; на фиг. 4 (а - б) - диаграммы задержки импульсов при восстановлении элементов ТВ сигнала в пределах кадра и последовательности кадров; на фиг. 5 и 6 - структурные

электрические схемы отдельных блоков устройства.

Сущность способа формирования ТВ сигнала цветного изображения заключается в следующем. Исходный цвето-

вой поток разделяют при проецировании на составляющие основных цветов. Каждую из разделенных составляющих светового потока предварительно дис- кретизируют в плоскости, ортогонаЛьной оси проецирования, на идентичные по форме ячейки пропускания световог потока. Затем дополнительно дискрети зируют в пределах и за пределами полученных ячеек пропускания каждую из составляющих светового потока на соответствующие группы смежных элементов дискретизации светового потока. При этом общее число элементов дискретизации каждой из составляющих светового потока в ячейках пропускания и прерывания устанавливают в п раз большим числа светочувствительных элементов соответствуюгцих МПСС. Число же элементов дискретизации в участках пропускания устанавливают равным числу светочувствительных элементов соответствующего МПСС. Ячейки пропускания составляющей светового потока последовательно чередуют в полосах, расположенных на плокости дискретизации вдоль фиксированных параллельных линий, соединяющих центры смежных элементов составляющих светового потока. Ячейки пропускания каждой из составляющих светового потока смещают в четных (нечетных) полосах чередования вдоль соответствующих полос на интервал, кратный половине диаметра элемента дискретизации соответствующей составляющей светового потока (фиг, 2). Относительные в плоскости дискретизации координаты ячеек пропускания составляющих светового потока периодически изменяют во времени с частотой изменений относительных координат , При этом частоту изменений относительных координат выбирают по величине, равной результату от деления частоты последовательных считываний сигналов смежных кадров в датчиках ТВ сигналов на целое число. Ячейки пропускания каждой составляющей светового потока периодически возвращают в положение с исходными относительными координатами, а частоту вращения ячеек в положение с исходными относительными координатами устанавливают по величине, равной результату от деления частоты изменения относительных координат на целое число. Причем ячейки пропускания фиксируют в каждом из положений с различными относительными координатами в течение интервала времени, кратного длительности кадра, а в каждый текущий момент времени равномерно распределя

ют и проецируют на светочувствитель- ные элементы соответствующей МПСС лишь группы элементов дискретизации каждой составляющей светового

потока, совпадающие с положением ячеек пропускания. Соответственно этому периодически считьшают с МПСС преобразованные сигналы кадров с уменьшенным числом элементов, а считывание сигналов, соответствующих

одним и тем же координатам ячеек пропускания, реализуют группами смежных во времени кадров.

Считанные ТВ сигналы последовательных кадров кодируют и передают по ка- налу связи кодированными импульсами, каждый из которых соответствует отдельным элементам дискретизации соответствующей составляющей светового потока.

Переданные кодированные импульсы разделяют при приеме на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов.

Каждый из разделенных сигналов представляет собой результат преобразования при передаче дискретизиро- ванных по группам элементов составляющих основных цветов в сигнал, соответствующий равномерному в пространстве ШСС распределению элементов групп при проецировании.

Разделенные сигналы подвергают при приеме обратному преобразованию к виду, соответствующему исходному,

по группам, распределению дискрети- зированных элементов составляющих основных цветов. Одновременно восстанавливают и отсутствующие элементы сигналов, попавшие при проецировании сооответствующих составляющих основных цветов за пределы ячеек пропускания. Для этого разделенные импульсы параллельно задерживают в последовательности кадров на целое число

интервалов времени, кратных по длительности половине периода следования кадров в формируемых ТВ сигналах основных цветов. Незадержанные и полученные задержанные в последовательноети кадров импульсы параллельно задерживают в последовательности строк на целое число интервалов времени, кратных по длительности половине периода следования строк в формируемык ТВ сигналах основных цветов. Незадержанные и полученные задержанные в последовательностях кадров и строк импульсы параллельно задержи

вают в пределах строк на целое число интервалов времени, кратных по длительностям половине периода следования элементов в формируемых сигналах основных цветов.

Задержкой многократно совмещают во времени все импульсы смежных гру которые совместно используются при дальнейшем восстановлении отсутст- вующих импульсов в пределах кадра и в последовательности кад:ров „

На фиг. 4rt , в частности, представлен вариант задержки в пределах строки с многократным смещением (за держкой) исходной последовательност |П - п + 9 импульсов, обеспечивающих необходимое многократное совпадение во времени импульсов смежных групп (пары импульсов: п-2, п-1, п, п+1; п+2, П+-3; п+4, п+5 и т.д.),,

На фиг. 4(5 представлен другой вариант реализации задержки с предварительным разделением переданных импульсов групп на четные и нечет- ные импульсы строки, совмещением разделенных импульсов смежных групп во времени и с многократным периодическим повторением совмещенных импульсов в заданных интервалах вре- мени и с заданным периодом.

Из полученных (задержанных) последовательностей импульсов и формируют в пределах.и в последовательности строк опорные группы задержанных импульсов ТВ сигналов каждого из основных цветов (14 на фиг.40 1 1 на фиг. 45).

Структура сформированных опорных ТВ сигналов в пределах кадра пол- ностью соответствует дискретизиро- ванным на ячейки пропускания составляющим основных цветов в плоскости дискретизации. Структура опорных ТВ сигналов в последовательности кадров определяется, кроме того, и характером считывания сигналов в МПСС.

В связи с этим опорные ТВ сигна

лы в пределах каждого кадра состоят из расположенных через определенный период групп смежных (в пределах строк и от строки к строке) элементов ТВ сигнала, а в последовательности кадров - из расположенных через определенный период групп кадров ТВ сигнала, отражающих межкадровые изменения сигналов для одних

и тех же (в пределах сигнала кадра) групп элементов ТВ сигнала.

Некоторые из возможных распределений элементов составляющих светового потока (обозначены цифрами 1-3), опорных групп элементов в системе координат pTj, nTj (р, п 1,2,3... Tj,, Тз (YC , Xj) - период следования Tj. строк и элементов Tj ТВ сигнала) упрощенно показаны на фиг. 2.

Восстановление одних и тех же импульсов ТВ сигнала, соответствующих отсутствующим между переданными группами элементам, реализуют независимо в пределах и в последовательности кадров с применением специальных многочленов, обеспечивающих регенерацию отсутствующих отрезков функции по ее переданным значениям (участкам).

Одним из вариантов такого восстановления является восстановление по формуле ряда Тейлора. с

eu)

к-о

л F, , V

g (О k

k

(. R,(t) (1)

k

где q; (t) -значение функции ТВ сигнала и производных функции в точке - to .

35

Rc(O

(t-t.) - (2)

(k + 1)

.

5

0

5

остаточный член формулы ряда Тейлора (t(. лежит в интервале to- t).

Необходимые составляющие формулы ряда Тейлора находят по переданным группам элементов ТВ сигнала в пределах и в последовательности кадров.

Независимые промежуточные восстановления каждого отсутствующего элемента ТВ сигнала по формуле ряда Тейлора осуществляют при .2... с использованием различньк групп элементов ТВ сигнала в пределах каждого сигнала кадра и сигналов последовательности кадров. Направления промежуточных восстановлений отсутствующего элемента зависят в каждом конкретном случае от выбранного варианта распределения элементов в пределах кадра и в последовательности кадров.

Для представленных вариантов распределения (фиг. 2 и 3) направления восстановления отсутствующих элементов отмечены стрелками.

7

lla фиг. 2 iS и г показаны направления восстановления отсутствующих элементов ячеек прерывания в пределах кадра по переданным группам элементов сигнала первой () составляющей .

На фиг. 2 Е) отмечены направления промежуточного восстановления в пределах кадра опорных отсутствующих импульсов в группах. Каждая группа при промежуточном восстановлении преобразуется в группу из четырех элементов и уже в таком дополненном виде используется для дальнейшего восстановления отсутствующих импульсов.

На фиг. 3 показаны направления независимых восстановлений с использованием групп элементов (импульсов) в пределах кадра и в последовательности кадров. Здесь п Т - ось последовательности кадров, а каждьй кадр - плоскость, совпадающая с элементами в торцах прямоугольников, р Тр - k Tj. - отдельная строка в пределах кадра. Построение выполнено для группы отсутствующих элементов пятого кадра, которые отмечены перечеркнутыми точками.

В результате восстаноз.- С -ия имеют несколько восстановленной промежуточных значений амплитуды импульсов, соответствующих каждому отсутствующему элементу ТВ сигнала. Значительная скважность передачи групп элементов при этом сопровождается увеличением погрешности восстановления. Соответ- (ственно отдельное значение амплитуды импульса промежуточного восстановления данного элемента может превысить максимально возможную амплитуду ТВ сигнала или стать меньше минимально возможной амплитуды. Устранение подобного типа искажений достигают введением соответствующего амплитудного ограничения восстановленных ТВ сигналов. Уменьшение погрешности восстановления достигается также путем весового усреднения независимо полученных промежуточных значений ТВ сиг нала, соответствующих одному и тому же отсутствующему элементу ТВ сигнала, за счет изменения коэффициентов весового усреднения при этом учитывается тот факт, что погрешность восстановления растет с увеличением амплитуды производных в формуле ряда Тейлора и с увеличением

2118928

расстояния (вдоль направления восстановления) между восстанавливаемым и опорными элементами. Поэтому общую сумму весовых коэффициентов при вы5 полнении каждого из суммирований устанавливают равной единице, а отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают обратно пропорциональным протяженности интер- .10 валов в пределах кадра и последовательности кадров между опорными и отсутствующими импульсами. Кроме того, относительные величины весовых коэффициентов суммирований изме15 няют обратно пропорционально изменениям модуля амплитуды сигналов огибающих, соответствуюш;ргм первым и более высоким по порядку составляю- 1щим формулы ряда Тейлора. Восстанов20 ленные в пределах сигнала кадра группы элементов ТВ сигнала суммируют с опорными группами элементов. Аналогичное суммирование реализуют и в последовательности кадров. При

25 этом получают две независимо восстановленные последовательности одних и тех же элементов ТВ сигнала, которые подвергают аналогичным раздельному амплитудному ограничению

30 и весовому усреднению. Полученный общий сигнал последовательно сти элементов ограничивают по минимальному и максимальному уровню амплитуд и демодулируют. Демодулированные

,- сигналы каждой из составляющих и используют для формирования сигналов основных цветов.

Формирование сигналов от слабо изменяющихся (малоподвижных) и

Q быстроизменяющихся (подвижных) во времени объектов осуществляют с фиксированными по диапазону величин коэффициентами весового суммирования, восстановленных в пре45

50

делах сигнала кадра и сигнала последовательности кадров последовательностей кодированных импульсов (ТВ сигналов. При этом уменьшается влияние на качество восстановления переходных процессов, обусловленных резкими изменениями во времени величин весовых коэффициентов усреднения.

Устройство формирования ТВ сигнала цветного изображения при передаче и приеме (фиг. 1) содержит оптическую систему 1, блок 2 дискретно-оптического расщепления, блок 3 двумерно- оптической дискретизации и оптического согласования,блок 4 матричных пре образователей свет-сигнал, блок 5 формирования и кодирования сигналов, первый формирователь 6 сигналов синхронизации и управления, блок 7 отно сительных перемещений, видеотракт 8, второй формирователь 9 сигналов синхронизации и управления, блок 10

разделения кодированных сигналов, блок 11 задержки и распределения нос ледовательностей импульсов, формирователь 12 опорных групп импульсов, блок 13 восстановления импульсов сигнала кадра, первый сумматор 14, первый блок 15 амплитудного ограниче ния и весового усиления, блок 16 вое становления импульсов сигнала последовательности кадров, второй сумматор 17, второй блок 18 амплитудного ограничения и весового усиления, третий сумматор 19, блок 20 амплитуд ного ограничения и блок 21 декодиро- - вания сигналов.

Блок 13 восстановления импульсов сигнала кадра (блок 16 восстановления импульсов сигнала последовательнести кадров, (фиг. 5а) содержит формирователь 22 промежуточных импульсов составляющих, блок 23 весового усиления и распределения импуль сов, блок 2Д многократного восстановления импульсов и блок 25 oгpaничe ния и весового усиления восстановленных импульсов.

Второй формирователь 9 сигналов синхронизации и управления (фиг. 6) содержит блок 26 селекции и формирования сигналов управления и блок 27 контроля и перестройки-,

Устройство работает следующим

образом.

Световой поток от объекта наблюдения поступает на вход оптической системы 1, где происходят периодические во времени дискретные смещения оси проецирования светового потока с частотой изменений относительных координат. Преобразованный световой поток поступает (проецируется) в плоскость входа блока 2, который осуществляет дискретное в пространстве оптическое разделение светового потока на составляющие основных цветов (яркости), которые далее проецируют в плоскость входа блока 3 . Необходимое разделение осуществляется с помощью мозаичных (линейных, полосчатых, штриховых) светофильтров.

Возможны различные вг1рианть реа.чи- зации блока 2. OzniuNt из них является вариант с разделением по пространству светового потока блоков 2 и 3. При этом блок 2 может выполняться в виде тонкой прозрачной пластины с нанесенными на ее поверхность ячейками светофильтра, которьпчи отфильтровываются составляющие (фиг, 2, пози- )Q ции 1-3), светового потока, соответствующие основным цветам. Отфильтровывающая ячейка .каждого основного цвета охватывает целое число дискретных элементов в плоскости входа )5 блока 3.

Возможны также различные варианты чередования ячеек основных цветов с эквивалентными (фиг. г ) и неэквивалентными (фиг. 2В) в плоскос- 2Q ти светофильтра условиями отфильтров- ки трех основных цветов.

В первом случае ячейка кажд.ого основного цвета состоит из одинакового числа дискретных элементов. Рас- 25 положение ячеек в смежных (по вертикали и горизонтали) полосах светофильтра является симметричным. Во втором случае составляющие основных цветов отфильтровываются ячейками 2 с неодинаковым числом дискретных элементов. Первый (1) из основных цветов может, например, отфильтровываться ячейками с большим числом элементов по сравнению со вторым (2) и третьим (3) основными цвета- ми (фиг. 2&). Этим соответственно обеспечивается и восстановление и формирование видеосигнала (ТВ изображение) первого (1) из основных цветов с более высоким качеством по сравнению с видеосигналами, соответствующими второму (2) и третьему (3) основным цветам.

Варианты с эквивалентными и не- эквивалентьми в плоскости светофильтра условиями оптической отфильтров- ки трех основных цветов (1-3) в пространстве растра могут отличаться, кроме того, и общим числом ячеек.

Блок 3 выполнен в виде дискретного световода, общее число светопроводов которого должно обеспечивать заданную пространственную четкость сформированных изображений основных цветов. При этом необходи- 55 МО обеспечить совпадение дискретных элементов каждой ячейки светофильтра с входами соответствующих отдельных светопроводов световода.

40

45

50

11

Блоки 2 и 3 могут быть реализованы и с совмещением плоскостей светофильтра и дискретного световода, ячейки светофильтра непосредственно наносят на плоскость входа дискретного световода, что значительно упрощает решение задачи совмещения ячеек светофильтра с соответствуюпщ- ми светопроводами дискретного световода. Однако при этом необходимые во времени изменения относительно координат ячеек светофильтра могут быть выполнены лишь путем изменения координат световода и, следовательно, сопутствующего изменения координат других жестко связанных со све- топодом элементов устройства,

В блоке 3 осуществляют преобразование общего дискретного световода в разделенные дискретные световоды основных цветов, каждый из которых объединяет светопроводы одного и того же основного цвета.Число светопроводов в каждом-из разделенных дискрет- ных световодов равно числу светопроводов соответствующего первичного цвета в общем дискретном световоде и, следовв тельно,равно числу элементов ячеек мозаичного светофильтра,соответствующего данному первичному цвету .Кроме того в блоке 3 осуществляют пространственно оптическое сопряжение отдельных светопроводов каждого из разделенных световодов со светочувствительными элементами соответствующего МПСС бло ка 4 матричных преобразователей свет-сигнал. При этом наиболее прос- тьм вариантом реализации сопряжения ;выходов .блока 3 со светочувствитель- ;ными элементами МПСС является вариант с предварител ьньм оптическим увеличением масштаба светочувствительных элементов МПСС, что в конечном итоге обеспечивает необходимую точность сопряжения.

Увеличение масштаба может быть осуществлено, например, путем реализации оптического входа fflCC в виде планшайбы, состоящей из дискретных фоконов, число которых более чем в два раза превышает число элементов МПСС,

Таким образом, в пределах чередую щихся дискретных пространственных зон каждый из основных цветов светового потока отфильтровывается ячейка ми мозаичного светофильра. Пространственные зоны фильтрации каждого основного цвета охватывают в плос

1189212

кости входов дискретного световода целое число светопроводов. Далее светопроводы общего световода, соответствующие каждому из отфильтрован- с ных основных цветов, разделяются и объединяются в отдельные дискретные световоды основных цветов, выходы отдельных светопроводов каждого из которых раздельно проецируют JO на светочувствительные элементы соответствующей МПСС,

Число элементов каждого основного цвета, отфильтрованных ячейками светофильтра и сопряженных со свето- 5 чувствительными элементами МПСС, в .целое число раз меньше общего числа анализируемых элементов светового потока и определяет необходимое чис- iло элементов fflCC, используемых в 2Q блоке 4, Уменьшение числа анализируемых элементов светового потока каждого из основных цветов приводит в данном, случае к соответствующему сокращению полосы частот видеосигнала 25 иа выходах блока 4,

В блоке 5 формирования и кодирова- ния сигналов сигналы основных цветов преобразуются в общий сигнал передачи, например, с помощью элемен- ,- тов формирования общего цифрового сигнала.

Блоки 4 и 5 управляются сигналами первого формирователя 6 сигналов синхронизации и управления, которые поступают также на блок 7, который осуществляет периодические изменения во времени относительных в плоскости сечения исходного светового потока координат ячеек светофильтра с частотой изменений относительных

35

40

координат. Блок 7 воздействует на

45

50

оптическую систему 1 и блоки 2-4. В оптической системе 1 реализуются периодические во времени дискретные смещения оси проецирования светового потока по заданной в плоскости ортогональной продольной оси светового потока, замкнутой траектории. Подобное смещение может быть реализовано на основе использ ов ания, например, элементов оптико-механического сканирования,осуществляемых с применением специальных многофазных электромагнитов, а тйкже на основе использования пъезоэффекта. 55 3 передающей части устройства, кроме того, предусмотрена возможность осуществления периодических во .времени изменений, относительных

El плоскости сечення исходного светового потока координат блока 2. В варианте реализации блока 2 с совмещением плоскостей светофильтра и дискретного световода, аналогичным смещениям должны подвергаться блоки 3 и 4. Смещение, например, в оптической системе 1 может осуществляться в одном из направлений, а в блоке 2- в другом. При этом упрощается реализация сложных в плоскости сечения исходного сиетового потока траекторий изменения относительных координат ячеек светофильтра.

В варианте реализации б.юка 2 с разделением плоскостей светофильтра и дискретного световода смещениям может подвергаться лишь светофильтр. Особенностью данного варианта является периодическое проецирование потока каждого основного цвета на различные МПСС блока 4. Соот- BeTCTceiiHo общие сигналы основных цветов в таком случае состоят из чередунлцихся сигналов групп кадров каждого основного цвета. Общий сигнал передачи, сформированный в блоке 5, содержит сигналы основных цветов, с 1гналы синхронизации и сигналы опознавания сигналов основных цветов С выхода видеотракта 8 переданный сигнал параллельно поступает в приемной части устройства на второй формирователь 9 и на блок 10. Второй формирователь 9 осуществляет выделение сигналов синхронизации и опознавания в соответствии с которыми в нем формируются сигналы управления, необходимые для функционирования приемной части устройства.

Общий сигнал передачи в блоке 10 разделяют на сигналы основных цветов с помощью сигналов управления из второго формирователя 9.

Разделенные сигналы основных цветов поступают на сигнальные входы блока 11, который можно реализовать в цифровом, цифроаналоговом и аналоговом вариантах. Однако по основньсч характеристикам аналоговые варианты реализации блока 11 значительно уступают цифровым.

В блоке 11 осуществляется задержка последовательности импульсов сигналов основных цветов, а также; пре цизионная регулировка времени задерж ки и параллельное распределение задержанных сигналов по соответствующим выходам блока. Наряду с задержан

Н1.1МП на выхолах плока 1 1 имеют мс Сто и НС-; заде РЖ а иные iiocjie/ioiiaTejibiUJCTH импульсов основных цветем. Регулиров- Koi i задержки при этом обеспечивается прецизионное выравнивание и установление времени задержки рабочих сигналов в независимых каналах формирования сигналов приемной части устройства .

По существу блок 11 представляет собой многокаскадную линию задержки, состоящую из последовательно включенных линий задержки с отводами и элементов параллельного распределения сигналов.

Конкретное построение такой линии задержки определяется структурой светофильтра, использованного в устройстве. Одним из простейщих в этом отношении вариантов является светофильтр, ячейки которого выполнены в виде горизонтальных полос. Отдельный каскад линии задержки представляет собой в данном случае последовательно соединенные линию задержки на время, равное половине длительности кадра, и многоотводную линию задержки на соответствующее число строк. .Последовательным соединением таких каскадов реализуется необходимый блок задержки. В более сложных случаях к отводам каскада рассмотренной линии задержки подключают линии задержки с отводами на интервалы времени, кратные половине периода следования элементов. При необходимости прецизионная регулировка времени задержки обеспечивается в блоке 11 подключением к соответствующим отводам многокаскадной линии задержки линий задержки, обеспечивающих,например, за счет переключения отводов регулировку времени задержки с точностью долей длительности элемента. Задержанные последовательности импульсов преобразуют в блоке 12 в группы опорных импульсов. Преобразование заключается в перераспределении в пределах кадра и последовательности кадров периодических последовательностей импульсов в последовательности групп импульсов элементов ТВ сигнала, распределение которых в пределах кадра и последовательности кадров полностью определяется возможными положениями соответствующих ячеек пропускания при проецировании каждой из составляющих светового гготока (фиг. 3). В результате /.leiicT iiHH ii..iiih,i 12 из ча.чержан- ных гюследова Tfj.;ibH(K;Te.H импульсов в последователь |ости кадров, строк и в пределах строк формируются группы импульсов (14 на фиг. 4 ц и 11 на фиг. 45). Блок 12 представляет собой таким образом, блок мультиплексирования последовательностей импульсов

Одни и те же отсутствующие в пределах кадра и последовательности кад ров элементы ТВ сигнала многократно и независимо восстанавливаются в блоках 13 и 16 внутри кадра и в последовательности кадров соответственно по формуле ряда Тейлора (О.

Многократность восстано вления опредляется в данном случае тем, что независимые восстановления каждого элемента ТВ сигнала проводятся по всем возможным в пределах кадра и последовательности кадров направлениям восстановления, т.е. с использованием всех близлежащих групп переданных элементов, смежных отсутствующему импульсу (фиг. 2,3). При этом в каждом из блоков 13 и 1Ь (фиг. 5) входные задержанные последовательности импульса первоначально поступают на формирователь 22, который предназначен для периоди- ческого формирования промежуточных импульсов составляющих формулы ряда Тейлора в промежутках восстдновле- ния. Формирование заключается в разделении и последовательном вычитании совмещенных во времени смежных импульсов групп по направлению восстановления. Б результате получают периодическую последовательность импульсов первой производной для каждой точки восстановления. Аналогично 7олучают импульсы сигнала произ- ,водных более высокого порядка, пре- дельная величина которого в каждом конкретном случае пропорциональна числу элементов группы по направлению восстановления.

Восстановление отсутствующих импульсов по формуле ряда Тейлора (1,2) может проводиться без включе- ния и с включением остаточного член Более точным является второй вариан восстановления. Однако в таком случ в выражение для амплитуды восстановленного импульса в точке восстанов- ления входят не только -значение амплитуды опорного импульса, т.е. соот ветств тощего импульса смежной груп

0 5 о

0 5

5

0

5

пы, и полученные вычита1П1ем сигналы производных в точке опорного импульса, но II значение сигнала производной порядкл + 1 в промежутке между опорным импульсом и точкой восстановления (с включением последней) .

Необходимое формирование значений производных в промежутке носста- нов.чения реализуется в данном случае в формирователе 22 на основе интерполяции (аппроксимации) значений соответствующих импульсов в ИЕ{тервале восстановления по линейному или си- нусквадратичному закону с последующим дифференцированием, например, за счет вычитания.

Таким образом, в формирователе 22 осуществляется формирование составляющих формулы ряда Тейлора за счет разделения, вычитания (дифференцирования), интерполяции (аппроксимации) совмещенных во последовательностей импульсов смежных групп .с помощью элементов разделения, вычитания , модуляции и суммирования совмещенных во времени последовательностей импульсов.

В блоке 23 осуществляется параллельное распределение сигналов полученных составляющих формулы ряда Тейлора по каналам усиления со строго фиксированными коэффициентами усиления. Пусть, например, при последующем промежуточном восстановлении отсутствующего импу; ьса сигнала, от- стоящего от опорного импульса на такт времени Т, по формуле ряда Тейлора (1,2) требуется импульс сигнала первой производной амплитуды 0,25 В. Тогда при восстановлении импульса, отстоящего от опорного на два такта времени (2т) , потребуется этот же импульс сигнала первой производной, но уже амплитуды 0,5 и т.д. Количество сигналов установленной амплитуды зависит от длительности интервала восстановления отсутствующих импульсов и от алгоритма восстановления. Необходимьсч образом устанавливается в соответствии с сигналами управления амплитуда и других сигналов, входящих в состав формулы (1,2).

Соответственно блок 23 состоит из элементов управляемого усиления и параллельного рлспределенин сигналов составляющих, на входы управления которого поступают сигналы от второго формирователя 9.

Последовательно с блоком 23 включен блок 24, на другие сигнальные входы которого поступают последовательности задержанных опорных импульсов от блока 11, а на управляющие входы - сигналы управления от второго формирователя 9. Особенности работы блока 24 определяются формулой восстановления отсутствующих импульсов, т.е. формулой ряда Тейлора (1,2).

В блоке 24 из входных последовательностей импульсов вьщеляются сигналы составляющих формулы ряда Тейлора для каждой точки восстановления элементов ТВ сигнала.с помощью параллельно включенных коммутаторов, которые в соответствии с сигналами управления пропускают заданные составляющие формулы ряда Тейлора необходимой амплитуды и суммируются друг с другом.

Ввиду погрешностей восстановления амплитуда восстановленных импульсов в соответствующих последовательностях, полученных в блоке 24, может превышать максимально возможную или опускаться минимально возможной амплитуды.

Для устранения указанных погрешностей восстановления, ограниченные по амплитудам последовательности импульсов промежуточных восстановлений, поступают в блоке 25 на элементы установления веса - амплитудные модуляторы, которые управляются сигналами второго формирователя 9.

Несмотря на идентичность общего построения блоки 13 и 16 в конкретных случаях могут отличаться алгоритмом работы и параметрами сигналов управления. Причем блок 13 обычно .управляется сигналами, которые кратны по частоте следования частоте элементов ТВ сигнала, а блок 16 частоте кадров.

Сигналы с выходов блоков 13 и 16 поступают на входы первого 14 и второго сумматоров 17. На другие .входы которых поступают последовательности опорных групп импульсов. Причем в первом сумматоре 14 суммируется все последовательности импульсов, восстановленные в пределах кадра с опорными группами импульсов, сформированными в блоке 12, а во вто

ром сумматоре 17 с опорными группами импульсов суммируются все после- довательности импульсов, восстановленные в пределах последовательности кадров. На выходах сумматоров 14 и 17 формируются восстановленные сигналы кадров и последовательности кадров каждого из основных цветов с полным числом элементов, которые

поступают на первьш 15 и второй 18 блоки амплитудного ограничения и весового усиления По принципу действия блоки 15 и 18 подобны блоку 25 и предназначены для ограничения мак- симального и минимального уровня амплитуд, а также весового перераспределения уровня восстановленных сигналов при их последующем суьши- ровании в соответствии с изменениями- сигналов управления, поступающих от второго формирователя 9. Восстановленные в пределах кадров и в пределах последовательности кадров и ограниченные по амплитудам сигналы основных цветов суммируются в третьем сумматоре 19,

Суммарные восстановленные сигналы основных цветов ограничиваются по максимальной и минимальной амплитудам в блоке 20. В блоке 21 сформированные сигналы основных цветов демодулируются - декодируются и приводятся к необходимому виду.

На вход блока 26 с выхода блока 8 поступает общий сигнал передачи, из

которого вьщеляются сигналы опознавания и синхронизации и формируются сигналы управления, которые поступа- - ют на блоки 10 - 13, 15,16, 18, 21, 27. На второй и третий входы блока 26

поступают сигналы от блока 27, кото- рьш предназначен для контроля приемной части устройства. Сигналы контроля вырабатываются в блоке 26 и поступают на блоки 10 и 27. Сигнал

контроля представляет собой последовательность тест-сигналов, позволяющих проконтролировать правильность работы приемной части устройства. Для таких сигналов заранее известны параметры промежуточных для их восстановления сигналов в блоках 13,14,16,17, 21. Сопоставлением в блоке 27 полученного вида входных перечисленных сигналов с номинальными эталонными

сигналами определяется правильность ра1 5.. ты всей приемной части устройства и локализируется место неисправности.

19

Наиболее простым вариантом реализации блока 27 является вариант, когда все весовые коэффициенты процесса восстановления устанавливаютс постоянными, вне зависимости от текущих параметров, соответствующих даннь1м сообщениям. При этом лишь учитывается общий характер всего ан самбля сообщений. При передаче, ;например, сообщений с большей динамикой во времени (в последовательно ти кадров) увеличивают величину вес вого коэффициента для сигнала, восстановленного в пределах кадра и, наоборот, при передаче сообщений со значительным количество мелких деталей в пространстве кадра преимущество следует отдавать сигналу, восстановленному в пределах последовательности кадров.

Более сложным вариантом реализации блока 27 является вариант с динамической перестройкой весовых коэффициентов, при котором осуществляется выделение сигналов огибаю- щих импульсных последовательностей, их дифференцирование и детектирование. Сигналы, полученные в результате детектирования, поступают на блок 26 в качестве сигналов перестройки блока 26 для изменения сигналов управления весовыми коэффициентами приемной части устройства.

Формула изобретения

1. Способ формирования телевизионного (ТВ) сигнала цветного изоб ряжения, основанный на двумерной дискретизации исходного светового потока с числом элементов дискретизации в и раз большим числа фоточувствительных элементов матричного преобразователя свет-сигнал (МПСС), поочередном периодическом проецировании дискретных элементов светового потока на фоточувствительные элементы МПСС, поэлементном периодическом считывании сигнала с МПСС в виде последовательностей импульсов в течение кадра, кодировании Т1олученных последовательностей импульсов, передаче и декодировании переданного сигнала, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью сужения полосы частот при передаче и увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных изображений, при поочередном пе

0

5

0

5

1

5

5

о

0

5

0

89220

риодическом проецировании дискретных элементов светового потока двумерно- дискретизированный исходн ш световой поток разделяют на составляющие основных цветов, каждую из которых

повторно двумерно-дискретизируют на разделенные в пространстве последовательности чередующихся групп смежных элементов диcкpeтизaщiи, причем число МПСС равно числу составляющих основных цветов, а число светочувствительных элементов МПСС равно общему числу элементов соответствующей из последовательностей чередуюш 1хся в пространстве групп смежных элементов дискретизации, каждую из которых проецируют во времени разделенными группами смежных кадров с периодом проецирования групп,равным отношению общего числа э-чементов дискретизации отдельной составляющей светового потока к числу элементов МПСС, при декодировании переданный сигнал разделяют на сигналы импульсов каждого из основных цветов, которые многократно и последовательно задерживают на интервалы времени, кратные по длительностям половинам периодов следования кадров, строк и элементов в формируемых ТВ сигналах основных цветов, формируют из задержанных последовательностей импульсов опорные группы импульсов каждого из основных цветов, положение и интервалы во времени между которыми устанавливают в пределах формируемых сигналов отдельных кадров и последовательности сигналов кадров в пространстве и во времени соответствующими первоначальному положению дискретных элементов составляющих светового потока при проецировании, раздельно формируют импульсы, амплитуды которых пропорциональны величинам составляющих формулы ряда Тейлора, из полученных импульсов восстанавливают отсутствующие в пределах ТВ кадра промежуточные импульсы и одновременно восстанавливают ТВ сигнал отсутствующих в последовательности кадров промежуточных импульсов по формуле ряда Тейлора, амплитуды промежуточных импульсов восстановления ограничивают по максимальному и минимальному уровню и суммируют с весовыми коэффициентами, общую сумму которых при вьшолнении каждого из суммирований устанавливают равной единице, причем при каждом суммирова

10

5

20

НИИ отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают об- ратно пропорциональными протяженности интервалов времени между опорными и отсутствующими импульсами в пределах кадра и последовательности кадров, кроме того, относительные величины весовых коэффициентов, суммирований изменяют обратно пропорционально изменениям модуля амплитуды сигналов огибающих, соответствующих первым и более высоким по порядку составляющим формул ряда Тейлора, амплитуды восстановленных (отсутствующих: отсчетов ограничивают по максимальному и минимальному уровню, каждую из восстановленных последовательностей отсутствующих отсчетов суммируют с соответствующей последовательностью опорных отсчетов, а затем суммируют восстановленные в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов для казкдо- го из основных цветов с весовыми коэф-25 |фициентами, общую сумму которых ycva- навливают равной единице, при этом относительные величины весовых коэффициентов суммирования изменяют обратно IПропорционально изменениям модуля амплитуды импульсов последовательностей, соответствзпощих для каждого из суммируемых сигналов первьп и другим более высоким составляющим формулы ряда Тейлора, ограничивают по максимальному и минимальному уровню амплитуд общие восстановленные сигналы последовательностей отсчетов каждого из основных цветов, из которых формируют ТВ сигналы основных цветов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования ТВ сигнала подвижных объектов, при суммировании восстановленных в пределах ТВ кадра последовательностей отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов, соответствующий восстановленной в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов для каждого из основных цветов весовой коэффициент устанавлиют но величине от 0,7 до 1, а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов ;весов ой: коэффициент устанавливают по величине от 0,3 до О, для формирования ТВ сигнала малоподвижных объектов

1211892 22

соответствующий восстановленной в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов для каждого из основных цветов весовой коэффициент устанавливают по величине от 0,3 до О, а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов весовой коэффициент устанавливают по величине от 0,7 до 1. 3. Устройство для формирования телевизионного сигнала цветного изображения, содержаи;ее оптическую систему, последовательно соединенные блок двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования, блок матричных преобразователей свет-сигнал, блок формирования и кодирования сигналов и видеотракт, первый формирователь сигналов синхронизации и управления, первые и вторые выходы которого соединены с входами управления блока матричных преобразователей свет-сигнал и блока формирования и кодирования сигна-, лов соответственно, при этом выход вйдеотракта соединен с первым входом второго формирователя сигналов синхронизации и управления, первые выходы и вторые входы которого соединены с вторыми входами и вторыми выходами блока декодирования сигналов, отличающееся тем, что на передающей стороне введены блок относительных перемещений, входы управления которого соединены с третьими выходами первого формирователя сигналов синхронизации и управления, и блок дискретно-оптического расщепления, который включен между выходом оптической системы и входами блока двумерно-.оптической дискретизации и оптического согласования, при этом первые, вторые, третьи и четвертые выходы блока относительных перемещений соединены с входами перемещений оптической системы, блока дискретно-оптического расщепления, блока двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования и блока матричных преобразователей свет-сигнал, на приемной стороне между выходом видеотракта и входом блока декодирования сигналов введены последовательно соединенные блок разделения кодированных сигналов, блок задержки и распределения последовательностей импульсов, блок вос- стзчовления импульсов сигнала кадра, первый сумматор, первый блок амплитуд30

35

40

45

50

55

ного ограничения и весового усиления, третий сумматор и блок амплитудного ограничения, причем между вторым выходом блока задержки и распределения последовательностей импульсов и вторым входом третьего сумматора введены последовательно соединенные блок восстановления импульсов сигнала последовательности кадров , второй сумматор и второй блок амплитудного ограничения и весового усиления, кроме того, третий выход блока задержки и распределения последовательностей импульсов соединен через введенный формирователь опорных групп импульсов с вторыми входами первого и второго сумматоров и третьими входами второго формирователя сигналов синхронизации и управления, четвертью, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго сумматоров и блоков восстановления импульсов сигнала кадра и последовательности кадров соответственно, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого соединены с входами управления блока разделения кодированных

сигналов, формирователя опорных групп импульсов, блоков восстановления импульсов сигнала кадра и последовательности кадров, первого и второго

блоков амплитудного ограничения и

весового усиления и блока задержки и распределения последовательностей импульсов соответствен - но.

Ы

p: N

-Д

I

ГзТ

sis.

-+/ТА

пХз

Фиг. 2 2

/7/:.

i/. s

pTc

пТ,

Фиг. J

/7 П+9

/7

/7

«

5

6

7

б

9

ю t1

12

/J /V

/7/7 f /7

I1

/ -/ПП- 1

/7-/ПП 1

I I I I I I

/7-2 Л-/Я/7 / Я 4«/7 5/7 5

I I I I I I I I I I

П-2 П-1 п

1

П-2 П-1 п

I I I I I I I

/7-2 /7-у /7 /7

I I I I I I I I

/7-3 /7-2 /7-f/7/7 /

L I I L J 1 I

/7-3/7-2 П-1п/7 /

II I I I I I I I

n-ff /7-3 /7-2 П-1П/7 //7 2

IIIIIII I . ,Л .

/7-2/7-//7

0W2- 4

I

J

П -l nf} П б П 7 п- в П 9 I I

п-г п-1

Фиг. S

i:jL4 ii; -i

ttfttttnttt

Фиг. 5

26

ШШШШ:

v4vww

m ттт

Фиг. 6

ВНИИПИ Заказ 651/61 Тираж 624 Подписное Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,

J

nt f

П 6

жгттж

Ф «ф «ф 4

27

m ттт m

Р1зобретение может использоваться в телевизионных системах с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (fflCC). Обеспечиваются сужение полосы частот при передаче и увеличение числа элементов разрешения. Цветовой поток проецируют с помощью оптической системы 1 в плокость входа блока 2 дис9 (Л 1C 00 со to