Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов Советский патент 1986 года по МПК H04N1/40 

Изобретение относится к технике передачи изображений и может использоваться в факсимильной связи.

Целью изобретения является упрощение устройства.

процесс статистического кодирования разбивается на два этапа: определение длины кодовой комбинации для каждой длины серии и определение конкретного вида кодовой комбинации в соответствии с заранее принятым кодовым словарем. Однако эффективность кодирования выбранного кода определяется только длиной кодовой комбинации, так как объем информации после кодирования представляет собой сумму кодовых импульсов всех кодовых комбинаций независимо от того, какой они имеют вид. При поражении помехой в канале связи одного или нескольких импульсов кодовой комбинации происходит сдвиг видеосигнала, по фаз на ту или другую величину, что приводит к пояйлению трека ошибки при воспроизведении.

Таким образом, при моделировании алгоритмов кодирования для оценки эффективности кодирования достаточно воспроизвести только длину кодовых комбинаций, а при оценке чувствительности кода к ошибкам - обозначить границу пораженного участка и вставить видеосигнал, задержанньй на некоторую фиксированную величину, превьппающую интервал корреляции.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2, 3 и 4 - примеры выполнения соответственно измерителя длин серий, кодера длин комбинаций и блока управляемого фазового сдвига; на фиг. 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 6 - график функции корреляции текстового изображения.

Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов (фиг. 1) содержит измеритель 1 длин серий, кодер 2 длин комбинаций, источник 3 ошибок, блок 4 управ ляемого фазового сдвига, блок 5 выделения ошибочных значений сигналов, блок 6 подсчета ошибок и синхрогене- ратор (СГ) 7.

Измеритель 1 длин серий (фиг. 2) содержит узел 8 выделения фронтов видеосигнала, выполненный, например.

на основе дифференциальной цепочки, элемент 9 задержки и двоичный счетчик 10. Количество разрядов счетчика выбирается таким, чтобы число

было больше или равно максимальной длине серии. Если длина строки равна 1728 элементов, что соответствует рекомендации ТЧ МККГТ, то п П. Кодер длин комбинаций (фиг. 3) со

держит п-проводный переключатель I1, два дешифратора 12 и 13 для белых и черных серий, элемент ИЛИ 14, элемент И 15, параллельно-последова- тельньм преобразователь 16 кода, вы

полненньй, например, на сдвиговом регистре, элемент И 17, узел вьще- ления фронтов видеосигнала 18, ана- логичный узлу 8.

Дешифраторы 2 и 13 преобразуют

П-разрядные кодовые слова, соответ- ствуюш;ие длине серии, в т-разрядные кодовые слова, отображающие длины кодовых комбинаций в соответствии с моделируемым кодом. Количество m

выходов дешифраторов 12 и 13 должно соответствовать максимальной длине кодовой комбинации.

Блок 4 управляемого фазового сдвига (фиг. 4) содержит элемент 19 задержки, переключатель 20 и триггер 21 .

Блок 6 может быть выполнен в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Устройство работает следующим

образом.

Входной двухуровневый сигнал (фиг. 5о) поступает на измеритель 1 длин серий, кодер 2 длин комбинаций и блок 4 управляемого фазового

сдвига.

В измерителе 1 длин серий (фиг.2) узел 8 выделения фронтов видеосигнала выделяет короткие импульсы, соответствующие моментам изменения полярности видеосигнала. Далее короткие импульсы задерживаются на небольную величину (например, на 1/10 длительности тактового импульса) в элементе 9 задержки. Эта задержка необходима для того, чтобы обеспечить возможность считывания информации, соответствующей длинам серий, с выходов

дешифраторов 2 и 13 кодера длин комбинаций в моменты изменения полярности видеосигнала. Затем короткие импульсы поступают на бход сброса двоичного счетчика 10 для обнуления его. Сразу же после обнуле3

ния тактовая частота, поступающая от СГ 7, начинает изменять состояние двоичного счетчика 10 и перед последующим обнулением комбинация нулей и единиц на его выходах бу- дет соответствовать длине измеряемой серии.

В кодере 2 длин комбинаций комбинац через п-йроводный переключатель 1 1 поступают на дешифратор 12 или 13 (в за- висимости от полярности видеосигнала) .

Работа кодера 2 длин комбинаций определяется видом моделируемого кода. Каждому моделируемому коду со- ответствуют свои таблицы истинности дешифраторов 12 и 13 (см. таблицу).

Таблицы истинности .дешифраторов жестко связаны с моделируемьш кодом (кодовым словарем). Однако передает- ся не сам код, а т-разрядные кбмби- нации, число единиц в которых равно длинам кодовых комбинаций моделируемого кода. Например, при моделировании модифицированного кода Хаффмена эти значения представлены в таблице. При этом на выходе кодера 2 длин комбинаций будут генерироваться единичные серии (фиг. 5ff), содержащие разное число единичных импульсов (в соответствии с кодовым словарем (фиг. 5«)). .

При моделировании равномерного кода длин серий оба дешифратора будут формировать одинаковые комбинации, содержащие одно и то же число единиц Соответственно, в конце каждой серии на выходе блока будут генерироваться одинаковые серии единичных импульсов.

При моделировании дискретно неравномерного кода типа 3/6 на выходе блока в конце белых серий будут генерироваться серии единичных им- пульсов, содержащие шесть импульсов, а в конце черных серий - три импуль- са и т.д.

Сформированные таким образом комбинации из одних единиц в параллельном виде проходят через элемент ИЛИ И и элемент И 15 на параллельно последовательный преобразователь 16 кода. Элемент И 15 пропу скает кодовую комбинацию при наличии коротких импульсов, формируемых узлом вьщеле- ния фронтов видеосигнала 18. В кодере 2 длин комбинаций эти короткие импульсы поступают на элемент И 15

6264

без всякой задержки. Это обеспечивает считывание из дешифраторов I2 и 13 и подачу на параллельно-последовательный преобразователь 16 кода комбинаций, соответствующих концам измеряемых длин серий.

Параллельно-последовательный преобразователь 16 кода, выполненный на сдвиговом регистре, преобразует т-разрядную параллельную комбинацию в последовательную. Эта комбинация считывается из регистра с частотой, которая в m раз больше тактовой частоты. Этим обеспечивается считывани комбинаций в пределах одного такта (одной элементарной посылки). Эта же частота подается на второй вход элемента И 17. В результате на его выходе в конце каждой измеряемой серии формируется серия единичных импульсов, число еда1ниц в которой равно длине кодовой комбинации в соответствии с кодовым словарем. Сформированная серия единичных импульсо поступает на источник 3 ошибок.

Источник 3 ошибок работает сле- дукнцим образом.

Под возде{1ствием единичных импулсов комбинаций информация о помехах записанная в виде нулей и единиц на какой-либо носитель (фиг. 5г), например на магнитную ленту, продвигается и подается на блок 4, причем один единичный импульс с кодера 2 длин комбинаций продвигает эту инфомацию на один бит. При этом нули соответствуют отсутствию ошибок, а единицы - их наличию. В промежутках между единичными сериями на выходе источника 3 ошибок поддерживается нулевое значение сигнала.

1 .

Порядок работы блока не изменяется при изменении моделируемого алгоритма. Однако, конфигурация ошибок на его выходе изменяется при изменении длин единичных серий, поступающих из кодера 2 длин комбинаций. Так например, при поступлении из кодера

2длин комбинаций коротких единичных серий первая и все последующие ошибки появляются на выходе источника 3 ошибок позже, при поступлении длинных серий - раньше и т.п. Таким образом, благодаря связи источника

3ошибок с кодером 2 длин комбинаций обеспечивается привязка подачи помех на блок 4 с концами измеряемых (кодируемых) серий, что соответствует реальному процессу кодирова- ния (фиг. 5). Благодаря этой же связи обеспечивается соответствующее изменение конфигурации ошибок, по- даваемых на блок 4 при изменении моделируемого алгоритма.

Блок 4 управляемого фазового сдвига (фиг. 4) работает следующим образом.

При отсутствии ошибок на выходе источника 3 ошибок входной видеосигнал проходит через переключатель

20на выход блока 4 без изменений.

При появлении на втором входе блока 4 единицы (наличие помехи на выходе источника 3 ошибок) триггер

21формирует на своем выходе сигнал, переводящий переключатель 20 во второе положение. При этом на выход блока 4 через элемент 19 задержки поступает сигнал, задержанный по отношению к входному на величину, пре- вьш1ающую интервал коррекции (фиг.6). Такая ситуация сохранится до поступ- ления на вход синхронизации блока 4 сигнала конца строки от СГ 7. После этого блок 4 переходит в исходное состояние (пропускает на выход ис- ходньш видеосигнал). Таким образом, элемент 19 задержки и переключатель

20 обеспечивают включение в текущий видеосигнал того же видеосигнала, сдвинутого на величину, превьппаю- щую интервал корреляции. Это имити- рует поражение видеосигнала помехами при передаче с кодированием и декодированием. Наличие в блоке 4 триггера 21 и связи с СГ 7 обеспечивает ограничение пораженного поме- хой участка кондом строки, что соответствует реальному процессу кодирования-декодирования .

С выхода блока 4 видеосигнал может быть подан на ВКУ для визуальной оценки результатов моделирования алгоритма кодирования-декодирования.

Для определения параметров моде-, лируемых кодов выходной сигнал блока 4 поступает на блок 5 выделения ошибочных значений сигнала, куда поступает также входной двухуровневый видеосигнал. Блок 5 производит сравнение сигнала, поступающего с блока 4, с входнь1м видеосигналом. На выходе блока 5 получается импульс при обнаружении несовпадений сравниваемых сигналов. Блок 6 подсчета.

вычисляет коэффициент чувствительности к ошибкам:

оы

NM

N

out

где N - число несовпадений тактов

входного видеосигнала и сигнала на выходе блока 4; Npy- число ошибок на выходе источника 3 ошибок. Коэффициент сжатия определяется по формуле

К

с

„NI- , %

где TSn число импульсов дискретизации при развертке всего изображения;

N - число кодовых импульсов на ° выходе кодера длин комбинаций.

В предложенном устройстве для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов исключаются буферные блоки и декодер, что упрощает и удешевляет моделирование кодирования на ЭВМ.

Формула изобретения

Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов, содержащее последовательно соединенные измеритель длин серий, кодер длин комбинаций, источник ошибок и блок подсчета ошибок, а также блок выделения ошибочных значений сигнала, первьй вход которого объединен с входом измерителя длин серий и является входом устройства, а выход подключен к второму входу блока подсчета ошибок, и синхрогенератор, первый, второй и третий выходы которого подключены к синхровходам соответственно измерителя длин серий. Кодера длин комбинаций и блока подсчета, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен блок управляемого фазового сдвига, синхровход и первый вход которого подключены соответствен но к четвертому выходу синхрогенера- тора и выходу источника ошибок, второй вход блока управляемого фазово712:316268

го сдвига подключен к входу измери- ся выходом устройства и подключен теля длин серий и к второму входу ко- к второму входу блока выделения оши дера длин комбинаций, а выход являет- бочных значений сигнала.

I

.

xn

n

JQ.

t

Изобретение может использоваться в факсимильной связи. Упрощается устройство. Входной двухуровневый сигнал поступает на измеритель длин серий 1, кодер длин комбинаций (КДК) 2 и блок 4 управляемого фазового сдвига (БУФС). С измерителя длин серий 1 комбинация нулей и единиц, .-У соответствующая длине измеряемой серии, поступает на КДК 2. Работа КДК 2 определяется видом моделируемого кода (МК). Каждому МК соответствуют свои таблицу истинности. Передается не сам МК, а m -разрядные комбинации, число единиц в которых равно длинам кодовых комбинаций МК. Сформированная серия единичных импульсов поступает на источник ошибок 3. Под воздействием каждого единичного импульса, поступающего с КДК 2, информация о помехах, записанная в виде единиц и нулей на носитель, поступает на БУФС 4. При отсутствии ошибок на выходе источника ошибок 3 входной видеосигнал проходит через 4 на выход устройства без изменений. В момент поступления единичного импульса помехи на выходе БУФС 4 появится видеосигнал, задержанный по отношению к входному видеосигналу на некоторую величину, что имитирует поражение видеосигнала помехой. Параметры МК определяются с помощью блока 5 выделения ошибочных значений сигнала и блока 6 подсчета. 6 ил. (О (Л а ю а

в

smswmsasiд

вероягггнос/пег

i/vacmoff scfMGf bf ffreffyufpso за- oep)tfa/ ffu/f - .

Редактор Н. Слободяник

Составитель Н. Сорокопуд

Техред О.Гортвай Корректор Б. Сирохман

2662/58

Тираж 624 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изоб ретений и открытий 113035s Москва, Ж-35,, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное