Система передачи телевизионного сигнала Советский патент 1986 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использова но при создании цифровых телевизион ных и видеотелефонных систем. Цель изобретения - повышение качества передачи.телевизионного сигнала . На фиг. 1 представлена электриче кая структурная схема передающей ча ти системы передачи телевизионного сигналаJ на фиг. 2 - то же, приемной части системы передачи телевизионного сигналаJ на фиг. 3 - шкала квант вания, на фиг. 4 - схема блока обнаружения перегрузки по крутизне. Передающая часть системы передачи телевизионного сигнала (фиг. 1) содержит второй блок 1 задержки, блок 2 вычитания, блок 3 квантования, преобразователь 4 кода, сумматор 5, первый блок 6 задержки, умножитель 7, блок 8 обнаружения перегрузки по крутизне, формирователь 9 управляюще го сигнала, коммутатор 10, инвертор 11, блок 12 формирования разностного сигнала, дополнительньй блок 13 кван тования . Приемная часть системы передачи телевизионного сигнала (фиг. 2) содержит преобразователь 14 кода, второй блок 15 задержки, коммутатор 16 сумматора 17, первый блок 18 задержки, умножитель 19, блок 20 обнаружения перегрузок по крутизне, формирователь 21 управляющего сигнала, блок 22сумматоров, дополнительньй блок 23сумматоров, инвертор 24, дополнительньй коммутатор 25. Блок 8: обнаружения перегрузки по крутизне (фиг. 4) содержит регист 26 сдвига, первый, второй и третий вычитатели 27-29, первый, второй и третий блоки 30-32 сравнения . На первьй вход блока 2 вычитания через второй блок 1 задержки подается входной видеосигнал, представленрьш, например, параллельным восьмиразрядным двоичным кодом. Б блоке 2 из входного видеосигнала вычитается задержанное в петле обратной связи, например, на период дискретизации, значение видеосигнала. Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 по нелинейном шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения, значительно сократить число уровней квантования. Квантованное значение разностного сигнала преобразуется для передачи 292 по каналу связи блоком 3 в четырехразрядньй код Грея, один разряд которого содержит информацию о знаке разностного сигнала. Для выполнения арифметических операций в петле обратной связи в преобразователе 4 код Грея преобразуется в восьмиразрядньй двоичньй код. В сумматоре 5 происходит сложение текущего разностного значения с предыдущем отсчетом, задержанным в первом блоке 6 задержки и умноженным в умножителе 7. При отсутствии щумов перегрузки сигнал формирователя 9 позволяет коммутатору 10 пропускать на выход кодовые комбинации, поступающие с блока 3. При наличии высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 происходит обнаружение перегрузки по крутизне и определение величины ожидаемого значения шума перегрузки. В блоке 8 анализируются истинные значения входного видеосигнала. При превышении ошибкой предсказания, полученной в блоке 8, значения максимального уровня квантования блока 3 на величину, равную половине максимального щага квантования, и при распространении щума перегрузки по крутизне на несколько отсчетов, в блоке 8 формируется сигнал о наличии и величине (в долях числа отсчетов) ожидаемой перегрузки по крутизне, которьй поступает в формирователь 9 управляющего сигнала. В формирователь 9 поступает также предсказанньй сигнал с выхода умножителя 7. Если с выхода блока 8 поступает сигнал о наличии и величине ожидаемой распространяющейся перегрузки по крутизне и одновременно предсказанньй сигнал, поступающий с умножителя 7, удовлетворяет одно из двух условий Х„„ Y. пР, -N Х„р . - „ где Хрр - предсказанньй сигналJ MQK.c максимальное значение входного видеосигнала, Y - максимальный уровень квантования, то формирователь 9 выдает сигнал управления соответствующей формы и длительности (в соответствии с величиной распространяющихся шумов перегрузки в долях числа отсчетов). Коммутатор 10 пропускает на выход передающей стороны системы инвертированные значения разностных сигналов, 1тоступаюид1х с инвертора 1 1 . Очевидно, что первый из этих разностных сигналов будет соответствовать максимальному уровню квантования с положительным или отрицательным знаком в зависимости от знака перепада. Второй блок 1 задержки задерживает входной сигнал с целью получения разностного сигнала после анализа истинных значений видеосигнала, т.е. после обнаружения в блоке 8 ожидаемого шума перегрузки по крутиз не. Таким образом, при наличии распространяющейся перегрузки по крутиз не в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраическая сумма которых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диапазона входного видеосигнала (при 256 уровнях кванто вания эта сумма будет или отрицатель на или больше числа 255). Это обстоя тельство лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых комбинаций, соответствующих перегрузке по крутизне. Принятый разностный сигнал, представленньм в коде Грея, преобразуется в преобразователе 14 в восьмиразрядньй двоичньй код и поступает на блок 20 обнаружения перегрузки по крутизне. В блоке 20 сравниваются поступающие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные зна чения сигнала. Если алгебраические суммы этих значений выходят за преде лы динамического диапазона входного сигнала, то блок 20 вьщает сигнал о наличии перегрузки. Величина распространяющейся перегрузки в долях числа отсчетов определяется путем анализа кодовых комби наций, соответствующих перегрузке, т.е. анализа числа кодовых комбинаций, соответствующих максимальному уровню квантования. По сигналу блока 20 в формирователе 21 формируется сигнал управления определенной формы и длительности. В этот момент в блок 22 сумматоров поступают с первого выхода блока 20 и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинаций разностного сигнала, соответ ствующих распространяющейся перегруз ке (числа этих значений определяются величиной перегрузки), далее до1 , 94 бавляется сигнал о знаке и пропускается на выход коммутатора 16 по сигналу формирователя 21. Управляющий сигнал после этого приравнивает к нулю определенное число разностных сигналов, число которых определяется соотношением W XT нч РбР где N - величина перегрузки по крутизне в долях числа отсчетов, определяемая выражениемгде X - значение входного видео- сигнала. При этом величина округляется до ближайшего большего целого числа. Таким образом, в случае отсутствия перегрузки по крутизне сигнал с вькода преобразователя 14 через второй блок 15 задержки, который осущестбляет задержку входного сигнала на величину, необходимую для анализа разностных сигналов, и коммутатор 16 поступает на вход сумматора 17, в котором ОН-суммируется со значением предсказанного отсчета, например, со значением предыдущего отсчета видеосигнала, и далее через первый блок 18-задержки и умножитель 19 поступает на выход системы. При наличии распространяющейся перегрузки по крутизне сигнал на второй вход сумматора 17 поступает через коммутатор 16 с выхода блока 22 сумматоров,в котором вычисляется значение входного сигнала, причем определенное число разностных сигналов приравнивается к нулю. При наличии нераспространякщихся шумов перегрузки по крутизне, т.е. шумов перегрузки по крутизне, возникающих при передаче высококонтрастных перепадов изображения с длительностью в один элемент, в блоке 8 происходит обнаружение таких перегрузок. Алгоритм обнаружения заключается в том, что при наличии подобных перегрузок разностные сигналы, полученные в блоке 8, имеют следующую последовательность и величину ЕЬ (X,,.,,,-v«) YM. ЕП+,- (B.«.h4.l ex.f, (У Y ) V .h+i (eK. B,.h rL-0,tf,... где Хч ек-h X. - соседние отсч входного виде сигнала ; - соседние разн ные сигналы. Поэтому при наличии разностных сигналов, удовлетворякщих одно из двух условий U, Е (Y + E.,,-(Y -bbN+ ) , Е и.,(Н + ) 2 гдеДмо-кс максимальный шаг кванто вания , в блоке 8 формируется сигнал о на чии нераспространяющихся перегруз по крутизне, который поступает в формирователь 9 управляющего сигн В формирователь 9 поступает также предсказанный сигнал с умножителя Если с выхода блока 8 поступает сигнал о наличии ожидаемой нерас- пространяющейся перегрузки по кру тизне и одновременно предсказанны сигнал удовлетворяет соответствен одно из двух условий X, где X, - предсказанньи сигнал ДЛЯ Хд,„, то формирователь 9 выдает сигнал равления соответствующей формы и длительности. Коммутатор 10 пропу кает на выход передающей стороны темы, в зависимости от знака пере пада, следующие два разностных зн - X ) - Y вХ-И ЛПР.П I ли г 1 Х .х.и - (п..п - ) - х. ) о. при(X ) -1.. - CY - у бх.ц X - (У - Y ВХ t-i пр.(Л - I и -и х„о„ ) о при (ВХ.Ц ЛПРП ) - квантованная величина соответствующей разности j - ошибка предсказания. Величины Т, поступают на вход коммутатора 10 с инвертора 11, а личины t«+i - с дополнительного блока 13 квантования. Очевидно, что первый из указанных разностны сигналов соответствует максимальн уровню. Для получения величины t., н входы блока 12 формирования разно ного сигнала поступают значения входного сигнала с выхода второго блока 1 задержки и предсказанного сигнала с умножителя 7. Если выполняется соотношение (X,,.,- Х„,„) О, то блок 12 формирования разностного сигнала формирует сигналы 1.., Х,,., - (Х„р., Y), После квантования этих разностей в блоке 13 получаются величины 1, Если (Хд,п - ХПР ) с О, ТО блок 12 формирования разностного сигнала формирует сигналы Ч... - (Хп,, + Y,), после квантования которых в блоке 13 получаются величины 1 . Таким образом, при наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне, как и при наличии распространяющейся перегрузки по крутизне, в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраи-ческая сумма которых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диапазона входного сигнала (при 256 уровнях квантования эта сумма будет или отрицательна, или больше числа 255) . При этом при наличии нераспространяющегося шума перегрузки по крутизне, в отличии от распространяющегося, сигналы, следующие за разностными сигналами, соответствующими максимальному уровню квантования, имеют по отношению к ним противоположный знак. Это условие лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых комбинаций, соответствующих нераспространяющейся перегрузке по крутизне. В блоке 20 обнаружения перегрузок по величине сравниваются последующие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные значения. Если алгебраические суммы этих значений выходят за пределы динамического диапазона входного сигнала и одновременно кодовые комбинации, следующие за кодовой комбинацией, соответствующей максимальному уровню квантования, имеют по отношению к ним противоположный знак, то блок 20 формирует сигна.п о наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне. Очевидно, что при этом кодовые комбинации, соответствующие максимальному 7 уровню квантования, повторяются толь ко один раз. По сигналу блока 20 в формирователе 21 управляющего сигнала .формиру ется сигнал управления определенной формы и длительности. В этот момент в дополнительный блок 23 сумматоров поступают с первого выхода блока 20 и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинаций разностного сигнала, соответствуюЕ{их нераспространякщейся перегрузке по крутизне, далее добавляется сигнал о знаке, и суммарный сигнал поступает на вход инвертора 24. Таким образом, на вход инвертора 24 поступают следующим кодовые комбинации 4I-YJ+ id.J), (L,) о при положительном перепаде, или д 1(1,,,)а (1,.,)-0 при отрицательном перепаде. В инверторе 24 эти кодовые комби нации инвертируются и одновременно задерживаются на период дискретизации, т.е. на входы дополнительного коммутатора 25 с дополнительного блока 23 сумматоров и инвертора 24 поступают кодовые комбинации следую щей величины и последовательности ,( -Y,l- 1()0, -CI-YJ. + 1(1 )| - при положительном переп-ипаде, -HY J- К1,,,)1), +(IYJ . + Kl,)I ) - при отрицательном перепаде. По сигналу формирователя 21 на в ход дополнительного коммутатора 25 при наличии нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, в зависимости от знака перепада, пропус каются указанные кодовые комбинации В этот момент на выход коммутатора 16 пропускаются данные кодовые комб нации, приводящие к исправлению нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне. Работа блока 8 обнаруж ния перегрузки по крутизне определя ется видом щкалы квантования (фиг.З и алгоритмом предсказания. При шкал квантования (фиг. 3) и при одномерном предсказании структуры электрическая схема блока 8 имеет вид, -пре ставленньй на фиг. 4. На вход регистра 26 сдвига посту пают истинные значения входного видеосигнала. Из-за того, что макси298мальная величина перегрузки при данной характеристике шкалы квантования равна трем, то м 5-6i±l.J. 255 . пермакс Y93 И предсказание осуществляется по первому предыдущему элементу. Для этого происходит анализ четырех истинных значений входного видеосигнала, следующих последовательно друг за другом (например, 1, 2, 3, 4 или 2, 3, 4, 5 и т.д.)- На выходах первого 27, второго 28 и третьего 29 вычитателей получаются разностные значения между двумя соседними отсчетами, например, из второго вычитается первый, из третьего - второй и т.д. Результаты вычитаний поступают на первый блок 30 сравнения и на второй блок 31 сравнения. В первом блоке 30 сравнения происходит сравнение абсолютных величин разностей, с величиной равной сумме максимального уровня квантования и половине максимального шага квантования. Здесь же происходит обнаружение величины распространяющегося шума перегрузки по крутизне. Выходные сигналы первого блока 30 сравнения поступают на первый вход третьего блока 32 сравнения. Результаты вычитания между тремя соседними отсчетами (например, 2-1 и 3-2 или 3-2, 4-3 и т.д.) поступают на вход второго блока 31 сравнения. Здесь происходит обнаружение нераспространяющегося щума перегрузки по крутиз еВыходные сигналы второго блока 31 сравнения поступают на второй вход третьего блока 32 сравнения, который выдает следующие сигналы: QO отсутствие как распространяющихся, так и нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне; 01 - наличие распространяющихся щумов перегрузки по крутизне равной двум отсчетам, 10 - наличие распространяющихся шумов перегрузки по крутизне, равной трем отсчетам, 11 - наличие нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне. Эти сигналы используются в формирователе 9 для управления коммутатором 1 О .

Формула изобретени

Система передачи телевизионного сигнала по авт.св. № 1104691, о тличающаяся тем, что, с

целью повышения качества передачи телевизионного сигнала, на передающей стороне введены последовательно соединенные блок формирования разностного сигнала, первый вход которого соединен с выходом блока задержки, а второй вход соединен с выходом умножителя, и дополнительный блок квантования, выход которого соединен с дополнительным зходом коммутатора, и

-Г

а на приемной стороне - последовательно соединенные дополнительньш блок сумматоров первый вход которого соединен с выходом блока обнаружения перегрузки по крутизне, а второй вход соединен с выходом формирователя управляющего сигнала, инвертор и дополнительньш коммутатор, другой информационный вход которого соединен с выходом дополнительного блока сумматоров, управляющий вход соединен с выходом формирователя управляющего

fpuz.l выход сигнала соединен полнительным входом коммутато

Изобретение является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1104691 и обеспечивает повышение качества передачи телевизионного сигнала. На передающей стороне в блоке 2 вычитания из входного параллельного восьмиразрядного двоичного кода, задержанного блоком 1 задержки, вычитается задержанное в петле ОС на период дискретизации значение видеосигнала. Полученное разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 квантования по не- линейной шкале и кодируется кодом Грея. Один разряд кода Грея содержит информацию о зн&ке разностного сигнала. При отсут ствии шумов перегрузки сигнал с блока 3 квантования через коммутатор 10 поступает в канал связи. При наличии высококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 обнаружения перегрузки по крутизне при анализе истинных значений видеосигнала определяются характер перегрузки и величина ожидаемого значения шума перегрузки. Соответствующий сигнал поступает на формирователь управляющего сигнала (ФУС) 9. На ФУС 9 поступает также предсказанный сигнал, сформированный в петле ОС (с помощью преобразователя 4 кода, сумматора 5, блока 6 задержки и умножителя 7 . С ФУС 9 сигнал определенной формы и длительности поступает на i коммутатор 10. В зависимости от характера перегрузки (распространяющая(Л CZ ся или нераспространяющаяся) через коммутатор 10 проходят либо только инвертированные инвертором 11 значения кодированных разностных сигналов, либо добавляются значения,сформированные блоком 12 формирования разностного сигнала и блоком 13 кванN9 тования. В результате при любом ха рактере перегрузки в канал связи передаются такие значения разностных 4ik сигналов, алгебраическая сумма котоN9 рых с предсказанными значениями вы;О ходит за пределы динамического диапазона входного сигнала. На приемной стороне вьщеляются сигнал о наличии перегрузки и признак характера перегрузки. 4 ил. ю

9U2.Z

UZJ цЗ и

(Риг. 5