Способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала Советский патент 1987 года по МПК H04N7/30 H04N7/28 

Изобретение относится к адаптивному кодированию телевизионных сигналов.

Цель изобретения - сокращение объема кодовой цифровой последовательности.

На фиг,1 показана структурная электрическая схема устройства, реализующего способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала, кодирующая часть; на фиг,2 - то же, декодирующая часть.

Способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала заключается в следующем.

Аналоговый телевизионньш сигнал после дискретизации резделяют на блоки элементов изображения, В каждом блоке элементов изображения определяют минимальную и максимальную величины из кодов амплитуд элементов

изображения - пороговые уровни, т,е. определяют диапазон изменения яркости в данном блоке элементов изображения. Разницу между максимальным и ми нимальным значениями кодов амплитуд элементов изображения делят на число уровней квантования. Каждому полученному интервалу квантования присваивают свой номер. Определяют какому интервалу квантования соответствует код амплитуды каждого элемента изображения и присваивают этому элементу номер того интервала квантования, которому соответствует код амплитуды данного элемента изображения.

Формируют кодовые последовательности для каждого блока элементов изображения, куда включают код порогового уровня в виде кода минимально величины из кодов амплитуд элементов изображения, код величины интервала квантования и коды номеров интервалов квантования, соответствующие .каждому элементу изображения в блоке элементов изображения.

Сформированные кодовые последовательности для каждого блока элементо изображения объединяют в единую кодовую цифровую последовательность, . которую можно передавать по линиям связи, запоминать в блоке памяти или записывать на видеомагнитофон.

Декодирование кодовой цифровой по ледовательности осуществляют, разделив ее на кодовые последовательности соответствующие каждому блоку элементов изображения. Затем из кодовых

последовательностей выделяют код порогового уровня, код величины интервала квантования и коды номеров ин- тервалов квантования, соответствующие каждому элементу изображения в блоке элементов изображения.

Используя значение минимальной величины амплитуды элементов изобра0 жения в данном блоке элементов изображения, которая была выделена из кодовой последовательности в виде кода порогового уровня, и величину интервала квантования, определяют ко5 ды амплитуд телевизионного сигнала, соответствующие каждому номеру интервалов квантования.

Определяют код амплитуды телевизионного сигнала каждого элемента

0 изображения, сравнивая код номера интервала квантования и коды номеров интервалов квантования, соответствующие каждому элементу изображения. При совпадении номеров данному эле5 менту изображения присваивают код амплитуды телевизионного сигнала, соответствующий данному номеру интервала квантования.

Таким образом каждому элементу

0 изображения в блоке элементов изображения присваивается значение кода амплитуды телевизионного сигнала, после чего полученные коды амплитуд преобразуются в аналоговый сигнал и направляются потребителю.

Кодирующая часть устройства, реализующего способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала (фиг.1), содержит аналогово-цифровой

Q преобразователь 1, вход которого является входом телевизионного сигнала, первый блок 2 памяти, первый коммутатор 3, второй коммутатор 4, блок 5 вычитания, первый блок 6 деления, второй, блок 7 памяти, блоки 8-1,, ,8-(N-1) суммирования, каждый из которых содержит первый регистр 9, второй регистр 10, третий регистр 11 и первый сумматор 12. Кроме того, кодирующая часть содержит шифратор 13 и блок 14 формирования кодовой цифровой по следовательности.

Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен с входом пер- g вого блока 2 памяти, выход которого соединен с входом второго,блока 7 памяти, через первый коммутатор 3 - с первым входом блока 5 вьтитания, через второй коммутатор 4 - с вторым

5

5

0

входом блока 5 вьпштания, с первым входом блока 8-1 суммирования и с первым входом блока 14 формирования кодовой цифровой последовательности. Выход второго блока 7 памяти соедине с первым входом шифратора 13, Первые выходы всех блоков 8-1.,8-(N-1) суммирования соединены соответственно со 2..,N входами шифратора 13.

Второй выход,блока 8-1 суммирования соединен с первым входом блока 8-2 суммирования, второй выход блока 8-2 .суммирования соединен с первым входом блока 8-3 суммирования,..., второй выход блока 8-(N-2) суммирования соединен с первым входом блока 8-(N-l) сум шрования.

Выход блока 5 вычитания через первый блок 6 деления соединен со вто- рыми входами всех блоков 8-1.. .8-(N-1) суммирования и со вторым входом блока 14 формирования кодовой цифро- .вой последовательности, выход кото- .рого является выходом, кодовой дифро- вой последовательности с

Вход первого регистра 9 является первым входом блока суммирования. Вход второго регистра 10 является вторым входом олока суммирования. Выход Рретьего регистра 11 является первым выходом блока-суммирования. Выход первого сумматора 12 соединен со входом третьего регистра 11 и является вторым выходом блока суммирования. Первый вход первого сумматора 12 соединен с выходом первого регистра 9, а второй вход - с выходом второго регистра 10.

В блоке 8-(N-1 ) cyмшipoвaния вто- рой выход отсутствует

Декодирующая часть устройства, реализующего способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала (фиг„2), содержит разделитель 15 кодовой цифровой последовательности, блоки 16-1...16-N определения уровней квантования, каждый из которых содержит четвертый регистр 17, пятый регистр 18, шестой регистр 19, второй сумматор 20, третий сумматор 21 и второй блок 22 деления. Кроме того декодирующее устройство содержит блок- 23 регистров, дешифратор 24, третий блок 25 памяти и цифроанало- говьй преобразователь 26, выход которого является выходом телевизион- ног© сигнала.

-

5

5

(

0

5 0 5

5

.Вход разделителя 15 кодовой цифровой последовательности является входом кодовой цифровой последовательности, первый выход его соединен с первым входом блока 16-1 определения уровней квантования, второй - с вторым и третьим входами блока 16-1 определения уровней квантования и третий - через блок 23 регистров - с первым входом дешифратора 24, выход которого через третий блок 25 памяти соединен со входом цифроана- логового преобразователя 26.

Первый, второй и третий выходы блока 16-1 определения уровней квантования соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 16-2 определения уровней квантования, первый, второй и третий выходы блока 16-2 определения уровней квантования соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 16-3 определения уровней квантования, первый, второй и третий выходы блока 16-(N-1) определения уровней квантования соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 16-N определения уровней квантования.

Четвертые выходы всех блоков 16-1...16-N определения уровней квантования соединены соответственно со 2...(N-)-1) входами дешифратора 24.

Вход четвертого регистра 17 объединен с первым входом второго сумматора 20 и является первым входом блоков 16-1... 16-N определения уровней квантования.

Второй вход второго сумматора 20 является вторым входом блоков 16-1... 16-N определения уровней квантования. Вход пятого регистра 18 является третьим входом блоков 16-1... 16-N определения уровней квантования.

Выход четвертого регистра 17 является первым выходом блоков 16-1... 16-N определения уровней кванто.вания. Выход второго сумматора 20 соединен с nepBbiM входом третьего сумматора 21 и является вторым выходом блоков 16-1...16-N определения уровней квантования и третьим выходом блоков 16-1... 16-N определения уровней квантования, Выход пятого регистра 18 соединен с вторым входом третьего сумматора 21, выход которого через второй блок 22 деления соединен с

входом шестого регистра 19, выход которого является четвертым выходом бяоков 16-1 р., 16-N определения уровней квантования.

Устройство, реализующее способ кодирования и декодирования телевизионного сигнала, работает следующим образом.

Телевизионный сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15 с выхода которого с частотой дискретизации сформированные элрмен- ты изображеш я поступают в первый бло-к 2 памяти{, где они объединяются в блоки по N элементов изображения с С выхода первого блока 2 памяти N кодовых комбинаций одного блока элементов изображения одновременно в параллельном коде поступают на входы коммутаторов 3 и 4 и на вход второго блока 7 памяти, где они запоминаются В коммутаторе 3 происходит определение наибольшей, а в кoм гyтaтope 4 наименьшей кодовой комбинации в блоке элементов изображения.

С выхода коммутатора 3 наибольшая кодовая комбинадая поступает на блок 5 вычитания, С выхода коммутатора 4 наименьшая кодовая комбинация поступает на второй вход блока 5 вычитания, на вход блока 8-1 .суммирования и вход формирователя 14 кодовой цифровой последовательности. В.блоке 5 вычитания наименьшая кодовая комбинация выч итается из наибольшей кодовой комбинации, а .резул-Ьтат подается на блок б деления. Результат деления поступает на входы блоков 8-1., .8- ( .сумт етровання и на вход формирователя 14 кодовой цифровой последовательности. В блоке 8-1 сумми- рования наименьшая кодовая комбинация запоминается в первом регистре 9j а результат деления с выхода бло ка б деления - во втором регистре 10 Затем эти кодовые комбинации одновременно, считываются на входы сумматора 12. Результат суммирования запоминается в третьем регистре 11 и подается на первый вход блока 8-1 суммирования . В блоках 8-2. , ,8-(N-1) суммирования аналогичным образом определяют границу остальных интер в.алов. Когда все ре гистры блоков ,а,8r(N-1) суммирования окажутся заполненными5 происходит считывание содержимого тр е тьих регистров 1 1 все блоков 8-1...8-(N-1) суммирования на

2...N входы шифратора 13. В июфрато- ре 13 вырабатываются кодовые комбинации номеров интервалов квантования,

в которые попали по своему значению элементы блока элементов изображения. С выхода шифратора 13 N кодовых комбинаций поступают на третий вход формирователя 14 кодовой цифровой последовательности. В нем происходит объединение всех входных кодовых комбинаций в единичную цифровую последовательность.

В декодируюш;ей части устройства

с выхода разделителя 15 кодовой цифровой последовательности, где происходит операция, обратная операции формирователя 14 кодовой цифровой последовательности, кодовая комбинация величины интервала квантования поступает на вход второго сум1 1атора 20 и четвертого регистра 17. На другой вход второго сумматора 20 поступает кодовая комбинация амплитуды

наименьшего элемента в блоке элементов изображения, которая запоминает- ся в пятом регистре 18. С выхода чет- вертого регистра 17 кодовая комбинация величины интервала квантования подается на вход блока 16-2 определения уровней квантования. Результат суммирования с выхода второго cy пy aтopa 20 поступает на первый вход третьего сумматора 21 и на второй вход блока 16-2 определения уровней квантования. На второй вход сумматора 21 поступает кодовая комбинация с выхода пятого регистра 18. Результат суммирования подается на

вход второго блока 22 деления, где делится на 2 тл на вход блока 16-2 определения уровней квантования. Кодовая комбинация полусуммы запоминается затем в шестом регистре 19.

Когда все регистры блоков 16-1.,.16-N определения уровней квантования окажутся заполненными, происходит считывание их содержимого на входы 2...(N +1) дешифратора 24, а на первый вход одновременно поступят кодовые комбинации из блока 23 регистров, в которых хранились выделенные разделителем 15 кодовой цифровой последовательности кодовые комбинации

номеров интервалов квантования.

В результате с выхода дешифратора 24 кодовые комбинации, сортветствую- определенным уровням квантования

поступят на вход третьего блока 25 памяти. С выхода третьего блока 25 памяти кодовые комбинации уровней квантования считываются с частотой дискретизации в параллельном коде на вкод цифроаналогового преобразователя 26, на выходе которого образуется восстановленный телевизионный сигнал.

Формула изобретения

Способ кодирования и декодировани телевизионного сигнала, при котором исходный телевизионный сигнал при кодировании дискретизируют и разделяют на блоки элементов изображения, определяют в каждом блоке элементов изображения пороговые уровни и вели- чины интервалов квантования, каждому интервалу квантования присваивают свой номер, кодируют каждый элемент блока элементов изображения путем присвоения ему номера того интервала кодирования, которому соответствует код амплитуды данного элемента изображения, формируют кодовые последовательности, соответствующие каждому блоку элементов изображения, из кода порогового уровня, когда величины интервала квантования и кодов номеров интервалов квантования, соот- ветствую1цих каждому элементу изобра - жения в блоке элементов изображения, формируют кодовую цифровую последовательность в виде кодовых последовательностей всех блоков элементов изображения, при декодировании разделяют кодовую цифровую последова- тельность на кодовые последовательности, соответствующие кажлТому блоку элементов изображения, выделяют из каждой кодовой последовательности соответствую1чей блоку элементов изображения, код порогового уровня, код величины интервала квантования и коды номеров интервалов квантования, соответствушпще каждом элементу изображения в блоке элементов изображения, в каждом блоке элементов изображения по коду порогового уровня и коду величины интервала квантования определяют коды амплитуд телевизионного сигнала, соответствующие каждому номеру интервала квантования, определяют код амплитуды каждого элемента изображения при совпа- дении кода номера элемента изображения с кодом номера интервала квантования, производят цифроаналоговое преобразование кодов амплитуд каждого элемента изображения каждого блока элементов изображения и телевизионный сигнал, отличающий- с я тем, что, с целью сокращения объема кодовой цифровой последовательности, при кодировании пороговые уровни и величины нтервалов квантования в каждом блоке элементов изображения определяют, принимая за пороговый уровень минимальную величину из кодов амплитуд элементов .изображения данного блока элементов изображения, а за величину интервала квантования - частное от деления разности между максимальной и минимальной величинами: из кодов амплитуд элементов изображения данного блока элементов изображения на число уровней квантования, .

f

I

7i

J 5

:

nil

Ека2Ж2Й

3

L.

в-г

,

--

g-fv-f)

1риг.}

) ,.j--.-.., .

Редактор М.Товтин

ipffoe

Составитель А.Федотов Техред И.Попович Корректор АсЗимокосов

Заказ 6164/56 Тираж 636Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Изобретение обеспечивает сокращение объема кодовой цифровой последовательности. Способ заключается в том, что исходный телевизионный сигнал при кодировании дискретизи- руют, разделяют на блоки элементов изображения (БЭИ), в каждом из них определяют пороговые уровни (ПУ) и величины интервалов квантования (ИК).- При этом за ПУ в каждом БЭИ принимают миним. величину из кодов амплитуд элементов изображения, а за величину ИК принимают частное от деления разности между макс, и миним.величинами из кодов амплитуд элементов изображения данного БЭИ на число уровней квантования. Далее каждому ИК присваивается номер, и каждый элемент БЭИ кодируют, присваивая ему номер того ИК, которому соответствует код амплитуды данного элемента изображения. Из кода ПУ, кода величины ИК и кодов номеров ИК каждого элемента изображения формируют последовательность, соотв.кaждo ry БЭИ. При декодировании производят обратные действия. Способ поясняется р а- ботой устр-яа. 2 ил. (Л .оо СП со со