Способ передачи и приема полного цветового телевизионного сигнала и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК H04N11/22 

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для передачи полного цветового телевизионного сигнала по спутниковым и радио- релейным линиям связи.

Цель изобретения - сокращение полосы частот передаваемого телевизионного сигнала.

На фиг.1 представлены диаграммы, иллюстрирующие формирование передаваемого телевизионного сигнала; на фиг.2 - электрическая структурная схема передающей стороны устройства, ре- реализующего предлагаемый способ; на фиг.З - то же, приемной стороны устройства.

Способ передачи и приема полного цветового телевизионного сигнала заключается в следующем.

Полный цветовой телевизионный сигнал разделяют на сигнал яркости, сигнал цветности и сигналы синхронизации. Сигнал яркости в четных (нечетных) полях ограничивают по частоте и сжимают во времени. В нечетных (четных) полях сигнал яркости по частоте не ограничивается и во времени не сжимается.

Сигнал цветности в четных (нечет- ных) полях формируют из цветоразност- ных сигналов четных (нечетных) полей и сжимают во времени. Сигнал цветности в нечетных (четных) полях формируют из сигнала разности между цветоразностным сигналом неч етного (четного) поля и цветоразностным сигналом четного (нечетного) поля. Полученный сигнал разности ограничивают по частоте и сжимают во времени. Формирование передаваемого телевизионного сигнала осуществляют путем размещения в течение телевизионной строки последовательно во времени сигналов синхронизации, сигнала цветности и сигна ла яркости. При этом сигналы синхронизации располагают в первой половине интервала гасящего импульса строк Сжатый во времени сигнал цветности в четных (нечетных) полях располагают во второй половине интервала гасящего импульса строк и в части строки следующей непосредственно за гасящим импульсом строк. В остальной части строки располагают сжатый во времени сигнал яркости (фиг.16,г). В нечетны (четных) полях сжатый во времени сигнал цветности располагают во второй полонине интервала гасящего импульса

5

0 r о

0

строк, а в остальной части строки располагают несжатый сигнал яркости (фиг.1а,в). Диаграммы на фиг.1а,б отличаются от диаграммы на фиг.1в,г коэффициентами сжатия для цветораз- ностных сигналов и сигналов яркости.

Таким образом, в нечетных (четных) полях передаваемый телевизионный сигнал содержит кроме сигналов синхронизации уплотненную во времени и ограниченную по частоте разницу между цветоразностными сигналами соседних полей и полньм, несжатый во времени си.гнал .яркости, а в четных (кечет- ных) полях кроме сигналов синхронизации - сжатые во времени цветоразност- ные сигналы и ограниченный по частоте и сжатьй во времени сигнал яркости. Полоса частот такого телевизионного сигнала не /превышает полосы частот полного цветового телевизионного сигнала.

Сформированный таким образом телевизионный сигнал передают по спутниковым или радиорелейным линиям связи.

При приеме принятый телевизионный сигнал разделяют на сигналы синхронизации, сигнал цветности и сигнал яркости., Растягивают во времени сжатые при передаче сигналы цветности и яркости. Вьщеляют высокочастотные составляющие сигнала яркости нечетного (четного) поля и суммируют их с сигналом яркости четного (нечетного) поля.

Сигнал цветности нечетного (четного) поля ограничивают по минимуь у и суммируют с сигналом цветности четного (нечетного) поля.

Таким образом получают все составляющие полного цветового телевизионного сигнала. Эти составля ющие совмещают во времени и формируют полный цветовой телевизионный сигнал.

Устройство,, реализующее способ передачи и приема полного цветового телевизионного сигнала, содержит на передающей стороне блок 1 разделения сигналов яркости и цветности, вход которого является входом полного цветового телевизионногр сигнала, первый синхроселектор 2, вход которого соединен с входом блока 1 разделения сигналов яркости и цветности, первый блок 3 управления и синхронизации, вход которого соединен с выходом первого синхроселектора 2. Пер

31

вьш выход блока 1 разделения сигналов яркости и цветности соединен с входом демодулятора 4, а второй выход - с первым входом первого блока 5 временного согласования, второй вход которого соединен с выходом демодулятора 4. Первый выход первого блока 5 временного согласования соединен с первым входом третьего коммутатора 6, второй выход через первый фильтр.7 нижних частот соединен с вторым входом третьего коммутатора 6. Выход третьего коммутатора 6 чере первый запоминающий блок 8 соединен с первым входом первого коммутатора 9. Третий выход первого блока 5 временного согласования соединен с первым входом четвертого коммутатора 10 четвертый выход - с первым входом блока 11 вьмитания, пятый выход чере пятый запоминающий блок 12 - с вторы входом блока 11 вычитания. Выход последнего через второй фитьтр 13 нижних частот соединен с вторым входом четвертого коммутатора 10, выход которого через второй запоминающий блок 14 соединен с вторым входом первого коммутатора 9, выходом соединенного с входом блока 15 формирования сигнала передачи.

Первый-девятьш выходы первого блока 3 управления и синхронизации соединены соответственно с управляющими входами блока 1 разделения сигналов яркости цветности, демодулятора 4, первого запоминающего блока 8, второго запоминающего блока 14, первого коммутатора 9, блока 15 формирования сигнала передачи, третьего коммутатора 6, четвертого коммутатора 10 и пятого запоминающего блока 12.

Выход блока 15 формирования сигнала передачи через спутниковую или радиорелейную линию связи соединен с входом второго коммутатора 16 и входом второго синхроселектора 17, выход которого соединен с входом второго блока 18 управления и синхронизации. Первый и второй выходы второг коммутатора 16 соединены соответственно с входом третьего запоминающег блока 19 и с входом четвертого запоминающего блока 20. Выход третьего запоминающего блока 19 соединен с входом пятого коммутатора 21, первый выход которого через огран1 читель 22 соединен с первым входом второго блока 23 временного согласования, а

10

15 20 25 JQ

35

40

45

50

5

второй выход - с первым входом шестого коммутатора 24 и с вторым входом второго блока 23 временного согласования .

Первый выход четвертого запоминающего блока 20 соединен с входом восьмого коммутатора 23 и с первым входом третьего сумматора 26. Второй выход четвертого запоминающего блока 20 соединен с вторым входом третьего сумматора 26, выход которого через фильтр 27 верхних частот соединен с вторым входом шестого коммутатора 24. Выход шестого коммутатора 24 через шестой запоминающий блок 28 соединен с входом седьмого коммутатора 29. Первый и второй выходы восьмого коммутатора 25 соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго блока 23 временного согласования, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора 30, второй выход - с первым входом девятого коммутатора 31, третий выход - с первым входом второго сумматора 32 и четвертый выход - с первым входом десятого коммутатора 33. Первый выход седьмого коммутатора 29 соединен с вторым входом второго сумматора 32, второй выход - с вторым входом первого сумматора 30, выход которого соединен с вторым входом девятого коммутатора 31. Выход последнего соединен с первым входом блока 34 формирования полного цветового телевизионного сигнала. Выход второго сумматора 32 соединен с вторым входом десятого коммутатора 33. Выход десятого коммутатора 33 соединен с вторым входом блока 34 формирования полного цветового телевизионного сигнала, выход которого является выходом полного цветового телевизионного сигнала.

Первый-двенадцатый выходы второго блока 18 управления и синхронизации соединены соответственно с управляющими входами второго коммутатора 16, третьего запоминающего блока 19, четвертого запоминающего блока 20, блока 34 формирования полного цветового телевизионного сигнала, пятого коммутатора 21, шестого коммутатора 24, седьмого коммутатора 29, восьмого коммутатора 25, девятого коммутатора 31, десятого коммутатора 33, шестого запоминающего блока 28 и третьего сумматора 26.

51370796

Устройство,реализующее способ передачи и приема полного цветового телевизионного сигнала работает следующим образом.

Из поступающего на вход устройства полного цветового сигнала, кодированного по системе СЕКАМ, с помощью первого синхроселектора 2 выделяются строчные и кадровые синхрони5

10

зирующие импульсы, а также импульсы цветовой синхронизации. Все эти импульсы поступают на блок 3 управления синхронизации, где с помощью входньк импульсов формируются тактовые последовательности и импульсы, необходимые для управления электронными коммутаторами и следуюпще с частотой полей и строк. Кроме того, в этом блоке формируются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы передачи, отличающиеся от стандартных несколько меньшей длительностью, а также импульсы опознавания четных

ходе цветоразностный сигнал, пред ставляющий собой последовательность сигналов.Dp и Dg, следующих через строку, поступает через первый блок 5 временного согласования на пятый запоминающий блок 12, блок 11 вычитания и четвертый коммутатор 10. С помощью пятого запоминающего блока 12 цветоразностный сигнал задерживается

на время длительности ( - Т,).

Эта задержка цветоразностного сигнала необходима для получения сигнала разности между сигналами смежных в соседних полях строк. Таким образом, на блок вычитания поступают одновременно одноименные цветоразностные сигналы, один из которых задержан на

I

I

1

время длительности ( Т(.) . Сигнал разности затем ограничивается по частоте с помощью второго фильтра 13 нижних частот и вместе с цветораз

Изобретение позволяет сократить полосу частот передаваемого телевизионного сигнала. Способ состоит в том, что полный цветовой телевизионный сигнал разделяют на сигнал яркости (СЯ), сигнал цветности (СЦ) и сигналы синхронизации. СЯ в четных полях ограничивают по частоте и сжимают во времени. СЦ в четных полях формируют из цветоразностных сигналов четных полей и сжимают во времени, а в нечетных полях - из сигнала разности между цветоразностными сигналами нечетного и четного полей. Полученный СЦ ограничивают по частоте и сжимают во времени. Передаваемый телевизионный сигнал формируют путем размещения последовательно во времени сигналов синхронизации, СЦ и СЯ. Сигналы синхронизации располагают в первой половине интервала гасящего импульса строк (ГИС). В четных полях сжатый во времени СЦ располагают во второй половине интервала ГИС и в части строки, следующей непосредственно за ним. В остальной части строки располагают сжатый во времени СЯ. В нечетных полях сжатый во времени СЦ располагают во второй половине интервала ГИС, а в остальной части строки располагают несжатый СЯ. При приеме осуществляют обратные преобразования. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с сл со о со Од

и нечетных полей. Входной сигнал пос- 25 сигналом поступает на четвертый коммутатор 10, где из поступающих на оба его входа сигналов фо мируется последовательность, в кото рой во время четных (нечетных) поле присутствует цветоразностный сигнал а в нечетных (четных) полях - сигна разности цв.еторазностных сигналов с седних строк в соседних полях. Этот сигнал поступает на второй запомина щий блок.14, где осуществляется сжа тие его во времени. Причем считывание записанного в этот запоминающий блок сигнала осуществляется таким о разом, что сжатые цветоразностные сигналы располагаются в освобожден ных частях строчных интервалов четн (нечетных) полей, а разностный сигнал располагается во второй половин строчного интервала гашения в нечет ных (четных) полях, эта же часть строчного интервала гашения в четны (нечетных) полях может быть дополни тельно использована для передачи сж того сигнала яркости или сжатого цв торазностного сигнала с целью умень шения степени сжатия при передаче. С помощью первого коммутатора 9 осу ществляется временное суммирование сигналов, поступающих с первого и второго запоминающих блоков 8 и 14.

тупает также на блок 1 разделения сигналов яркости и цветности, а затем - в соответствующие каналы обработки. Сигнал яркости после прохождения через первый блок 5 временного согласования, в котором осуществляется задержка поступающих на него сигналов таким образом, чтобы при дальнейшей обработке сохранялось полное временное соответствие этих сигналов, поступает на входы третьего коммутатора 6, причем на второй вход - через первый фильтр 7 нижних частот. На выходе третьего коммутатора 6 присутствует сигнал яркости, в четных (нечетных) полях которого спектр ограничен Полученный сигнал яркости поступает на первый запоминающий блок 8, который представляет собой, например, цифровую линию задержки на время дли тельности одной строки. Сигнал яркости, поступающий на первый запоминающий блок 8, запоминается и считывается из его накопителя, причем в четны (нечетных) полях считывание осущест- вляется с повьпиенной скоростью. Таки образом достигается сжатие во времен сигнала яркости в четных (нечетных) полях и освобождение временного И нте вала для передачи сигнала цветности, Отделенный от сигнала яркости в блок 1 разделения сигналов яркости и цветности сигнал цветности поступает на демодулятор . Полученный на его вы

5 сигналом поступает на чет0

5

0

gg Сигнал с

вертый коммутатор 10, где из поступающих на оба его входа сигналов формируется последовательность, в которой во время четных (нечетных) полей присутствует цветоразностный сигнал, а в нечетных (четных) полях - сигнал разности цв.еторазностных сигналов соседних строк в соседних полях. Этот сигнал поступает на второй запоминающий блок.14, где осуществляется сжатие его во времени. Причем считывание записанного в этот запоминающий блок сигнала осуществляется таким образом, что сжатые цветоразностные сигналы располагаются в освобожденных частях строчных интервалов четных (нечетных) полей, а разностный сигнал располагается во второй половине строчного интервала гашения в нечетных (четных) полях, эта же часть строчного интервала гашения в четных (нечетных) полях может быть дополнительно использована для передачи сжатого сигнала яркости или сжатого цветоразностного сигнала с целью уменьшения степени сжатия при передаче. С помощью первого коммутатора 9 осуществляется временное суммирование сигналов, поступающих с первого и второго запоминающих блоков 8 и 14.

выхода этого коммутатора поступает в блок 15 формирования сигнала передачи, где во входной сигнал добавляются импульсы опознавания

четных и нечетных полей, сигналы гашения и синхронизации, и, при необходимости, цифровой (импульсный) сигнал звукового сопровождения. Затем сигнал передачи поступает в канал связи, например, спутниковой системы связи.

С выхода канала связи сигнал подается на вход второго синхроселекто ра 17 и вход второго коммутатора 16. Второй синхроселектор 17 выделяет из входного сигнала строчные и кадровые синхронизирующие импульсы, а также импульсы опознавания полей. Все эти импульсы затем поступают на второй блок 18 управления и синхронизации, где формируются тактовые последовательности с различными частотами, необходимые для растяжения во време- ни сжатых при передаче сигналов, управляющие электронными коммутаторами импульсы, строчные и кадровые стандартные импульсы гашения и синхронизации, а также адресные после- довательности, необходимые для работы запоминающих блоков.

Входной сигнал во втором коммутаторе 16 разделяется на цветораз- ностный и яркостный сигналы. Эти сигналы поступают на третий и четвертьй запоминающие блоки 19 и 20 соответственно. В третьем запоминающем блоке 19 осуществляется растяжение во времени цветоразностного сигнала и сигнала разности. В четвертом запоминающем блоке 20 осуществляется растяжение во времени сигнала яркости с ограниченной полосой частот, передава е- мого в четных (нечетных) полях, и задержка на время длительности Т сигнала яркости с полной полосой частот, передаваемого в нечетньгх (четных) полях. Все эти сигналы поступают на пятый и восьмой электронные ком- мутаторы 21 и 25, которые осуществляют разделение . ix сигналов. Вьщелен- ный сигнал разности ограничивается по минимуму в ограничителе 22, что необходимо для уменьшения заметности шумов при незначительной величине или отсутствии сигнала разности, т.е. на участках изображения с малоподвижными и неподвижными объектами.

На первом и втором выходах четвертого запоминающего блока 20 присутствуют, соответственно, незадержанные и задержанные сигналы яркости. Эти сигналы поступают на третий сумматор

26, на выходе которого образуется сигнал, равньш полусумме сигналов соседних строк. С помощью фильтра 27 верхних частот высокочастотные составляющие этого сигнала в нечетных (четных) полях отделяются и через шестой коммутатор 24, где они объединяются в единую последовательность с цветоразностными сигналами, передаваемыми в четных (нечетньгх) полях, поступают на шестой запоминающий блок 28, в котором осуществляется задержка входного сигнала на время (Т„ г Тр). Задержанный сигнал разделяется на сигнал высокочастотных составляющих сигнала яркости и цветораз- ностный сигнал с помощью седьмого коммутатора 29. Ограниченный по минимуму и прошедший через второй блок 23 временного согласования сигнал разности суммируется в первом сумматоре 30 с задержанным на время (Т „ ) и отделенным с помощью седьмо1т

го коммутатора 29 цветоразностным сигналом. Сигнал на выходе первого сумматора 30 представляет собой цве- торазностный сигнал нечетньк (четных) полей. С помощью девятого коммутатора 31 этот сигнал объединяется с прошедшим через второй блок 23 временного согласования цветоразностным сигналом четных (нечетных) полей. Во втором сумматоре 32 суммируется сигнал высокочастсгных составляющих сигнала яркости нечетных (четных) полей, задержанных на

время (Т„- J T.),

с огQj

0

раниченным по частотному диапазону сигналом яркости четных (нечетных) полей. Полученный сигнал в десятом коммутаторе 33 объединяется с прошедшим через второй блок 23 временного согласования сигналом яркости нечетньгх (четных) полей. Сигнал яркости с выхода десятого коммутатора 33 и цветоразностный сигнал с выхода девятого коммутатора 31 поступают на блок 34 формирования полного цветового телевизионного сигнала, где осуществляется восстановление посто- янной составляющей этих сигналов, их усиление и замешивание в сигнал яркости стандартных гасящих и синхронизирующих импульсов.

Предлагаемый способ передачи и приема полного цветового телевизионного сигнала в каналах с квадратичной спектральной плотностью мощности помехи, например в спутниковых каналах связи, дает значительный выигрьш в отношении сигнал/шум в канале яркости .

Формула изобретения

5 0 5 зо телевизионный сигнал в четном (нечетном) поле, располагая сигналы синхронизации в первой половине интервала

гасящего импульса строк, сжатый во времени сигнал цветности - во второй половине интервала гасящего импульса строк и в следующей непосредственно за гасящим импульсом строк части

Q строки и сжатый во времени сигнал яркости - в остальной части строки, при приеме растягивают во времени только сжатый во времени сигнал яркости четного (нечетного) поля, вьщеля- ют из сигнала яркости нечетного (четного) поля высокочастотные составляющие и формируют сигнал яркости четного (нечетного) поля путем суммирования их с растянутым во времени сигналом яркости четного (нечетного) поля, сигнал цветнхэсти нечетного (четного) поля формируют путем ограничения по минимуму растянутого во времени сигнала цветности нечетного (четного) поля и суммирования его с растянутым во времени сигналом цветности четного (нечетного) поля.

дс третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока разделения сигналов яркости и цвет35

40

ности, демодулятора, первого запоминающего блока, второго запоминающего блока,первого коммутатора и блока формирования сигнала передачи, первьш выход блока разделения (;игналов яркости и цветности соединен с входом демодулятора, выход первого запоминающего блока соединен с первым йхо- дом первого коммутатора, выход вторсТ- го запоминающего блока - с вторым входом первого коммутатора, выход

которого соединен с входом блока формирования сигнала передачи, на приемной стороне - второй коммутатор, второй синхроселектор, второй блок управления и синхронизации, третий запоминающий блок, четвертый запоминающий блок и блок формирования полного цветового телевизионного сигнала, выход которого является выходом пол- ного цветового телевизионного сигнала, вход второго коммутатора объединен с входом второго синхроселекто ра и через линию связи соединен с выходом блока формирования сигнала пе- редачи передающей части, выход второго синхроселектора соединен с входом второго блока управления и синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены со- ответственно с управляющими входами второго коммутатора, третьего запоминающего блока, четвертого запоминающего блока и блока формирования полного цветового телевизионного сиг нала, первый и второй выходы второго коммутатора соединены соответственно с входами третьего и четвертого запоминающих блоков, отличающееся тем, что, в него дополни- тельно введены на передающей стороне первый блок временного согласования, третий коммутат.ор, четвертый коммутатор, пятый запоминающий блок, первый фильтр, нижних частот, второй фильтр нижних частот, блок Ьотчитания, причем второй выход блока разделения сигналов яркости и цветности соединен с первым входом первого блока временного согласования, второй вход кото- рого соединен с выходом демодулятора, первый выход - с первым входом третьего коммутатора, второй выход через первый фильтр нижних частот - с вторым входом третьего коммутатора третий выход - с первым входом четвертого коммутатора, четвертый выход- с первым входом блока вычитания, пятый выход через пятый запоминающий блок - с вторым входом блока вычита

ния, выход третьего коммутатора соединен с входом первого запоминающего блока, выход блока вычитания через второй фильтр нижних частот соединен с вторым входом четвертого коммутатора, выход которого соединен с входом второго запоминающего блока, седьмой, восьмой и девятый выходы

Q520 25 Q .Q д

35

0

5

первот о блока управления и синхронизации соединены соответственно с уп- .равляющими входами третьего и четвертого коммутаторов и пятого запоминающего блока, на приемной стороне - пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый коммутаторы, первый второй,и третий сумматоры, шестой запоминающий блок, фильтр высоких частот, второй блок временного согласования и ограничитель, причем выход третьего запоминающего блока соединен с входом пятого коммутатора, первый выход- которого через ограничитель соединен с первым входом второго блока временного согласования, второй выход - с первым входом шестого коммутатора и с вторым входом второго блока временного согласования, выход шестого коммутатора через шестой запоминающий блок соединен с входом седьмого коммутатора, первый выход четвертого запоминающего блока соединен с входом восьмого коммутатора и с первым входом третьего сумматора, второй выход - с вторым входом третьего сумматора, выход которого через фильтр высоких частот соединен с вторым входом шестого коммутатора, первый и второй выходы восьмого коммутатора соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго блока временного согласования, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй - с первым входом девятого коммутатора, третий - с первым входом второго сумматора, а четвеотый - с первым входом десятого коммутатора, первый выход седьмого коммутатора соединен с вторым входом второго сумматора, а второй выход - с вторым входом девятого коммутатора, выход которого соединен с первым входом блока формирования полного цветового телевизионного сигнала, второй вход которого соединен с выходом десятого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десяты, одиннадцатый и двенадцатый выходы второго блока управления и синхронизации соединены соответственно с управляющими входами пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого коммутаторов, шестого запоминающего блока и третьего сумматора.

а

Т2мкс

.j

Фиг. 2

фиг.З