Устройство кодирования телевизионного сигнала Советский патент 1988 года по МПК H04N7/50 

Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано для кодирования телевизионного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности кодирования.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства кодирования телевизионного сигнала; на фиг. 2 - схема блока памяти; на фиг. 3 схема блока перезаписи; на фиг. 4 схема блока выбора элементов изображения; на фиг. 5 - схема двухканального коммутатора; на фиг. 6 - схема вычислительного блока; на фиг. 7 - схема блока кодирования; на фиг. 8 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 9 - диаграмма уровней, соответствующая параметрам кодируемого фрагмента.

Устройство кодирования телевизионного сигнала (фиг, 1) содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 памяти, блок 3 выбора элементов изображения, двухканаль ный коммутатор 4, сумматор 5, блок 6 вычитания, сумматор 7 модулей, вычис

лительный блок 8, квантователь 9 и блок 10 кодирования.

Блок 2 памяти (фиг. 2) содержит первый и второй блоки II и 12 задерж ки на поле и блок 13 перезаписи.

Блок 13 перезаписи (фиг. 3) содер- жит блоки 14-16 памяти поля, блоки 17 и 18 памяти строки, двухвходовые коммутаторы 19 и 20, дешифратор 21 и делители 22 и 23.

Блок 3 выбора элементов изображе- ния,(фиг. 4) содержит блоки 24 и 25 вычитания , блок 26 задания порога, блок 27 задержки на строку, последовательно-параллельные регистры 28 и 29, параллельный регистр 30, блок 31 анализа, блоки 32 и 33 задержки на поле и блок 34 памяти поля.

Двухканальный коммутатор 4 (фиг. 5) содержит коммутаторы 35.1 - 35.4.

Вычислительный блок 8 (фиг. 6) содержит блок 36 деления, блок 37 вычитания и сумматоры 38 и 39 модулей.

Блок 10 кодирования (фиг. 7) содержит элемент задержки 40, форми- рователь 41 импульсов и регистр 42.

Устройство кодирования телевизионного сигнала работает следующим образом.

5

0

5

0

В аналого-цифровом преобразователе 1 исходный аналоговьй видеосигнал преобразуется в цифровую форму (фиг. 8,а). После задержки на время полного телевизионного кадра, осуществляемой в блоке 2 памяти фиг. 86,в,г) цифровой видеосигнал подается на вход блока 3, на другой вход которого сигнал поступает непосредственно с выхода АЦП 1. Устройство кодирования телевизионного сигнала осуществляет межкадровое групповое кодирование .f Кодируемая группа образуется двумя блоками элементов из двух смежных кадров (по одному блоку в каждом кадре). Блок 3 определяет наличие или отсутствие межкадрового движения для каждого элемента в пределах кодируемой группы и на этой основе формирует результирующий сигнал движения для кодируемой группы. Результат этого анализа используется для выбора одного из двух вариантов обработки кодируемой группы путем подачи сигнала с выхода блока 3 (фиг. 8д) на управляющий вход двухканального коммутатора 4.

Блок из первого кадра, содержащий, например, шестнадцать элементов, может быть записан следующим образом:

V,

V.

V.

V

V.

U

v

It

vV

V

ir

Г

lu

де верхние индексы I и II обозна- чают номер полукадра (поля), а нижние индексы 1, 2, 3,...8 - номера элементов в двух фрагментах, образующих блок. В каждом из фрагментов элементы расположены на двух смежных строках по четыре на каждой строке.

Блок из второго кадра, также содержащий шестнадцать элементов, можно записать аналогичным образом:

III 2

IV 2

III 3

IV 3

III

4

IV 4

III 6

IV 6

III 7

IV 7

III 8

IV 8

где верхние индексы III и IV обозна чают соответственно первый и второй полукадры (поля) в данном кадре. При отсутствии межкадрового движения со ответствующие элементы обоих блоков будут равны.

Лри первом варианте обработки ко дируемой группы, характеризующемся отсутствием межкадрового движения, на выход коммутатора 4 подаются менты из каждого блока кодируемой группы, причем из блока в первом кад ре будут выбраны элементы

V.

V,

1

v

vl

.1

v; v

блока второго кадра - элемен™

IV 2

IV 3

IV А

IV IV IV IV 5 678 При втором варианте обработки ко™ дируемой группы, характеризующемся наличием межкадрового движения, из блока первого кадра будут выбраны как и при первом варианте элементы:

V.

а из блока второго кадра - элементы: 45

III 2

III 6

III 3

III 7

III 4

III 8

Информационные сигналы, соответствующие сформированным в результате описанного выбора фрагментам, состоящим из восьми элементов каждый, формируются двухканальным коммутатором 4 при воздействии сигнала движения на его управляющий вход.

и

д

35 к

На фиг. 8 цифрами I, TI, III, IV обозначены интервалы времени, соот ветствующие четырем полям, образующим 5 дна смежных кадра, элементы из которых кодируются совместно. Цифры I,...IV обозначают два последующих смежных кадра. На диаграммах можно видеть, что информация, записываемая

10 блоком 13 перезаписи телевизионного сигнала в течение интервала одного телевизионного поля, выводится из него за интервал, равный двум полям. Аналогично работает блок 34 памяти,

15 входящий в блок 3.

С выхода двухканального коммутато - ра 4 информационные сигналы подаются на вход сумматора 5, где вычисляется среднее значение по кодируемому фраг 20 менту а . В блоке 6 вычитания опрег- делается разность между значением каждого элемента кодируемого фрагмен- та и значением а для данного фраг мента (т.е. ,). Сумматор 1 моду лей осуществляет сложение модулей указанных разностей. Результаты этих вычислений (а,, а и матрица знаков разности, полученных при вычислении коэффициента aj для кодируемого фрагмента) подаются в квантователь 9.

После указанных операций произ- водится дополнительная обработка кодируемого фрагмента. Для этого в вы- числительный блок 8 подаются значения разностей у, -а , матрица знаков указанных разностей и значения а, В блоке 36 на основании данных матрицы знаков определяется число Р, показывающее количество элементов в кодируемом фрагменте, которые имеют значения, превышающие а,, и число п N-P (где N - общее число элементов в фрагменте). В этом же блоке производится вычисление значений

25

30

40

: 45

50

55

и а,/п,

Вычисленные значения

и подаются на первый вход блока 37 вычитания, на второй и третий входы которого подаются значения разностей у; - а, и знаки этих разностей с выходов блока 6 вычитания.

Работу блока 37 вычитания поясняет диаграмма (фиг. 9), на которой представлен возможный набор значений элементов у,., , у,, у, из состава кодируемого фрагмента. Если остальные элементы данного фрагмента имеют

такие же значения,

т.е. У5 у.

Уб Уг т.д., то уровень а, показывает среднее значение по кодируемому

фрагменту, а отрезки а , а , а и

ir „

а Представляют собой разности, ко

торые вычисляются в блоке 37 вычитания. Сумматоры 38 и 39 модулей про- изводят сложение по модулю всех вычисленных разностей, причем на сумматор 38 модулей направляются четыре разности кодируемого фрагмента: а,, а , и а, относящиеся к уровню , а на сумматор 39 модулей - четыре разности а, а, а и а относящиеся к уровню а , - ,

В квантователе 9 для полученных коэффициентов а,, а, исполь зуется шкала с меньшим числом уровней, чем в АЦП 1. Наряду с линейным квантованием, значения а подвергаются последующему нелинейному квантованию в пределах трех различных шкал диапазоны которых определяются с учетом зависимости величины а от величин а , и Р.

Блок 10 кодирования объединяет в единое кодовое слово все указанные параметры кодируемого фрагмента (коэффициенты ai, а, а, и а, две матрицы знаков разности, полученных при вычислении коэффициентов а, а и а), а также один бит информации, указьшающий на шкалу квантования коэффициента а, и один бит-указатель движения в кодируемой группе. Кроме этого, в итоговое кодовое слово вводится информация о цветности изобра- жения.

В блоке 10 кодирования ввод всей информации в регистр 42 производится параллельно, а вывод - последова- тельно (фиг. 8е). В элементе 40 задержки осуществляется задержка сигнала движения для синхронности поступления в регистр 42 информации, относящейся к одной группе, Иьшульсы записи, в интервале которых производится ввод информации в регистр 42, формируются формирователем 41 из поступающих на его входы сигнала основной тактовой частоты и сигнала частоты групп. Для предлагаемого варианта кодируемой группы частота групп в четыре раза меньше частоты элементов Частота повторения формируемых форми рователем 41 импульсов записи равна частоте групп, а длительность этих импульсов примерно равна одному периоду сигнала основной тактовой частоты, В качестве сдвигающего синхросиг-

5

5

5 0

0 5

Q г

0

нала для регистров 42 используется сигнал основной тактовой частоты.

Формула изобретения

1. Устройство кодирования телевизионного сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, последовательно соединенные сумматор, блок вычитания и сумматор модулей, а также последовательно соединенные квантователь и блок кодирования, при этом первый и второй входы квантователя соединены соответственно с выходом сумматора модулей и вторым выходом сумматора, вход которого объединен с вторым входом блока вычитания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности коди рования, Б него введены блок выбора элементов изображения, первый и второй входы которого соединены соответ- ственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и первым выходом блока памяти, двухканальный коммутатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока памяти, управляющий вход соединен с выходом блока выбора элементов изображения и объединен с другим входом второго блока кодирования, а также вычислительный блок, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом блока вычитания, вторым выходом блока вычитания и выхо- д(м сумматора модулей, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами квантователя, при этом выход двухканального коммутатора соединен с вторым входом блока вычитания ,

2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что блок памяти содержит последовательно соединенные первый блок задержки на поле, вход которого является входом блока памяти, второй блок задержки на поле, выход которого является первым выходом блока памяти, и блок перезаписи, другой вход которого соединен с выходом первого блока задерж ки на поле, а первый и второй выходы являются вторым и третьим выходами блока памяти.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что вычислительный блок содержит блок деления, первый и второй входы которого являются соответственно третьим и вторым входами вычислительного блока, а первый вькод является перньтм выходом вычислительного блока, блок вычитания, первый вход которого соединен с вторым выходом блока деления.

второй вхо является первым входом вычислительного блока, а третий вход объединен с вторым входом блока деления, а также первый и второй сумматоры модулей, входы которых соединены соответственно с первым и вторьи выходами блока вычитания, а выходы являются соответственно вторым и третьим выходами вычислительного блока.

Изобретение относится к телеви - дению. Цель изобретения - повышение точности кодирования. Устр-во содержит АЦ11 1 , блок памяти 2, блок выбора 3 эл-тов изображения, двухканаль- ный коммутатор 4, сумматор 5, блок вычитания 6j сумматор 7 модулей, вычислительный блок (ВБ) 8, квантователь 9 и блок кодирования 10. Исход- ньй аналоговый видеосигнал преобразуется в цифровую форму и после задержки в блоке памяти 2 на время полного телевизионного кадра цифровой видеосигнал подается на блок выбора 3, который определяет наличие или отсутствие межкадрового движения для каждого эл-та в пределах кодируемой группы и на этой основе формирует результирующий сигнал движения для кодируемой группы. Результат этого анализа используется для вь;бора одного из двух вариантов обработки кодируемой группы путем подачи сигнала с выхода блока выбора 3 на управляющий вход коммутатора 4. При этом пер - вый вариант обработки характеризуется отсутствием межкадрового движения, а второй - его наличием. Цель достигается введением блока выбора 3, коммутатора 4 и ВБ 8, с помощью которого производится дополнительная обработка кодируемого фрагмента. Устр-во по пп. 2 и 3 ф-лы отличается вьтолнением блока памяти 2 и ВБ 8. 2 з.п. ф-лы, 9 ил. 1/ сл с: 00 00 00 cpuft

L

фиг.г

J

фиг.З

LфигЛ

фие.5

-

-5

4/

фиг. 6

i

2

(риг.7

/// IV I

/I /// fV /