Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала Советский патент 1989 года по МПК H04N7/42 H03M7/30 H03M3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1290530.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости кодера.

На чертеже приведена блок-схема кодера.

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного ТВ сигнала со- ,держит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 памяти, блок 3 умножителей, сумматор 4, инвертор 5, второй сумматор 6, сумматор 7 модулей,, квантователь 8, узел 9 внесения кода коррекции, состоящий из первого блока 10 задержки, генератра П кон- трольных символов, второго блока 12 задержки, дешифратора 13 и коммутатора 14, блок 15 кодирования и преобразователь 16 позиционного кода в статистически согласованный полный , код,выполненный например- на программируемом ПЗУ.

В АЦП исходный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток. Затем цифровое телевизионное изображе- ние разбивается на группы по п элементов в группе. Для каждой кодируемой группы вычисляются три переменные;средняя яркость элементов х; группы

1

, - L Т. п А- ,

полусумма модулей отклонений x-t от а

а

1 2

л

1| ; - ,

матрица знаков отклонений х; от a, i Г 1, если х; s а;;

s - |хн

I 0, если х; а;.

Эти три переменные передаются вместе исходных п элементов группы (4 п Ј. 16). За счет этого, а также грубого кодирования высоко-частотной составляющей а2 достигается сжатие цифрового потокаt Как показывают многочисленные эксперименты, качество ТВ-изображений после кодирования практически не ухудшается. Коэффициент сжатия потока зависит в первую очередь от числа одновременно кодируемых элементов. В конкретном варианте кодера кодируемые элементы

0

5 0 5

0 5

0

5

0

5восьмиразрядные, . При этом а1 , а2, S кодируются соответственно семи-, пяти-, и четырехразрядными кодами. Таким образом, вместо исходных 32 разрядов, отводимых на группу, в канал считываются 16 разрядов, т.е. устройство позволяет сократить цифровой поток видеоданных в 2 раза.

На приемной стороне по принятым а,аг и S яркость 1-го декодируемого элемента у,; находится следующим образом:

а, + а2/р, если ;

У; |- (О

а,- аг/(п-р), если S; 0,

где р - число единиц кода матрицы знаков разности S.

Как следует из (1), для .групп с а 0 все элементы у; декодируемой группы равны а; и равны х. , Следова- тельно, для групп с передача матрицы знаков S оказывается избыточной. В устройстве эта избыточ-., ность используется следующим образом. Для каждой кодируемой группы значение аг сравнивается (в дешифраторе) с нулем. В случае равенства а нулю вместо избыточных разрядов матрицы знаков передаются контроль-- ные символы некоторого помехоустойчивого кода. Эти символы формируются в генераторе контрольных символов. Информационными символами кода коррекции являются разряды кода средней яркости.

На приемной стороне в случае выполняются контрольные проверки, формируется синдром и при наличии ошибки в коде а , производится ее коррекция. Код коррекции, формируемый в узле внесения кода коррекции, не добавляется к выходному цифровому потоку, а размещается на месте алгоритмически избыточных разрядов S.Если при передаче поразился равный нулю код а2Э то на приемную сторону он придет не равным нулю. И несмотря на то, что на месте S располагается контрольные символы, вычисление синдрома не производится, так как он формируется в случае . Поскольку аг Ј0, происходит ошибочное восстановление элементов декодируемой группы по правилу (1) и на равнояркост- ном фоне возникает контрастная точка. Контраст ее зависит от номера пораженного разряда: чем старше пораженныи рлзрчд, тем кон i pjciнее точка. Если на а( отводи ген 7 разрядов, на и на S 4 разряда, то в случае поражения кода группы с вероятностью

или S

7+4

77 поражены 1 о

и с вероятностью 5/16 поражен код а,,. Так как при а2 0 поражение S не приводит к ошибке, а разряды а1 защищаются,то из всех пораженных групп с а2

II

вероятности величины 10

групп будут исправлены, а

5/16 - нет,

Для обеспечения правильной работы кодера при увеличении ошибки канала до величины JU введен преобразователь кодов, осуществляющий преобразование позиционного кода в статистически согласованный полный код (ССПК).

Пятиразрядный второй коэффициент ad может быть передан одним из М (2 Х кодов. ССП кодом будет тогда тот код из М, который обеспечивает минимум среднеквадратичной ошибки передачи для заданных статистически ошибок в канале и распределения вероятностей аг, Эксперименты показывают, что распределение а - экспо- тенциальное: наиболее вероятны малые значения аг,

Для данного распределения и одиночных ошибок в канале связи синтезирован ССПК, приведенный в таблице.

Из таблицы видно, что значение а равное нулю, кодируется одной и той же кодовой комбинацией (0000) как и в позиционном коде, так и в новом коде При прохождении через канал комбинации 00000 возможно ее поражение и в результате на приемную сторону придет одна из пяти комбинаций: 00001, 00010, 00100, 01000 или 10000.

В позиционном коде эти комбинации соответствуют следующим по порядку значениям а2:8,16,32,64 и 128. Вес пятого разряда пятиразрядного кода а Ј равен не 1, а восьми, поскольку в кодере отбрасываются три младших разряда at, в декодере они приравниваются нулю и добавляются к а2.Поэтому, когда приходит комбинация 00010, к ней добавляются три младших разряда 00010000 и в том написании кодовая комбинация соответствует 16.

819006

, В новом коде к пришедшей кодовой комбинации также добавляются три разряда, равные нулю. Но в нем кодовые комбинации с одной единичкой соответствуют другим значениям а±, а именно (по порядку) 8,16,32,32,40. Из сравнения этих значений с аналогичными для позиционного кода слеЮ дует, ч го если в позиционном коде при поражении одиночной ошибкой комбинации 00000 среднее приращение az 49,6, то в CCIIV оно равно 24, т.е. уменьшено больше, чем в два раза0

15 Перекодирование позволяет как бы исключить ошибки передачи старшего и второго разрядов позиционного кода

передачи ла, когда а измегяа сл а 128 и 64. В новом коде максимальна.

0 ошибка равна 40, а она менее контрастна, чем ошибка при порэ чоШ И старшего разряда позиционного кода л. т.е. самая вероятная кодовая комбинация наиболее защищена.

5 Управление блоками, входящими в дифференциальный импульсный кодер ТВ-сигнала, осуществляется с помощью синхрогенератора (СГ), который не приведен. На СГ с датчика по0 дается полный видеосигнал, из которого выделяются сигналы строк и полей, т.е. передающий синхрогенеротсг ведется от синхрогенератора (датчики. С передающего СГ на ЛЛП подается такg товая частота элементов f . Для (в строке) блок 2 является последовательно-параллельным регистром, на который подаются частоты fT и f /4. Для выравнивания разрядно-временных

0 интервалов в блоки 4 и 8 на D-регист- ры подается fT. В блок 15, представляющий собой параллельно-последовательный регистр, подаются частоты

fT/4

и канальная частота f

и

с которой в последовательном коде с выхода блока 15 считывается выходное кодовое слово.

Кодер работает следующим образом. В АЦП 1 исходный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток например, по методу ИКМ. В блоке 2 памяти благодаря задержкам цифрового потока создается ряд цифровых потоков, каждый из которых соответствует одному из элементов много элементной апертуры - группы соседних элементов ТВ-изображения. В блоке 3 значение яркости каждого из элементов апертуры умножается на весовой

коэффициент I/п, где п - число одновременно кодируемых элементов. После умножения элементы апертуры одновременно поступают в первый сумматор 4, где путем их суммирования вычисляют среднее значение яркости по кодируемой группе. Во втором сумматоре 6 из цифровых потоков многоэлементной апертуры, поданных туда из блока 2 памяти, вычитается среднее значение, поданное через инвертор 5. В сумматор 7 модулей одновременно подаются п значений разностей х, -а из сумматора 6. В сумматоре 7 модулей производится вычисление модуля каждой х - а

разности л

и сложение модулей На выходы сумматора 7 модулей передается код приведен- jn ной суммы без младшего разряда, тем самым формируется второй коэффициент

ai 2

х; - а

0

5

n

сигналы с дешифратора 13 к выходу блока 14 подключаются контрольные символы корректирующего кода. Если сигнал равен нулю, к выходу коммутатора 14 подключаются разряды матрицы знаков о Пятиразрядный позиционный код а с выхода блока 12 задержки поступает в преобразователь 16 кодов, где преобразуется в ССПК передачи коэффициента а2. Одинаковое задержанные позиционный код а(-, ССПК коэффициента а4 и код матрицы знаков S поступают в блок 15 кодирования. В последнем указанные коды объединяются в единое кодовое слово, представляющее кодируемую группу.

В конкретно реализованном устройстве для , а и а2 кодируются семи- и пятиразрядными кодами ственноо Конкретные символы гсчоль- эуемого линейного корректирующего кода вычисляются следующим образом:

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости кодера . Кодер содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 памяти, блок 3 умножителей, сумматоры 4, 6, инвертор 5, сумматор 7 модулей, квантователь 8, узел 9 внесения кода коррекции, состоящий из блоков 10, 12 задержки, генератора 11 контрольных символов, дешифратора 13 и коммутатора 14, и блок 15 кодирования. Благодаря введению преобразователя 16 позиционного кода в статически согласованный полный код улучшается защита наиболее вероятных кодовых комбинаций. 1 ил.

Кроме того, на выход блока 7 пере дается формируемый в этом блоке п- разрядный код матрицы знаков S, где S н fS; sign (,).

Коды а и S, а также код а с выходов блока 4 поступают в квантователь 8, где производится грубое равномерное квантование а на преобразователе кодов, задержка S на время квантования а2 и задержка а, на время вычисления аг и квантования az Из квантователя 8 код средней яркости а, поступает в блок 10 задержки и генератор 11 контрольных символов, в котором производится вычисление контрольных символов помехоустойчивого кода, информационными символами которого являются разряды кода средней яркости

Вычисленные контрольные символы передаются в двухканальный коммутатор 14„ Туда же поступает код знаков разности и сигнал с выхода дешифратора 13, на которьй приходит код а2. Последний принимает значение, равное 1, когда , и нулю во всех других случаях, В спучае равенства (1)

К Е1 ЈЕЗ©Е4@Е6€Ј7; К Е2ЈЈ3®Е4; К4 Е5@Е6®Е7,

где К;- i-й контрольный символ, 1 1 ,4; Е. - j-й раз ряд кол,а -средней яркости a, j l ,7; © - операция сложения по модулю

два.

Предлагаемый кодер позволяет получить приемлемое качество изображений при вероятности симметричной и независимой ошибки в канале связи 10 и меньше о

Формула изобретения

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала по авт. св. № 1290530, отличающийс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости кодера, между выходами второго блока задержки узла внесения кода коррекции и вторыми входами блока кодирования включен преобразователь позиционного кода в статистически согласованный полный код.