Устройство передачи телевизионного сигнала Советский патент 1990 года по МПК H04N7/42 

Изобретение относится к средствам связи и может быть использовано при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема передающей стороны системы передачи телевизионного сигнала; на фиг. 2 - структурная электрическая схема приемной стороны системы передачи телевизионного сигнала; на фиг. 3 - шкала квантования; на фиг. 4 - схема расположения зон квантования.

Система передачи телевизионного сигнала содержит на передающей стороне блок 1 вычитания, блок 2 квантова-- ния, шифратор 3, дешифратор 4, преобт

разователь 5 кода, первый сумматор 6, первый элемент 7 задержки, кодер 8 зоны квантования, передатчик 9,.блок 10 запрета, дешифратор 11 зоны квантования, формирователь 12 пределов зоны квантования, второй сумматор 13, второй элемент 14 задержки, первый 15 и в торо# 16 коммутаторы, форсирова- тель 17 управляющих импульсов} третий элемент 18 задержки, а на приемной стороне - приемник 19, дешифратор 20, преобразователь 21 кода, первый сумматор 22, первый элемент 23 задержки, кодер 24 зоны квантования, блок 25 запрета, формирователь 26 пределов зоны квантования, второй сумматор 27, первый коммутатор 28, дешифратор 29 зоны, второй элемент 30 задержки, блок 31 сравнения, первый формирователь 32 управляющих импульсов, второй

ел

s

§

S

31

коммутатор 33, регистр 34.сдвига, вт рой формирователь 35 управляющих импульсов .

Система работает следующим образом.

На первый вход блока 1 вычитания подается входной видеосигнал, представленный, например, параллельным двоичным восьмиразрядным кодом, В блоке 1 из входного видеосигнала вычитается предсказанное значение ви- деосигнала тоже представленное параллельным двоичным восьмиразрядным кодом и поступающее с первого элемента 7 задержки Полученное разностное

20

значение dn квантуется в блоке 2 по нелинейной шкале. Блок 2 выдает кодовые комбинации С п порядковых номеров уровней квантования разностных сигналов dh в двоичном параллельном коде. На фиг. 3 в качестве примера представлена шкала квантования с соответствующими номерами (N 0...15) уровней, квантования и кодовыми комбинациями 25

- С; СТ

сп

нет необходимости в том, чтобы от кодера 8 зоны в шифратор поступали кодовые комбинации с|.

Как видно из изложенного, кодовые комбинации, полученные на выходе шифратора 3 и подлежащие передаче, не содержат знаковый разряд (знаковый символ) .

Выходные сигналы шифратора 3 одновременно поступают на входы дешифратора 4 и первого коммутатора 15.

В дешифраторе сигналам С, Сп и С у, добавляются С;, поступающие с кодера 8 зоны. Таким образом, на выходе дешифратора 4 образуются кодовые комбинации (со знаковыми символами)

Cn Ch + С;

h, СП+С

Cn2 Ch-fC; 0+C; C;

ПРИ С;Ј Спй С;;

при С«Ј Cj.

ct-C;+C- ct npH

Изобретение относится к средствам связи и может использоваться при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала. В системе с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, использующей метод "зонового" квантования, по каналу связи передается разностный сигнал. Ошибка в одном элементе изображения, возникшая из-за помех или искажений, распространяется при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы изображения, образуя на изображении искажения в виде так называемых треков ошибки. Цель достигается путем обеспечения уменьшения интенсивности такого рода искажений. Данная система передачи телевизионного сигнала содержит передающую и приемную стороны. 4 ил.

В шифраторе 3 из кодовых комбинаций С„ вычитаются кодовые комбинации йомеров С;, соответствующих нижним Границам 8; зон квантования, поступающие с кодера 8 зоны. Ширина зон квантования и их расположение определяются экспериментально. На фиг. 4 в качестве примера показан вариант расположения зон квантования при квантова- НИИ разностных сигналов по шкале, показанной на фиг, 3,

На выходе шифратора 3, в зависимости от соотношения между значениями Ch, CT; и С., где С кодовые комбинации номеров; соответствующих верхним границам П; зон квантования, образуются сигналы, равные

4

сГС„ - С; при С; С„ ё С; ; при Сп. с|;

К О

- с - с

при Сп С

1и представленные в параллельном двоичном коде.

При известном числе уровней квантования блока 2 и характере расположения зон-квантования значение К также известно. Например, для шкалы кватования, показанной на фиг. 3, и рас положения зон квантования (Фиг, 4)

ct К

тельно

с;

г

л

const. 7 и

ill

Г1 ь п

, следова- ооо.

0 5

0

5

0

5

Преобразователь 5 кода согласно шкале квантования (Лиг. 3) преобразует кодовые комбинации С

и

4,1

и С

П2,

соответствующие номерам уровней квантования, параллельный двоичный код значений dn, dh, d J, этих уровней.

В первом сумматоре 6 происходит сложение текущего разностного значения и предсказанного значения, поступающего с первого элемента 7 задержки через второй коммутатор 16, в результате чего восстанавливается истинное значение видеосигнала. Кодер 8 зоны по.сигналам предшествующих элементов, поступающих с первого элемента 7 задержки, и согласно заранее известным ширинам Z( и расположения зон квантования выдает кодовые комбинации С номеров, соответствующих нижним D; границам зон квантования. Элемент 7 задержки задерживает входную информацию, например,.на период дискретизации, что соответствует одному элементу изображения.

На приемной стороне устройства (фиг, 2) осуществляются операции,, идентичные описанным. В частности, кодовые комбинации Сп, Сп и Си с приемника 19 поступают на вход дешифратора 20, где к ним добавляются С,- , поступающие с кодера 24 зоны. На выходе сумматора 22 образуются комбинации (со знаковыми символами)

Преобразователь 21 кода аналогично преобразователю 5 преобразует кодовые комбинации Сп, СП1, СПг в па п

эаллельный двоичный код значений а.

4h, d. В сумматоре 22 происходит сложение текущего разностного значения и предсказанного значения, поступающего с элемента 23 задержки через первый коммутатор 28, в результате чего восстанавливаются истинные значения видеосигнала.

Вследствие того, что в устройстве с дифференциальной импульсно-кодовой

модуляцией, использующем метод зоно- .11

вог.о квантования, по каналу связи передается разностный сигнал, ошибка в одном элементе изображения, возник- гаая из-за помех или искажений, распространяется при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы изображения, образуя на изображении так называемые треки ошибки. При этом, поскольку в

таких устройствах по каналу связи пе- 30 информация на третий вход первого

редается видеоизмененный разностный сигнал (сигнал, который не содержит знаковый разряд) и восстановление знакового разряда (символа) осуществляется на приемной стороне устройства косвенным путем, то мощность (дисперсия) ошибок (следовательно, и интенсивность треков ошибок), возникающих на приемной стороне устройства- из-за искажений переданных кодовых комбинаций помехами в канале связи, меньше, нежели в известном устройстве. Однако на приемной стороне предлагаемого устройства в отличие от известного из-за искажения переданных кодо- 45 значение формируется с помощью Форми- вых комбинаций помехами в канале свя- рователя 12 пределов зоны квантования зи могут исказится и кодовые комбина- и второго сумматора 13. Дешифратор 11 ции, соответствующие нижним границам по контрольной информации, поступаю- зон квантования и используемые для щей с кодера 8 зоны квантования, вы- восстановления последующих разностных 0 Дает значение нижнего и верхнего пре- сигналов (и, следовательно, последую- делов той зоны (Z(% , Z-u), в которой

находится предпоследний элемент блока. На фиг. 4 в качестве примера

представлена таблица истинности блощих элементов изображения). Это приводит к дальнейшему распространению треков ошибок.

Для уменьшения интенсивности тако- гс ка 12 (26) для рассмотренного выше го рода искажений на передающей сто- вида шкалы квантования и расположения роне системы каждая строка разбивается на группы (блоки), содержащие

зон квантования. Полученное среднее значение с второго сумматора 13 через второй элемент 14 задержки поступает

определенное количество элементов

10

700286

изображения. Последний элемент каждого блока является контрольным. Распо-г ложение контрольных отсчетов, а следовательно, и блоков меняется от 5 строки и от кадра к кадру. Количество отсчетов в блоке выбирается таким, чтобы это количество и число элементов в строке не имели общих множителей. Тогда выполняются условия пере- межения контрольных точек и фаты их совпадают через число кадров, равное числу элементов в блоке.

Число элементов в блоке, а также закон их перрмежения устанавливаются выбором коэффициента делителя частоты, входящего в состав Формирователя 17 управляющих импульсов и второго Формирователя 35 управляющих импульсов, на входы которых подаются прямоугольные импульсы с частотой отсчетов (с частотой дискретизации).

В контрольных точках разностное значение видеосигнала не передастся, а вместо него с помощью первого коммутатора 15 посылается контрольная информация, которая формируется BS дешифраторе 11 зоны, по выходному сигналу кодера 8 зоны. Контрольная

15

20

25

5

0

коммутатора 15 передается через элемент 18 задержки. Контрольная информация представляет собой номер той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока элементов. Разрядность контрольной информации равна разрядности передаваемой информации.

На передающей стороне системы вместо последнего элемента группы в первом сумматоре 6 представляется среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент группы. Указанное среднее

представлена таблица истинности блока 12 (26) для рассмотренного выше вида шкалы квантования и расположения

зон квантования. Полученное среднее значение с второго сумматора 13 через второй элемент 14 задержки поступает

на третий вход второго коммутатора 16. Рабочие коммутаторы 15 и 16 управляют формирователем 17, в резуль- тате чего на выходы этих коммутаторов соответственно контрольная, информация и среднее значение зоны пропускаются только во время передачи последнего элемента труппы. В этот же момент блок 10 запрета с помощью управляю- щих импульсов, поступающих с Формирователя 17, предотвращает, попадание разностных сигналов с коммутатора 15 в первый сумматор 6. Вместо них в сумматор 6 поступает сигнал равный 0. Второй 14 и третий 18 элементы задержки работают аналогично первому элементу 7 задержки.

На приемной стороне устройства (Лиг. 2) в блоке 31 сравнения происходит сравнение в моменты, соответст- вующие контрольным точкам принятой контрольной информации (номера той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на передающей стороне и номера той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на приемной стороне устройства). Сравнение в остальные моменты времени не происходит, что обеспечивается подачей на стробирующий вход блока 31 сравнения импульсов соответствующей длительности с второго формирователя 35 управляющих импульсов.

В случае отсутствия ошибок при передаче данной группы элементов эти сравниваемые сигналы равны и на выходе блока 31 сравнения сигнал отсутствует. В этом случае на выходе первого формирователя 32 управляющих импульсов образуется такой управляющий сигнал, который на выход второго коммутатора 33 пропускает элементы данного блока с второго выхода регистра 34 сдвига. В этом, случае задержка сигнала на втором выходе регистра 34 сдвига относительно его входа равна числу элементов в группе элементов. Если при передаче группы элементов изображения происходит ошибка, то она воздействует на все последующие элементы блока., расположенного до контрольного отсчета. Поэтому, в результате сравнения контрольной информации с восстановленной на приемной стороне с соответствующей информацией на выходе блока 31 образуется сигнал ошибки. В этом случае на выход перво0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

го формирователя 32 управляющих импульсов образуется такой управляющий сигнал, который пропускает на выход второго коммутатора 33 элементы соседние с данным блоком и расположенного на предыдущей стороне и поступающие с первого выхода регистра 34 сдвига. В этом случае, задержка сигнала на первом выходе регистра 34 сдвига относительно его второго отвода равна числу элементов изображения в строке.

Для уменьшения длины треков ошибок

на приемной стороне устройства (как

„ v и на передающей/ вместо последнего

элемента группы в первом коммутаторе 22 представляется среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент данной группы. Это значение получается с помощью контрольного отсчета сЬормирова- теля 26 и сумматора 27 и записывается в сумматор 22 с помощью блоков 28 и 25.

Блок 25 запрета предотвращает попадание контрольной информации, а точнее информации, полученной на выходе преобразователя 21 кода в момент пере дачи контрольной информации, в первый 22 сумматор-. Для этого на управляющий вход блока 25 с второго Формирователя 35 управляющих импульсов поступает сигнал соответствующей формы и длительности. В результате на первый вход первого сумматора 22 в момент передачи контрольной информации с блока 25 поступает сигнал, равный 0.

Формирователь 26 по контрольной информации, поступающей с приемника 19, выдает значение нижнего и верхнего пределов той зоны, в которой находится предпоследний элемент данного блока на передающей стороне.

Во втором сумматоре 27 из значений нижнего и верхнего пределов зоны, поступающих с формирователя 26, формируется среднее значение, данной зоны, Выходные сигналы сумматора 27 поступают на первый вход первого коммутатора 28. Работой коммутатора 28 управляет формирователь 35. В частности, с .блока 35 на управляющий вход первого коммутатора 28 поступает сигнал такой фор- мы и длительности, который в момент передачи контрольной информации (т.е. в момент восстановления последнего элемента блока) пропускает среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на передающей стороне, поступающее с сумматора 27. В указанный момент времени на выходе блока 25 запрета с помощью того же управляющего сигнала, ноступающего от блока 35, образуется сигнал, равный 0, Поскольку 0 со средним значением зоны равны среднему значению зоны, то в суммато- ре 22 в качестве последнего элемента блока представляется среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на передающей стороне.

В контрольных точках.разностное значение не передается и вместо последнего элемента группы на передающей и приемных сторонах представляется видоизмененный предпоследний эле- мент группы. Чрезмерно малое число элементов в группе (при соблюдении условия перемножения контрольных точек) может привести к ухудшению качества восстановленных изображений (хотя, с точки зрения помехоустойчивости, малое число элементов в группе дает лучшие результаты), поэтому при известной величине частоты дискретизации число элементов в группе опре- деляется экспериментально. Например, при выборе частоты дискретизации 12,5 КГц оптимальное число элементов в группе равно 75, В этом случае выполняется условие перемножения контрольных точек (контрольных отсчетов)

Формула изобретения Устройство передачи телевиз ионного

сигнала, содержащее на передающей 40

стороне последовательно соединенные

блок вычитания, первый вход которого

является входом передающей стороны

устройства передачи телевизионного

(ТВ) сигнала, блок квантования, гиф- д зоны квантования, к входу которого

ратор, дешифратор и преобразователь подключен выход приемникаf второй сумчи ТВ-сигнала, дешифратор и преобра-.-. зователь кода, последовательно соединенные первый сумматор, первый элемент задержки и кодер зоны квантования, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи ТВ- сигнала, введены на передающей стороне блока запрета, включенный между выходом преобразователя кода и входом сумматора, последовательно соединенные дешифратор зоны квантования, к стходу которого подключен выход кодера зоны квантования, формирователь пределов зоны квантования, второй сумматор и второй элемент задержки, первый и второй коммутаторы, третий элемент задержки и формирователь управляющих импульсов, вход которого является входом импульсов с частотой дискретизации, а выход соединен соответственно с вторыми входами.блока запрета и преобразователя кодов и первыми входами первого и второго коммутаторов, к второму и третьему -входам которого подключены соответственно выходы первого и второго элементов задержки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, к второму и третьему входам первого коммутатора подключены соответственно выход ти4- ратора и выход дешифратора зоны квантования через третий элемент задержки, а выход соединен с входом передатчика, при этом к второму входу второго сумматора подключен второй выход формирователя пределов зоны квантования, а на приемной стороне введены блок запрета, включенный между выходом преобразователя к-ода и первым входом первого сумматора, последовательно соединенные формирователь пределов

кода, .последовательно соединенные сумматор, первый элемент задержки и кодер зоны квантования; выход которого соединен с вторыми входами пгаАра- тора и дешифратора, а такде передатчик, выход которого является выходом передающей части устройства передачи ТВ-сигнала, при этом выход первого элемента задержки подключен к второму входу блока вычитания, а на приемной стороне - последовательно соединенные приемник, вход которого является входом приемной части устройства передй- ход приемника, последовательно соедиQ5

0 5 0

5

0

чи ТВ-сигнала, дешифратор и преобра-.-. зователь кода, последовательно соединенные первый сумматор, первый элемент задержки и кодер зоны квантования, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи ТВ- сигнала, введены на передающей стороне блока запрета, включенный между выходом преобразователя кода и входом сумматора, последовательно соединенные дешифратор зоны квантования, к стходу которого подключен выход кодера зоны квантования, формирователь пределов зоны квантования, второй сумматор и второй элемент задержки, первый и второй коммутаторы, третий элемент задержки и формирователь управляющих импульсов, вход которого является входом импульсов с частотой дискретизации, а выход соединен соответственно с вторыми входами.блока запрета и преобразователя кодов и первыми входами первого и второго коммутаторов, к второму и третьему -входам которого подключены соответственно выходы первого и второго элементов задержки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, к второму и третьему входам первого коммутатора подключены соответственно выход ти4- ратора и выход дешифратора зоны квантования через третий элемент задержки, а выход соединен с входом передатчика, при этом к второму входу второго сумматора подключен второй выход формирователя пределов зоны квантования, а на приемной стороне введены блок запрета, включенный между выходом преобразователя к-ода и первым входом первого сумматора, последовательно соединенные формирователь пределов

матор, к другому входу которого подключен второй выход формирователя дре- делов зоны квантования, и первый коммутатор, к второму входу которого подключен выход первого элемента задержки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, последовательно соединенные дешифратор зоны квант тования, к входу которого подключен выход кодера зоны квантования., второй элемент задержки и блок сравнения, к второму входу которого подключен вы.Аго

Фиь.З

Импуяьсысчаапотод

OfnCVfffjSf

N

5-1

4 13Я И 1C

ч

3н г

4 О

-2551

Фтг.Ц