Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала Советский патент 1991 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к телевизионной технике, в частности может использоваться для кодирования и декодирования телевизионных и других типов быстроменяющихся сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала; на фиг. 2 - структурная схема блока кодирования; на фиг. 3 - таблица, поясняющая принцип работы блока кодирования; на фиг, 4 - функциональная схема блока кодирования; на фиг. 5 - таблица входов-выходов блока декодирования; на фиг. 6 - функциональная схема блока декодирования; на фиг. 7 - структурная схема первого блока памяти на передаче; на фиг. 8 - структурная схема блока восстановления: на фиг. 9 -- диаграмма, поясняющая работу устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала,

Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала(фиг 1)содержит на передаче аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 кодирования, первый бпок 3 памяти, на приеме блок 4 декодирования, вгорой блок 5 памяти и блок 6 восстановления сигнала, а также канал 7 связи.

Входом устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала является вход аналого-цифрового преобразователя 1, выход которого соединен с первым входом блока 2 кодирования, первый выход которого соединен с каналом 7 связи, а второй выход соединен с входом первого блока 6 памяти, выход которого соединен со вторым входом блока 2 цифрового кодирования. Входом приемной части устройства

СО

о о

передачи и приема цифрового телевизионного сигнала является вход блока 4 декодирования, выход которого соединен с входом сигнала второго блока 5 памяти, и входом блока 6 восстановления сигнала, выход блока 5 памяти соединен со вторым входом блока 4 декодирования. Синхровходы аналого-цифрового преобразователя 1, первого и второго блоков 3 и 5 памяти соединены с синхровходом устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала.

Блок 2 кодирования (фиг. 2) содержит последовательно соединенные блок 8 логического умножения и блок 9 логического сложения. Блок 8 логического умножения (фиг. 4) состоит из набора элементов И (8-1)-(8-18), а блок 9 логического сложения состоит из набора элементов ИЛИ (9-1)-(9- 18). Блок 4 декодирования (фиг. 6) также t содержит последовательно соединенные логический блок 10 умножения, состоящий из набора элементов И (10-1)-(10-18), и блок 11 логического сложения, состоящий из элементов ИЛИ (11-1)-(11-16).

Первый и второй блоки 3 и 5 памяти (фиг. 7) состоят из 2П D-триггеров (3 -1) - ( 16), (5-1)-(5-16), где п - число двоичных разрядов кода на выходе аналого-цифрового преобразователя 1. В рассматриваемом примере .

Все D-триггеры используются для хранения кода предсказываемого значения элемента. В рассматриваемом примере предсказываемые значения элементов хранятся в виде единичных кодов, т.е. каждому l-му из возможных предсказанных элементов изображения соответствует единичное состояние Т|-го триггера первого и соответствующего триггера второго блоков 3 и 5 памяти при нулевом состоянии остальных триггеров.

Блок восстановления сигнала построен в виде последовательно соединенных шифратора 12 и цифроаналогового преобразователя 13 (фиг. 8).

Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала работает следующим образом.

В исходном состоянии аналого-цифровой преобразователь 1 oбнyлe, а в первый и второй блоки 3 и 5 памяти записаны коды предсказываемых значений первого элемента. В примере первое предсказываемое значение принято равным нулю и этому значению соответствует единичное состояние D-триггера Т0 3-1 первого блока 3 памяти и соответствующего триггера второго блока 5 памяти. Остальные D-триггеры этих блоков памяти находятся в нулевых состояниях.

Первым тактовым импульсом в момент времени п (фиг. 9) производится опрос аналого-цифрового преобразователя 1 и на его выходе фиксируется код первого элемента

изображения. В примере это код числа 9, Этот код поступает нз первый вход блока 2 кодирования. Одновременно на второй вход этого блока подается единичный код нулевого значения первого предсказанного

элемента. Работа этого блока поясняется таблицей на фиг. 3. Каждому l-му предсказанному значению элемента, указанному в верхней части таблицы, соответствует своя шкала квантования элементов, изображенная в столбце под этим значением. Каждая шкала состоит из участков, разделенных горизонтальными линиями.

Всем значениям элементов, попавших в

соответствующий участок шкалы, приписывается оценочное значение,отмеченное на этом участке крестиком. Величина этого оценочного значения элемента, соответствующая цифре в левой части таблицы, принимается в следующем такте кодирования за предсказываемое значение очередного элемента. Кодирование участков шкалы производится m-разр ядным (в нашем примере двухразрядным) кодом. Нижний участок шкалы кодируется кодом 00, следующий - кодом 01, третий участок - кодом 10, а верхний - кодом 11. В первом такте кодирования используется шкала, указанная в первом столбце таблицы. В примере первый элемент, равный 9, попал в верхний участок шкалы. Поэтому на выходах блока 9 логического сложения (фиг. 4) формируются единичные уровни. Одновременно единичный уровень появляется на том

выходе логического блока 9, который соединен с D-входом триггера 3-11 блока 3 памяти.

На фиг 4 логические переменные, соот- ветствующие информационным выходам, обозначены через gi1, 92, а осталоные - логическими переменными Ti . Таким образом, в первом такте кодирования единичное значение принимают логические перемен- ные gi1,/g2 , Тц , С приходом очередного тактового импульса в момент т.2 на выходе аналого-цифрового преобразователя 1 фиксируется код следующего элемента изображения. В примере это код числа 10. Одновременно в первом блоке 3 памяти триггер 3-11 переводится в единичное состояние. Во втором блоке памяти 5 сохраняется единичное состояние D-триггера 5-1. Во втором такте (интервал tz, ta) происходит кодирование второго элемента изображе516814066

ния. При этом используется шкала, приве-Логические выражения, описывающие

денная в столбце под предсказанным зна- работу и структуру блока кодирования 2, чением, равным 11имеют вид

Т0 .,6Јг.53 + Тэо,осгбЈз - -T3oc,Ј2rt,(4

ij Т0й(обг5} + Т, о7,йаоЧ&4 f-Ti561oZ2S3- -T,oi,2(yj6 44-T4Kl5,iS9 + T4(oZa(

Т2. Т2. °Ч f . Т8 Ј

(йг(Х3+Т0Ј,каЈ5#4+Тэ«,Јг 3&4+Тз,1 255ог4 + Тб,йа+Т6 5 2 ЈэС/4 +

+T7oZ,йг-f Т7и, 4-TgS, бсг ,6ij.uZ3 -t-Т(1 oZ,oZ2 + Т() и, oi2 oZэ Т Т, й.г&эО Ч -Т,о(, oigoZ, tТ4 й,6бг(Хг с. -T4, +т,0оГ, Т,05Г, вГ2 + тЛ -гй3+- ггсй,с62о.3й4

T5 T55Z(biiL,ifT5 foiЈLoi4 i-T8 jr.oiaOtj+TgS.eiaS +TJa6l, + Т|4й, Тб-Т0й,«/1«54-Т0о,«4614 -Т0,йг«9«4 -Т2й|ога+-Тг |6йго э5+4-Тай,Л2(Хз ( +Ть.( + Г6 а 44-Т95 2 3 + Т,(Х2(У4 т7-Т,(У5+т|(У|52сгъ+т45, + Т,,5гг55.т7Ј,&2 у31-т7«х,йгбг35ф +

+ Т,05, + Т,в,йгй4Ы4. T(OC( + Т|5й| гОб4+Т,5 ОС,

Te T5i,oi2«.,«++T5 1gi25: + TsC(f1oi26f Т8оГ( Твог, +

+ TM5,ci2«3 +T(),SI2 Т T6(x:1S2 3 -t-Tg.SzOd (,«2й4 + T(aoZ,ocacsJ3oi4 +

+T12,ui2. od,:

T,(w1M3 +Тт, -Т, +Т,(й2 4+Т|3о(йа -Тчоб(й2 Т,, Т0,2 + +T0tft« +Ta loi2 T2oi,(K4 +Т2,,бйг+Тэо(,3-е + T5oi,c i4+T8Oi loi2-i-T8of)(3+THo6(SiM3 -t-T,, об, &Z4

,

T((«.1oi2+T( 6t1c6toi,-t-T4oi,6ij,+T4oi16I2cyi -bT6oi,(y:jlf T6,oi2 ( ,oi,x-2 +

tT,Od,Cia.Oi4+T,ab JJ6Za.Ci9Oi4+-T№, 54+1,5,512 +Т|9вг,

,(2 + , + ТГ(. | 2-1-Т,3«1ОЛ2 з- -Тн -сйг з Tj4 T(1 ft, tit &j +Т„ ui,od 2664+(,062 M3 4 ,0 2064- ,oii064 T, 5 T,46i,oit +Т|5,

a «T06f,ei4oi5 + T05,o6ftc 544-T0« iiae5so24. + T0oi,fl69 ч-Т0о :,ог4 + Т,&2,06aix:j + +Т,5б2обэ + + Т,об 1сгг&г3+Т2о1,схбг+T26i,66aftZ5E4 (х(г+Т2,об, tTa«lei4 + T3filoi1«9+T35l6i2oi4+ T3o(,Јioi,5Z4+-T50i,et2+-T3edfoi3+ 06,064

+ T45,etz 3+T4 c6iS3+T4ot,a+T4ot,Ј1odsi-TsS(Duaoi 4+T5oЈ, + T5o4t + Tsct1el 3(4 T6 259+T6ed,5Zi54+T6 fl44+V1 + (Х.г+Т8 сб2о6з+Те) - +T9ot,51oi4 T9o4,1+T,oЈ1otzotsoif-t-TweЈ,Sa«v:3+T,0efi,Ј4(jd4+ , +T(|6t,c6i5,,(,fl61cu4 + Tffi« lЈtoL,ei+ -Tiaoi,2W354+ +T,u(v:loi2.fri4 + T,5oi((yLzoZj + ,об2((,, ,5iy:(2«3 +

h T0Z&tV T0 2 4+T0tt{ttl + T0 + T0ti{ti4 + T {u2ttbbi T uius + Т,сг,обг +1,0, Т2й йгй3ег4+т2ёг,г2,(у,24. T2(vj,,od44- + Т3й, +Тгй, WjiS3 Й4 + Т3,o -i-Т5 tf,3ч-Т3 &(к. 4 т4 oZ,S.2 .3 л. + 4Т4б, огг й5 + Т4(, + Т4к,6 об, f Т5«,г6Z, Т5 Ј(6гг624 + Т5к, оЈа Т5,eZz«,o + ,x,2 3+T66Z1o6zoi4 f T6oi)oi2+T6)S2( t t Ттк,г + T8 «,обгоЦ t Tg и, W2 й4 tT8o, w + Ts c ,вб2 (У 4-fT9 й,о( + + Т,й,вггоб4 + T,,(2 + T4«,3 4 -r105,oizw34.T,0y,(5Z26f3cZ4+- Т101У,( + T,|5 1od3 TM ol2S3+T,«,,(o(,w2 4+T115lei2ws«4 + T, +

1-Т(аб/,2й4 +Т,,( + 1,2,4+1,,62. T,3od(Ctz(X,3 TMOd,Oij,fc:3 +Т(5{, T,5 | 2 4fTl5 )(:), .

В этих выражениях логические пере- 20 jty Kiigig2+Ki3gig2 -Ki4gig2 менные Т| описывают состояние соответст- „ M5-Ki4gig2+Kisgig2 вующих D-триггеров первого блока 3В нашем примере на интервале (ti, t3)

памятиединичное значение имеют логические пеОдновременно с кодированием второго ременные gi, 92, Ко. В соответствии с вырэ- элемента изображения в передающей части 25 жениями (3) к моменту t3 единичное в приемной части происходит восстановле- значение принимает переменная Ki i, т.о. на ние оценочного значения первого элемента. D-вход соответствующего триггера второго Восстановление происходит по единичному блока 5 памяти подается единичный сигнал. коду предсказанного значения первого эле-в м°мент времени t3 соответствующий

мента (т.е. попеременной Ко), хранимому во 30 °-тРиггеР переводится в единичное состоя- втором блоке 5 памяти, и по m-разрядному ние Соответственно на выходе блока вос- коду, поступающему на вход блока 4 деко- становления формируется оценочное дирования. Таблица входов-выходов блока значение первого элемента изображения. 4 декодирования приведена на фиг.5. Логи- Таким образом, восстановление оценочного ческие выражения, описывающие работу и 35 значения элемента в приемной части проис- структуру блока 4 декодирования рассмат- Х°ДИТ с задержкой на. два такта. Для более

наглядного сопоставления исходного и выходного сигналов устройства восстановлен- (3) НЬ1И сигнал на фиг. 9 смещен влево на два /до такта.

В устройстве передачи и приема цифрового телевизионного сигнала время, затра- чиваемое на кодирование очередного элемента изображения, складывается из . времени выполнения операции логического умножения, времени выполнения операции логического сложения и времени, затрачиваемого на запись кода очередного отсчета и оценочного значения этого элемента в ,.„ первый блок памяти.

В известных случаях время, затрачиваемое на кодирование, складывается из времени выполнения операции вычитания, операции квантования разностного сигнала, операции суммирования и операции формирования предсказываемого значения следующего элемента изображения. При прочих равных условиях (т.е. при использовании одной элементной базы) время, затрачиваемое на кодирование в этом случае.

риваемом примере имеют вид

Kq KogigVKzgiga Ki Kigig2+K3gig2+K igig2 K2 K2gig2+K5§ig2+K8gig2+Ki5gig 2 K3 Kogig2+ Kagig2+ KegigV +,K7gig2+ K9gjj}2+Kigij2 K/i Kigig2+K4gig2+Kiogig2+Ki2gig2 K5 K5 gig2+K8gig2+Ki3gig2+Ki4gicf2 igVteg 1д 2+Кзд + Kegigz+Kggiga

K7 Kigig2+K4gig2+K7gig2+ +,Kiogig2+Ki5gig2 ig2+Keg ig2+Ki ig iga ig2+Kgg ig2+Ki2g ig2 Kio K7gigVKiogig2+Ki3gig2+ +,Ki/igig2

Kn Kogig2+K2gig 4K3gig2+ + ,K8gig2+Kngicf2 Ki2 Kigig2+K4gig2 -K6gig2+ +|Kggig2+Ki2gig24-Kisgig2 Ki3 K5gig2+K7gig f Kiogig2 + Ki3gig 2+Ki igiq:

55

55

оказывается в 5-7 раз больше, чем в данном устройстве передачи и приема телевизионного сигнала.

Формула изобретения 1. Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные аналого- цифровой преобразователь (АЦП) и кодер, а на приемной стороне - последовательно соединенные декодер и блок восстановления сигнала, при этом первый выход кодера соединен с первым входом декодера через канал связи, информационный вход АЦП и синхровход АЦП являются соответственно входом и синхровходом устройства, а выход ,блока восстановления сигнала является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем сокращения времени предсказания при

кодировании, введены на передающей стороне первый блок памяти, вход которого соединен с вторым выходом кодера, а выход - с вторым входом кодера, на приемной стороне - второй блок памяти, вход которого соединен с выходом декодера, а выход - с вторым входом.декодера, причем синхров- ходы первого и второго блоков памяти соединены с синхровходом АЦП.

2. Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что первый и второй блоки памяти содержат 2П D-триггеров, где п - разрядность кода на выходе АЦП, при этом 2П.

информационных входов D-триггеров являются входом первого и второго блоков памяти, 2П в.ыходов D-триггеров являются выходом перого и второго блоков памяти и тактовые входы D-триггеров объединены и

являются синхрсГвходом первого и второго блоков памяти.

Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться для кодирования и декодирования телевизионных и других быстроменяющихся сигналов Целью изобретения является повышение быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании, Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала содержит на передающей стороне аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, кодер 2, первый блок памяти 3, на приемной стороне декодер 4, второй блок памяти 5, блок восстановления сигнала 6. Первый и второй блоки памяти 3 и 5 содержат 2 D-триггеров, где п - разрядность кода на выходе АЦП 1. Цель достигается гем, что блоки памяти 3 и 5, включенные в цепи обрат ной сапзи соответственно кодера 2 и декодера 4, обеспечивают предсказание сигнала с разной шкалой квантования 1 з п. ф-лы,9 ил (Л С

передающий часть

ТЕ

г,

Приемная часть

-2JT-Т31

Q

X(i)

-

Фиг. 2

Фаг.З

Вш.1

Г8канап связи 7

. Вых. 2 тяг блок памяти 3

Фаг А

С6ыходо2 Плоха ко-

дироЬаниг

Фиг, 5

us 1ш /ига- /naS t/f/taf вассттсЛк- ttaS

на блок кодиро- 6aw2

Фиг. 7

I

..#)

- trcrcftHb СИГНАЛ

-- -x - & ХСГАНОВЛЈННЫМ СИГНАЛ9

с bЈЦЈННЫ вЛЈ&О ftA J8A ТАКТА

W

Фиг. 3

l

Фиг. 8