Адаптивный телевизионный дельта-кодер Советский патент 1991 года по МПК H04N7/30 

СО

с

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в системах передачи данных позволяет повысить точность кодирования за счет адаптации шага квантования. Дельта-кодер содержит аналого-цифровой преобразователь 1, цифровой компаратор 2, умножители 3, 4, сумматоры 7-9 и мультиплексор 16. Адаптация шага квантования обеспечивается благодаря введению умножителя 5, элемента 6 равнозначности, блока элементов И 10, дешифратора 11, элемента НЕ 12, блоков 13-15 оперативной памяти, блока 17 извлечения корня, формирователя 18 адреса и источников 19-22 постоянного кода.3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в системах передачи данных.

Цель изобретения - повышение точности кодирования движущихся изображений за счет адаптации шага квантования.

Функциональная схема дельта-кодера дана на фиг. 1; на фиг. 2 представлена зависимость шага квантования от номера кадра после скачка входного сигнала; на фиг. 3 показаны сигналы, поясняющие работу дельта-кодера.

Дельта-кодер содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, цифровой компаратор 2, первый - третий умножители 3-5, элемент 6 равнозначности, первый - третий сумматоры 7-9, блок элементов И 10, дешифратор 11, элемент НЕ 12, первый - третий блоки 13-15 оперативной памяти, мультиплексор 16, блок 17 извлечения корня, формирователь 18 адреса, первый - четвертый источники 19 - 22 постоянного кода. На фиг. 1 обозначены также информационный и тактовый входы 23, 24 и выход 25.

Первый источник 19 постоянного кода выдает на свои выходы код коэффициента R предсказания (он же коэффициент межкадровой корреляции). Второй источник 20 формирует код R2 квадрата этого коэффициента. Третий источник 21 формирует код величины е DS, где Ј 0,3634 - параметр квантователя, DS- дисперсия входного сигнала S. Четёертый источник 22 формирует код величины еОусл, где Оусл Ds(1-R ) условная дисперсия предсказания.

Блок 17 извлечения корня может быть выполнен на ПЗУ.

На фиг. 3 обозначены следующие сигналы:

а - входной сигнал S(t);

б - текущая оценка Sr(t) в отсутствие адаптации;

СК Ю О

Ч Ю

в - текущая оценка S/t) рассматриваемого дельта-кодера.

8 нижеследующем описании индекс I означает, что индексируемая величина взята на i-ом кадре телевизионного сигнала; например, Х| - дельта-модулмрованный (ДМ) сигнал на выходе 25.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал Si с входа 23 поступает на вход АЦП и с приходом импульсов дискретизации тд преобразуется в цифровые отсчеты, которые поступают на цифровой компаратор 2, где сравниваются с предска- занным сигналом Snpi. Результаты сравнения Xi поступают на выход 25 устройства, а также в цепм обратной связи умножаются на шаг квантования д в первом умножителе 3 и складываются с помощью первого сум- матора 7 с отсчетами, соответствующими этой же точке растра в предыдущем кадре Snpi-1. Результаты сложения, т.е. текущая оценка ST после умножения на коэффициент межкадровой корреляции R во втором умножителе 4, поступает на цифровой компаратор 2 в виде предсказанного на следующий такт сигнала. При этом первый блок

13оперативной памяти выполняет функции линии задержки на время кадра Ткадр.

Сигнал Xi с цифрового компаратора 2 поступает также в цепь адаптации, т.е. на первый вход элемента 6 равнозначности, где сравнивается с DM-битом Хн, соответствующим этой же точке растра в предыду- щер кадре. Задержка осуществляется с помощью одного разряда второго блока 14 оперативной памяти. С элемента 6 сигнал поступает на первый вход сумматора 8, который вместе с блоком 14 памяти в обрат- ной связи образует накапливающий сумматор. Таким образом, в случае совпадения DM-битов, соответствующих одной м той же точке растра в разных кадрах, происходит накопление кода на выходе второго сумматора 8. Так происходит до тех пор, пока не сработает дешифратор 11, что говорит о том, что в выходной DM-последова- тельности присутствуют подряд одноименных символов, соответствующих какой-либо точке растра, т.е. скачком изменился входной сигнал. До срабатывания дешифратора 11 на выходе элемента НЈ 12 присутствует единичный уровень, разрешающий прохождение сигнала с сумматора 8 через блок элементов И 10 на входы блока

14памяти. После срабатывания дешифратора 11 нулевой уровень на выходе элемента 12 запрещает прохождение сигнала через лок элементов И 10, накапливающий сумматор скова готов к подсчету одноименных символов DM-последовательности,

Формирование шага квантования д в цепи адаптации происходит в соответствии с рекуррентным соотношением

5i De, ,

De, Е (Оусл + R2 Dei-t ), где Dei - мощность шума квантования в i-ом кадре;

De 1 - мощность шума квантования в Н-ом кадре.

Функцию задержки на кадр выполняет блок 15 оперативной памяти, затем происходит умножение на R2 в умножителе 5, далее сложение с величиной Е Оусл с помощью сумматора 9. Нулевой уровень на выходе дешифратора 11 разрешает прохождение через мультиплексор 16 выходного сигнала DЈ| рекурсивного фильтра, который, проходя через блок 17, преобразуется в 5|. Вычисленный шаг д квантования поступает на первый умножитель 3. В случае скачкообразного изменения сюжета в DM-последо- зательности появляются одноименные биты, соответствующие одной и той же точке растра, что вызывает срабатывание дешифратора 11. На управляющем входе мультиплексора 16 появляется нулевой уровень, и на вход проключается е DS, что соответствует квадрату самого большого шага квантования. Далее происходит рекурсия в соответствии с выражением (1), и процесс за 4-5 тактов сходится к величине минимального шага квантования, оптимального для од- носвязного гаусс-марковского процесса, каким является во времени телевизионный сигнал (фиг. 2):

д И§Л Е

ЩЗ

De

1 -eR2

Таким образом, длительность переходного процесса при скачкообразном изменении сюжета не превышает времени

Т1+Т2,

где Ti I Ткадр;

Та 5 Ткадр;

5 - количество тактов схождения выражения (1);

I - число, выделяемое дешифратрром;

Ткадр - интервал времени между кадрами, 40 мс.

Выбирая I 5, получаем длительность переходного процесса

Ю Ткадр-0,4 С,

что существенно меньше, чем в отсутствие адаптации (фиг. 3).

Все блоки 13-15 памяти являются динамическими с тактовым входом, работают в конверсном режиме, управление производится формирователем 18 адреса.

Таким образом, точность кодирования движущихся изображений повышается за счет адаптации шага квантования.

Формула изобретения Адаптивный телевизионный дельта-кодер, содержащий аналого-цифровой преобразователь, информационный и тактовый входы которого являются одноименными входами дельта-кодера, выходы аналого- цифрового преобразователя соединены с первыми входами цифрового компаратора, выход которого явпяется выходом дельта- кодера, первый-третий сумматоры, мультиплексор, первый и второй умножители, о т - личающи йся тем, что, с целью повышения точности кодирования движущихся изображений за счет адаптации шага квантования, в него введены третий умножитель, первый-третий блоки оперативной памяти, блок извлечения корня, дешифратор, элемент НЕ, блок элементов И, первый- четвертый источники постоянного кода, формирователь адреса и элемент равнозначности, первый вход готорого объединен с первым входом первого умножителя и первым информационным входом второго блока оперативной памяти и подключен к выходу цифрового компаратора, выход элемента равнозначности соединен с первым входом второго сумматора, выходы которого подключены к первым входам блока элементов И и входам дешифратора, выход

«зюрого соединен непосредс . ча- ррс элемент НЕ соответственно с гравляiCuiHlvl ВлОДОМ муЛЬТИПЛеКСОнй. I- Р ОрНМ

входом блока элементов И, выхскы ко, орого

подключены к вторым информационным входам второго блока оперативно памяти, леовый и вторые выходы которого соединены соответственно с вторым SXOJOM элемента равнозначности и вторыми влпцами

второго сумматора, входформиооезтеля ад- оеса подключен к тактовому вхо-ду рельта- кодерз, выходы формировав.ч адреса соединены с адресными ВХОДР Н ясеч блоков оперативной памяти, выходы пеовогочетвертого источников постоянного кода подключены соответственно первым входам второго и третьего у нох 1телеи к трет ьего сумматора и первым информационным входам мультиплексора выходы когорогп соединены с вхо, илока извлечения корня и информационные вхг- дами третьего блока оперчтич о , выходы вторых подключен. -- v-, svo- дам соответственно первого и третьего умножи-, елей, выходы которых: соединены соответгтпенно с первыми входами первого и вгорым л входами третьего умнохмтелей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого h ьторыми аходам / тречьего Сумматороз, РЫХООЫ которых подк/ -оче ы соотеетсше с зторыг вхо- даи второго умножнтепч ч втлг-мм информационным входам мультипле «ссоа, выходы второго умнохитеяр соец качь- с чррумч

входами цифрового конпардг: ;ь лчсЬор- мациориым входами первско оперативной памяти, выхода xo opoto подключены к вторим вхочэ« г.% . во о сумматора.

Лиг 1

l№

&f

е

123 45678 Jwdpi Фиг. 2

. -

мин.

Sr(t) манс

....T

.#