Система передачи телевизионногоСигНАлА Советский патент 1981 года по МПК H04N7/18 

кодов, при этом на iiepBi in вход вычитающего устройства подключен выход приемника изображеппя, а второй вход вычитающего устройства соединен с первым входом сумматора и с выходом умножителя, вход умножителя через схему задержки подключен к выходу сумматора, коммутатор каналов, схему запрета и формирователь управляющих импульсов, причем первый вход коммутатора каналов соединен с первым входом сумматора, второй вход коммутатора подключен к выходу квантующего устройства, а выход коммутатора каналов подключен к входу передающего устройства, первый вход схемы запрета подключен к выходу преобразователя кодов, второй вход схемы запрета подключен к выходу формирователя управляющих импульсов, а выход схемы запрета соединен с вторым входом сумматора, второй вход схемы запрета соединен с третьим входом коммутатора каналов, а на приемной стороне - сумматор, к выходу которого через схему задержки подключен вход умножителя, и преобразователь кода, вход которого соединен с выходом приемного устройства, схему обнаружения ощибок, первый и второй коммутаторы каналов, сдвиговый регистр, схему запрета, формирователь управляющих импульсов н формирователь длительности импульсов коммутации, причем первый вход схемы обнаружения ощибок соединен с выходом приемного устройства, а другой ее вход подключен к выходу умножителя и к первому входу первого коммутатора каналов, выход которого соединен с нервым входом сумматора, второй вход сумматора соединен через схему запрета с выходом преобразователя кодов, а выход сумматора подключен к входу сдвигового регистра, первый выход которого соединен с первым входом второго коммутатора каналов, второй выход сдвигового регистра соединен с вторым входом первого коммутатора каналов, третий выход сдвигового регистра соединен с вторым входом второго коммутатора каналов, на третий вход которого подключен выход формирователя длительности импульсов коммутации, выход формирователя управляющих импульсов соединен с вторым входом схемы запрета, третьим входом схемы обнаружения ощибок и с вторым входом формирователя длительности импульсов коммутации, первый вход формирователя длительности импульсов коммутации соединен с выходом схемы обнаружения ощибок н с третьим входом первого коммутатора каналов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема системы передачи телевизионного сигнала; на фиг. 2 - пример расположения контрольных отсчетов.

Система содержит на передающей стороне вычитаюп;ее устройство 1, квантуюlULH устройство 2, преобразователь 3 кодов, схему 4 запрета, формирователь 5 управляюп1,их импульсов, сумматор О, схему 7 задержки, умножитель 8, коммутатор 9

каналов, на приемной стороне - преобразователь 10 кода, схему И запрета, сумматор 12, первый коммутатор 13 каналов, умножитель 14, схему 15 задержки, схему 16 обнаруження ощибок, формирователь 17

управляющих импульсов, формирователь 18 длительности импульсов коммутации, сдвиговый регистр 19, второй коммутатор 20 каналов.

Система работает следующим образом.

На иервый вход устройства 1 подается входпой видеосигнал, представленный, например параллельным восьмиразрядным двоичным кодом. В устройстве 1 из входного сигнала вычитается задержанное в

нетле обратной связи; например на период дискретизации (что соответствует одному элементу изображения), значение видеосигнала. Нолученное в устройстве 1 разностное значение двух соседних отсчетов

квантуется в устройстве 2 по нелинейной Н1кале, что позволяет, учитывая свойства зрения, значительно сократить число уровней квантования. Так, например, при 256 уровнях квантования входного видеосигнала достаточно 16 уровней при нелинейном квантовании разностного сигнала. Квантованное на 16 уровней значение разностного сигнала в устройстве 2 преобразуется в четырехразрядный код Грея для передачи

по каналу связи.

Для выполнения арифметических снерации в петле обратной связи в преобразователе 3 код Грея преобразуется в восьмиразрядный двоичный код. в сумматоре 6

происходит сложение текущего разностного значения и значения предыдущего отсчета, полученного после задержки в схеме 7.

На. приемной стороне в сумматоре 12

происходит аналогичная операция. Нрипятый разностный сигнал в коде Грея преобразуется в преобразователе 10 в восьмиразрядный двоичный код, который суммируется в сумматоре 12 со значением предыдущего отсчета видеосигнала, полученного с помощью схемы 15.

Вследствие того, что в системе с дифференциальной импульспо-кодовой модуляцией по каналу связи нередается разностный сигнал, ощибка в одном элементе изображения, возникающая из-за помех или искажений, будет распространяться при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы изображения, образуя на изображении, так называемые треки ошибки.

Для уменьщения протял ;енности этих треков ощибки в петлю обратной связи на передающей и приемной сторонах вводятся идентичные умножители 8 и 14 соответственно. Коэффициент умножения выбирается меньше единицы и в этом случае искажения (треки ошибок) нриобретают затухаюш,ий характер с максимумом в месте появления канальной ошибки. Помеха затухает быстрее при уменьшении коэффициента умножения. Однако при меньших значениях коэффициента передачи петли обратной связи растут искажения видеосигнала. При коэффициенте умнол ения, равном .0,94-0,97. (-при практической реали;зации, например 31/32), нет заметного воздействия на качество восстановленного изображения, но при этом устраняются только ошибки, возникаюш;ие в младших разрядах восстановленного видеосигнала. Искажения, имеюш,ие большие значения яркости и соответствуюшие ошибки в старших разрядах восстановленного видеоснгнала, подавляются неэффективно. Для 120 устранения такого рода искал ении в предлагаемой системе иснользуется фактор сильной корреляционной связи соседних элементов изображения. Для этого каждая строка разбивается на блоки, содержаш;ие 25 определенное количество элементов изображения. Последний элемент каждого блока является контрольным. Расположения контрольных отсчетов, а следовательно, и блоков меняются от строки к строке go и от кадра к кадру, например фиг. 2, где в качестве примера показан фрагмент телевизионного кадра с контрольнымн отсчетами при частоте дискретизации видеосигнала, равной 12,5 МГц, периоде строчной 35 развертки 64 мкс и числе элементов в блоке, равным 11. Цифры обозначают номера полей. Контрольные отсчеты перемежаются от строки к строке и от поля к полю так, что их фаза совпадает только через 40 каждые И кадров. Количество в блоке должно выбираться таким, чтобы это значение и число элементов в строке (в данном примере) оно составляет величину, равную 800) не име- 45 ли общих множителей. Тогда будет, выполняться условие: перемеживание контрольных точек и фазы их будут совпадать через столько кадров, сколько элементов содержит блок. Число элементов в блоке так же, как и закон их перемежения устанавливается выбором коэффициента деления делителя частоты, входящего в состав формирователей 5 и 17 на вход которых подаются прямоугольные импульсы с частотой 56 отсчетов (частота дискретизации). В контрольных точках разностное значение видеосигнала не передается, а вместо него с помощью коммутатора 9 посылается значение видеосигнала предыдущего отсчета, представленное четырьмя старщими разрядами. На приемной стороне в схеме 16 происходит сравнение в моменты, соответствующие контрольным точкам, принятого ви- 65 5 10 15 60 60 деосигнала и видеосигнала, восстановленного и задержанного в петле обратной связи на период дискретизации, представленного четырьмя старшими разрядами. Сравнения этих значений в остальные моменты времени не происходит, что обеспечивается подачей на стробирующий вход схемы 16 импульсов соответствующей длительности с формирователя 17. Так как в контрольной точке передается значение предыдущего отсчета, то в случае отсутствия ошибок при передаче данного блока, эти сравниваемые сигналы равны и на выходе схемы 16 сигнал отсутствует. Если же в одном илн нескольких элементах данного блока нроизошла ошибка, то она будет воздействовать на все носледующие элементы блока, расположенные до контрольного отсчета. Поэтому в результате сравиения неправильно восстановленного значения видеосигнала, полученного на выходе петли обратной связи с значением контрольного отсчета, на выходе схемы 16 появляется сигнал ощибки, который переключает коммутатор 13. В этом случае для устранения распространения искажений на элементы изображения, следуемые за данным блоком, при их восстановлении вместо ошибочного значения в нетлю обратной зи представляется значение элемента изооражения соседнего с последним элементом блока и расположенным на предыдущей строке, которое подается на вход коммутатора 13 с регистра 19, имеющего задержку относительиого входа, равную числу элементов изображения в строке. Сигнал ошибки после формирования его длительности, равной величине блока, с помощью формирователя 18, переключает коммутатор 20. При этом через коммутатор 20 на выход системы вместо искаженного помехой блока элементов изображения ноступают с выхода регистра 19 элементы, соседние с данным блоком и расположенные на предыдущей строке. В этом случае задерл ка сигпала на выходе регистра 19 относительно его первого отвода равна числу элементов изображения в строке. Так как в момеиты времени, соответствующие контрольным отсчетам, передаются четыре старших разряда значения нредыдущего отсчета видеосигнала, на одном из входов сумматоров 6 и 12, расположенных на передающен и приемной сторонах соответственно, включаются идентичные схемы 4 и 11, которые в указанные выще моменты времени, сигнал разности приравнивают к нулю. Это соответствует тому, что на восстановленном изображении значение яркости в точке контрольного отсчета приравнивается к яркости нредыдущего отсчета. Но так как контрольный отсчет не стабилизирован в данной точке (иоложение его меняется от строки к

строке и от кадра к кадру), а также, учитывая сильную корреляционную связь между соседними элементами изображения, такое повторение я)кост11 незамотни для наблюдателя.

Исиользование предлагаемой системы НС приводит к заметному ухудшению качества изображения, так как расположение контрольных отсчетов в телевизиоином кадре согласовано со свойствами з|)ения, а замещение искаженных помехой блоков выполнено с учетом сугцеетвующих сильных корреляционных связей между соседними элементами изоб1)ажения.

Форм у л а и 3 о б р е т с п и я

Система передачи телевизионного сигнала с номощью диффереициальной импульсно-кодовой модуляции, содержащая на передающей стороне вычитающее устройство, выход которого соединен с входом квантующего уст)ойства, к выходу которого подключен вход преобразователя кодов, при этом па первый вход вычитающего устройства подключен выход приемника изображения, а второй вход вычитающего устройства соединен с нервым входом сумматора и с выходом умножителя, вход умножителя через схему задержки подключен к выходу сумматора, а на приемной стороне - еумматор, к выходу которого через схему задержки иодключен вход умножителя, и иреобразователь кода, вход которого соединен с выходом приемного устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости системы, на передающей стороне введены коммутатор каналов, схема запрета и формирователь управляющих импульсов, причем первый вход коммутатора каналов соединен с нервым входом сумматора, второй вход коммутатора подключен к выходу квантующего устройства, а выход коммутатора каналов подключен к входу передающего устройства, первый вход схемы запрета подключен к выходу преобразователя кодов, второй вход схемы запрета подключен к выходу формирователя управляющих импульсов, а выход схемы запрета соединен с вторым входом сумматора, причем второй вход схемы заирета соединен с третьим входом коммутатора каналов, на приемной стороне введены схема обнаружения ощибок, нервый н второй коммутаторы каналов, сдвиговый регистр, схема запрета, формирователь управляющих импзльеов и формирователь длительности импульсов коммутации, причем первый

вход схемы обнаружения ощибок соединен с выходом приемного устройства, а другой ее вход подключен к выходу умножителя и к первому входу первого коммутатора каналов, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен через схему запрета с выходом преобразователя кодов, а выход сумматора подключен к входу сдвигового регистра, первый выход которого соединен

с первым входом второго коммутатора каналов, второй выход сдвигового регистра соединен с вторым входом первого коммутатора каналов, третий выход сдвигового регистра соединен с вторым входом второго коммутатора каналов, на третий вход которого подключен выход формирователя длительности импульсов коммутации, выход формирователя управляющих импульсов соединен с вторым входом схемы запрета, третьим входом схемы обнаружения ощибок и с вторым входом формирователя длительности импульсов коммутации, первый вход формирователя длительности импульсов коммутации соединен с выходом

схемы обнаружения ощибок и с третьим входом первого коммутатора каналов.

Источники информации, иринятые во внимание нри экспертизе 1. Proceedings of lEE. Vol. 124, № 9,

1977, pp. 737--742 (прототип).

тл

I