Система передачи телевизионного сигнала с помощью дифференциальной импульсно-кодовой модуляции Советский патент 1983 года по МПК H04N7/18 

ства обнаружения ошибок, с вторым входом формирователя импульсов коммутации и с вторым входом блока запрета 1 . Однако известная система передачи .телевизионного сигнала имеет относирельно невысокую помехоустойчивость, поскольку ошибочная группа элементов изображения заменяется группой элементов изображения соседней строки, принятой без ошибок, а при большой вероятности ошибок безошибочная груп па будет значительно сдвинута в вертикальном направлении изображения. Цель изобретения - повышение поме хоустойчивости передачи телевизионного сигнала путем локализации и кор рекции искаженных элементов изображения внутри ошибочной группы элемен тов изображения. Для достижения цели в систему передачи телевизионного сигнала, содер жащую на передающей стороне последовательно соединенные вычитающее устройство, квантующее устройство, преобразователь кодов, блок запрета, сумматор, элемент задержки и умножитель, причем выход умножителя соединен с вторым входом .вычитающего устройства, первый вход которого является входом передающей стороны системы, и вторым входом сумматора, а такясе коммутатор, первый вход которого соединен с выходом квантующего устройства, а второй вход - с выходом умножителя, причем выход коммута тора является выходом передающей сто роны, системы, и формирователь управляющих импульсов, выход которого сое динен с управляющими входами коммута тора и блока запрета, а на приемной стороне система передачи телевизионного сигнала- содержит последовательно соединенные преобразователь кода, вход которого является входом приемной стороны системы, блок запрета, сумматор, элемент задержки, умножитель, а также сдвиговый регистр, пер вый и второй коммутаторы, устройство обнаружения ошибок, формирователь им пульсов коммутации и формирователь управляющих импульсов, причем вход сдвигового регистра соединен с выходом сумматора, а первый выход сдвиго вого регистра - с первым входом первого коммутатора, второй и третий вы ходы сдвигового регистра соединены с первым и вторым входами второго коммутатора, выход которого является выходом приемной стороны системы, первый вход устройства обнаружения ошибок соединен с входом преобразователя кода, а другой входустройст.ва обнаружения ошибок - с выходом умножителя и вторым входом первого коммутатора, выход которого соединен . с вторым входом сумматора, выход усттойства обнаружения ошибок соединен с третьим входом первого коммутатора и с первым входом формирователя импульсов коммутации, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора, а выход формирователя управляющих импульсов - с третьим входом устройства- обнаружения ошибок, с вторым входом формирователя импульсов коммутации и с вторым входом блока запрета, введены на приемной стороне системы последовательно соединенные дополнительный блок запрета, блок исправления ошибок, блок преобразователей кода, блок сумматоров, блок элементов задержки, блок умножителей и блок коммутаторов, выход которого соединен с другим входом блока сумматоров, а также блок обнаружения искаженных элементов изображения, дополнительный .формирователь управляющих импульсов, блок обнаружителей ошибок, блок формирователей импульсов коммутации, блок выдачи и линии задержки, причем вход приемной стороны системы через первую линию задержки соединен с первым входом дополнительного блока запрета, с первым входом блока обнаружения искаженных элементов изображения, выход которого соединен с первым входом дополнительного формирователя управляющих импульсов, и .с первым входом блока обнаружителей ошибок, выход устройства обнаружения ошибок через вторую линию задержки соединен с вторым входом блока коммутаторов, третий вход которого через третью линию зещерки соединен с первым выходом сдвигового регистра, второй вход блока обнаружения искаженных элементов изображения соединен с выходом формирователя импульсов комглутации, выход формирователя управляющих импульсов через четвертую линию задержки - с вторым входом дополнительного блока запрета, с вторым входом дополнительного формирователя управляющих импульсов, выход которого-соединен с вторым входом блока исправления ошибок, с вторым входом блока обнаружителей ошибок, третий вход которого соединен с выходом блока умножителей, а выход блока обнаружителей ошибок через блок формирователей импульсов коммутации соединен с первым входом блока выдачи, второй вход которого соединен с выходом блока сумматоров, а третий вход через пятую линию задержки - и выходом второго коммутатора. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагае мой системы . Система содержит на передающей стороне последовательно соединенные вычитающее устройство 1, квантующее устройство 2, преобразователь 3 коов, блок 4 запрета, сумматор 5,

элемент б задержки и умножитель 7, причем выход умножителя 7 соединен с вторым входом вычитающего устройст ва 1, первый вход которого является входом передающей стороны, и вторым входом сумматора 5, а .также коммута- 5 тор 8, первый вход которого соединен с выходом квантующего устройства 2, а второй вход соединен с выходом умножителя 7, причем выход коммутатора 8 является выходом передающей сторо,1Ы системы, и формирователь 9 управляющих импульсов, выход которого соедийен с управляющими входами коммутатора 8 и блока 4 запрета. На при- . емной стороне система передачи теле- t5 визионного сигнала содержит последовательно соединенные преобразователь 10 кода, вход которого является входом приемной стороны системы, блок 11 запрета, сумматор 12, элемент 13за- 20 держкй и умножитель 14, а также сдвиговый регистр 15, первый 16 и второй 17 коммутаторы, устройство 18 обнаружения ошибок, формирователь 19 импульсов коммутации и формирователь 25 20 управляющих импульсов, причем вход сдвигового регистра 15 соединен с вы-:кодом сумматора 12, а первый выход , сдвигового регистра 15 - с первым входом первого коммутатора 16, вто- 30 рой и третий выходы сдвигового регистра 15 - с первым и вторым входами второго коммутато ра 17. Первый, вход устройства 13 обнаружения ошибоксоединен с входом преобразователя 10 jj кода,, а другой вход устройства 18 обнаружения ошибок - с вторым входом сумматора 12, выход устройства обнаружения ошибок 18 соединен с третьим входом первого коммутатора 16 и. с .« первым входом формирователя 19 импульсов коммутации, выход которого соединен с третьим входом второго коммута-. тора 17, а выход форм.ирователя 20 ; управляющих импульсов соединен с тре- , тьим входом устройства 18 обнаружения ошибок, вторым входом формирователя 19 импульсов коммутации и с . вторым входом блока 11 запрета. На приемной стороне системы содержатся: также последовательно соединенные . 50 дополнительный ,блок 21 запрета, блок 22исправления ошибок,блок 23 преобразователей кода,блок 24 сумматоров, блок 25 элементов задержки,блок 26 множителей и блок 27 коммутаторов, 55 ыход которого соединен с другим sxoом блока 24 сумматоров,а также.блок 28 обнаружения искаженных элементов изображения,дополнительный формирователь 29 управляющих импульсов,блок 30 60 бнаружителей ошибок,блок 31 формироателей импульсов коммутации,блок 32 выдачи и линии 33-37 задержки.Вход приемной.стороны системы через 33 задержки соединен с первым входом 65

дополнительного блока 21 запрета, с первым входом блока 28 обнаружения искаженных элементов изображения,выход которого соединен с первым входом дополнительного формирователя 29 управляющих импульсов, и с первым входом блока 30 обнаружителей ошибок,выход устройства 18 обнаружения ошибок через линию 34 задержки соединен с вторым входом блока 27 коммутаторов, третий вход которого через линию 35 задержки соединен с первым выходом сдвигового регистра 15, второй вход блока 28 обнаружения искаженных элементов изображения соединен с выходом формирователя 19 импульсов коммутации выходформирователя 20 управляющих импульсов через линию 36 задержки соединен с вторым входом .дополнительного блока 21 запрета, вторым входом дополнительного формирователя 29 управляющих импульсов, выход которого соединен с другим входом блока 22 исправления ошибок, с другим входом блока 30 обнаружителей ошибок, третий вход которого соединен с выходом 26 умножителей, а выход блбка 30 обнаружителей ошибок через блок 31 формирователей импульсов коммутации соединен с первым входом блока 32 выдачи, второй вход которого соединен с выходом блока 24 сумматоров, а третий - через линию 3 7 3 адержки - с выходом второго коммутатора 17. Выход блока 32 выдачи является выходом приемной стороны системы.

Система работает следующим образом.

На первый вход вычитающего устройства 1 подается входной видеосигнал, представленный, например, параллельным восьмиразрядным двоичным кодом. В вычитающем устройстве 1 из входного сигнала вычитается задержанное в петле обратной связи,на пример, на период дискретизации (что соответствует одному элементу изображения), значение видеосигнала. Полученное в вычитающем устройстве 1 разностное значение двух соседних отсчетов квантуется в квантующем устройстве 2 по нелинейной шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения,значительно сократить число уровней квантования,Та например,при 256 уровнях квантования вхрдного видеосигнала достаточно 16 уровней при нелинейном квантовании разностного сигнала. Квантованное на 16 уровней значение разностного сигнала в квантующем устройстве 2 преобразуется в четырехразрядный код Грея для передачи по каналу связи.

Для выполнения арифметических операций в петле обратной связи в преобразователе 3 кодов код Грея преобразуется в восьмиразрядный двоичный

код. В сумматоре 5 происходит сложение текущего разностного значения и значения предыдущего отсчета, полученного после задержки в элементе 6 задержки.

На приемной стороне в сумматоре 12 выполняется аналогичная операция. Принятый разностный сигнал в коде Грея преобразуется в преобразователе 10 кода, в восьмиразрядный двоичный код, который .суммируется в сумматоре 12 со значением предыдущего отсчета видеосигнала, полученного с помощью элемента 13 задержки.

Вследствие того, что в системе с дифференциальной импульсно-кодовой |У1одуляцией по каналу связи передается разностный сигнал, ошибка в одном элементе изображения, возникающая из-за помех или искажений, будет распространяться при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на со седние элементы изображения, образуя так называемые треки ошибок.

Для уменьшения протяженности треков ошибок в петлю обратной связи на передающей и приемной сторонах введены два идентичных умножителя 7 и 14, Коэффициент умножения выбирается мен шим единицы и в этом случае искажения (треки ошибок) приобретают затухающий характер с максимумом в месте появления канальной ошибки. Трек оши ки затухает быстрее при уменьшении, коэффициента умножения. Однако при малых значениях коэффициента) умножения возрастгиот искажения видеосигна-ла. При коэффициенте умножения, равном О, 94-0, 97 (при практической реализации, например. 31/32) , нет заметного воздействия на качество восстановленного изображения, но при этом малозаметны только треки, обусловленные искажениями в младших разрядах восстановленного видеосигнала. Треки соответствующие искажению старших разрядов восстановленного видеосигнала, . подавляются неэффективно.

Для устранения треков, обу ловленных искажениями старших разрядов, используется фактор сильной корреляционной связи соседних элементов изображения. Для этого каждая строка элементов изображения разбивается на группы, содержащие определенное число элементов изображения. Последний элемент К31ЖДОЙ группы является контрольным, В контрольных точках, соответствунэдих последнему элементу изображения каждой группы, разностное значение видеосигнала не передается, а вместо негр с помощью кo мyтaтopa 8 в передаваемый сигнал подставляется абсолютное значение величины предыдущего отсчета видеосигнала, представленное четырьмя старшими разрядами.

На приемной стороне устройство 18 обнаружения ошибок в моменты времени соответствующие контрольным точкам, производит сравнение старших разрядов восстановленного и принятого отсчетов видеосигнала. Сравнение этих отсчетов в другие моменты времени не производится, что обеспечивается подачей на третий вход устройства 18 обнаружения ошибок управляющих импульсов от форг-шрозателя 20 управляющих импульсов.

Так как в контроль-Ной точке передается значение предыдущего отсчета видеосигнала, то при отсутствии ошибок при приеме данной группы элементов изображения, сравниваемые сигналы равны и на выходе устройства 18 обнаружения ошибок сигнал отсутствует. Если же при приеме одного из групы элементов изображения произошла ошибка в старшем разряде, то трек ошибки протянется до контрольной точки. Поэтому в результате сравнения значения неправильно восстановленного видеосигнала со значением контрольного отсчета.на выходе устройства. 18 обнаружения ошибок появится сигнал ошибки, который переключает переый коммутатор 16, в этом случае для устранения распространения искажений на элементы изображения, следующие за данной группой, при их восстановлении видеосигнала вместо ошибочно воастановленного значения в петлю обратной связи подставляется значение элемента изображения соседнего с последним элементом группы и расположенным на предыдущей строке, которое подается на вход коммутатора 16 со сдвигового регистра 15, обе.печивающего задержку относительно входа, равную числу элементов изображения в строке. Сигнал ошибки подается на формирователь 19 импульсов коммутации,который обеспечивает длительность импульса коммутации,равную длительности группы элементов изображения. Сформированный сигнал коммутации поступает на коммутатор 17,который пропускает на линию 37 задержки Вместо элементов изображения группы искаженной помехой группу элементов изображения, расположенных на предыдущей строке. Одновременно сигнал коммутации с формирователя 19 импульсов коммутации поступает на второй вход блока 28 обнаружения искаженных элементов изображения, на первый вхо которого через линию 33 задержки поступает искаженная группа элементов изображения. Время задержки сигнала в линиях 33-37 задержки равно длителности группы элементов изображения.

В блоке 28 обнаружения искаженных элементов изображения сравниваются разностные сигналы двух строк изображения. Если величина модуля разности двух сравниваемых сигналов превышает установленный порог, то сигнал из блока 28 обнаружения искаженных элементов изображенйя через дополнительный формирователь 29 управляющих импульсов поступает в блок 22 исправления ошибок. В блоке 22 исправления ошибок поврежденный элемент изображения ,представленный четырехразрядным кодом, преобразуется, например, в четыре различных кодовых комбинации, отличающихся от поврежденного/ элемента в одном из разрядов. Группа элементов изображения, разделенная на четыре потока в блоке 28 обнаружения искаженных элементов изображения поступает в блок 23 преобразователей кода, содержащий четыре преобразователя кода, идентичных преобразователю 10 кода. В блоке 24 сумматоров, содержащем четыре сумматора, 1идентичных сумматору 12, отсчеты разностного сигнала складываются с отсчетами восстановленного видеосигнал задержанными в блоке 25 элементов за держки и прошедшими через блок 26 умножителей и блок 27 коммутаторов.

С выхода блока 26 умножителей четыре восстановленных видеосигнала поступают в блок 30 обнаружителей ошибок, в котором в момент времени, соответствующий контрольной точке, каждое из четырех восстановленных значений видеосигнала сравнивается с контрольным значением. Если в блоке 22 исправления ошибок былаисправлена ошибка, а за время длительности группы других ошибок не произошло, то в трех из четырех обнаружителей ошибок блока 30 обнаружителей ошибок будет сформирован сигнал ошиб.ки, а в одном сигнал ошибки будет отсутствовать. С выхода блока 31 формирователей импульсы коммутации поступают в блок 32 выдачи, который содержит четыре линий задержки, идентичные линиям 33-37 задержки, и переключатель На линии задержки блока 32 выдачи поступает сигнал с выхода блока 24 сумматоров/ и, следовательно, к моменту выдачи импульсов коммутации блоком 31 формирователей импульсов коммутации в линиях задержки блока 32 выдачи будет содержаться четыре варианта восстановленного сигнала. Если один из четырех обнаружителей блока 30 обнаружителей ошибок не выдал сигнала ошибки, то переключатель блока 32 выдачи обеспечивает выдачу на выход приемной стороны системы восстановленного сигнала с выхода со ответствующей линии задержки блока вьвдачи. Если все обнаружители блока 30 обнаружителей ошибок выдали сигнал ошибки, то наВЫХОД выдается оиг.нал с выхода линии 37 задержки.

Таким образом, введение в известное устройство дополнительных блоков позволяет исправлять часть ошибок, возникающих при передаче-телевизионного сигнала и, следовательно, помехоустойчивость предлагаемой системы передачи телевизионного сигнала повышается.

Формула изобретения

Система передачи телевизионного сигнала с помощью дифференциальной импульсно-кодовой модуляции по авт. св. № 794774, отличающаяG я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала путем локализации и коррекции искаженных элементов изображения внутри ошибочной группы элементов изображения, в нее на приемной стороне введены последовательно соединенные дополнительный блок запрета блрк исправления ошибок, блок преобразователей кода, блок сумматоров, блок элементов задержки, блок умножителей и блок коммутаторов, выход которого соединен с другим входом блок сумматоров, а также блок обнаружения искаженных элементов изображения, дополнительный формирователь управ.ляю(Щих импульсов, блок обнаружителей 1 ошибок, блок формирователей импульсов коммутации, блок выдачи и линии задержки, причем вход приемной стороны системы через первую линию задержки соединен с первым входом дополнительного блока запрета, с первым входом блока обнаружения искаженных элементов изображения, выход которого соединен с первым входом дополнительного формирователя управляющих импульсов, и с первым входом блока обнаружителей ошибок, выход устройства обнаружения ошибок через вторую линию задержки соединен с вторым входом блока коммутаторов, третий вход которого через третью линию задержки соединен с первым выходом сдвигового регистра, второй вход блока обнаружения искаженных элементов изображения соединен с выходом формирователя импульсов коммутации, выход формирователя управляющих импульсов через четвертую линию задержки соединен с. вторым входом дополнительного блока запрета, с вторым входом дополнительного формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока исправления ошибок, с вторым входом блока обнаружителей ошибок, третий вход которого соединен с выходом блока умножителей, а выход блока обнаружителей сшибок через блок формирователей импульсов коммутации соединен с

первым входом блока выдачи, второй вход которого соединен с выходом блока сумматоров, а третий вход через . пятую линию задержки - с выходом второго коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 794774, кл. Н 04 N 7/18, 1979 (прототи.п)