Способ формирования телевизионного сигнала цветного изображения и устройство для его реализации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЕТЕЛЬСТБУ Н АВТОРСКОМ ать ес ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени электротехническийинститут связи(56) Заявка ФРГ Ь 2644574,кл. Н 04 И 9/04, 1978.Самойлов В.Ф., Хромой Б.П,Основы цветного телевидения, изд.Связь, 1982, с.20-37, 59-75, 112-117.Костюков Е,В., Марков А.Н, и др.Экспериментальная трехматричная камера ЦТ на ПЗС с числом элементов,801211892 580 х 532,-Техника кино и телевидения, 1981, Р 6, с. 30-37.Авторское свидетельство СССР У 1100754, кл, Н 04 Н 9702, 1981. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение может использов ся в телевизионных системах с применением твердотельных матричных преоб разователей свет-сигнал (МПСС). Об печиваются сужение полосы частот при передаче и увеличение числа элементов разрешения. Цветовой поток проецируют с помощью оптической системы 1 в плокость входа блока 2 диспения которого поступают сигналы отвторого формирователя 9.Последовательно с блоком 23 включен блок 24, на другие сигнальныевходы которого поступают последовательности задержанных опорных импульсов от блока 11, а на управляющие входы - сигналы управления отвторого формирователя 9. Особенности работы блока 24 определяютсяформулой восстановления отсутствующих импульсов, т.е. Формулой рядаТейлора (1,2).В блоке 24 из входных последовательностей импульсов выделяются сигналы составляющих Формулы ряда Тейлора для каждой точки восстановления элементов ТВ сигнала с помощьюпараллельно включенных коммутаторов, которые в соответствии с сигналами управления пропускают заданные составляющие формулы ряда Тейлора необходимой амплитуды и суммируются пруг с другом,Ввиду погрешностей восстановления амплитуда восстановленных импульсов в соответствующих последовательностях, полученных в блоке24, может превышать максимальновозможную или опускаться киже минимально возможной амплитуды.Для устранения указанных погрешностей восстановления, ограниченные по амплитудам последовательности импульсов промежуточных восстановлений, поступают в блоке 25на элементы установления веса -амплитудные модуляторы, которыеуправляются сигналами второго формирователя 9.Несмотря на идентичность общегопостроения блоки 13 и 16 в конкретных случаях могут отличаться алгоритмом работы и параметрами сигналов управления, Причем блок 13 обычно управляется сигналами, которыекратны по частоте следования частоте элементов ТВ сигнала, а блок 16частоте кадров.Сигналы с выходов блоков 13 и 16поступают на входы первого 14 и второго сумматоров 17, На другие входыкоторых поступают последовательности опорных групп импульсов. Причемв первом сумматоре 14 суммируетсявсе последовательности импульсов,восстановленные в пределах кадрас опорными группами импульсов, сформированными в блоке 12, а во втоО 25 30 35 40 45 50 55 ром сумматоре 17 с опорными группами импульсов суммируются все последователькости импульсов, восстановленные в пределах последовательности кадров. На выходах сумматоров 14 и 17 формируются восстановленные сигналы кадров и последовательности . кадров каждого из основных цветов с полным числом элементов, которые поступают на первый 15 и второй 18 блоки амплитудного ограничения и весового усиления, По принципу действия блоки 15 и 18 подобны блоку 25 и предназначены для ограничения максимального и минимального уровкя амплитуд, а также весового перераспределения уровня восстановленных сигналов при их последующем суммировании в соответствии с изменениями сигналов управления, поступающих отвторого Формирователя 9, Восстановленные в пределах кадров и в пределах последовательности кадров и ограниченные по амплитудам сигналы основных цветов суммируются в третьемсумматоре 19,Суммарные восстановленные сигналыосновных цветов ограничиваются помаксимальной и минимальной амплитудам в блоке 20. В блоке 21 сформи -рованкые сигналы основных цветовдемодулируются - декодируются и при -водятся к необходимому виду,На вход блока 26 с выхода блока 8поступает общий сигнал передачи, изкоторого выделяются сигналы опознавания и синхронизации и Формируютсясигналы управления, которые поступают на блоки 10 - 1315,16, 18, 21, 27.На второй и третий входы блока 26поступают сигналы от блока 27, который предназначен для контроля приемкой части устройства. Сигналы контроля вырабатываются в блоке 26 ипоступают на блоки 10 и 27. Сигналконтроля представляет собой последовательность тест-сигналов, позволяющих проконтролировать правильностьработы приемной части устройства. Длятаких сигналов заранее известны параметры промежуточных для их восстановления сигналов в блоках 13,14,16,17,21. Сог,:оставлением в блоке 27 полу -ченного випа входных перечисленныхсигналов с номинальными эталоннымисигналами определяется правильностьраб.ты всей приемной части устройства и локализируется место неисправности,2 О 1211892 20л253035 1911 аиболее простым вариантом реализации блока 27 является вариант,когда все весовые коэффициенты процесса восстановления устанавливаютсяпостоянными вне зависимости от те 95кущих параметров, соответствующихданным сообщениям, При этом лишьучитывается общий характер всегоансамбля сообщений. При передаче,,например, сообщений с большей динамикой во времени (в последовательности кадров) увеличивают величину весового коэффициента для сигнала, восстановленного в пределах кадра и,наоборот, при передаче сообщений со15значительным количество мелких деталей в пространстве кадра преимущество следует отдавать сигналу, восстановленному в пределах последовательности кадров,Более сложным вариантом реализации блока 27 является вариант с динамической перестройкой весовыхкоэффициентов, при котором осуществляется выделение сигналов огибающих импульсных последовательностей,их дифференцирование и детектирование. Сигналы, полученные в результате детектирования, поступают наблок 26 в качестве сигналов перестройки блока 26 для изменения сигналов управления весовыми коэффициентами приемной части устройства. Формула изобретения 1. Способ формирования телевизионного (ТВ) сигнала цветного изображения, основанный на двумерной дискретизации исходного светового потока с числом элементов дискрети зации в о раз большим числа фоточувствительных элементов матричного преобразователя свет-сигнал (МПСС), поочередном периодическом проецировании дискретных элементов 45 светового потока на фоточувствительные элементы МПСС, поэлементном периодическом считывании сигнала с МПСС в виде последовательностей импульсов в течение кадра, кодирова нй полученных последовательностей импульсов, передаче и декодировании переданного сигнала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сужения полосы частот при передаче и 55 увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных изображений, при поочередном периодическом проецировании дискретных элементов светового потока двумернодискретизированный исходный световой поток разделяют на составляющиеосновных цветов, каждую из которыхповторно двумерно-дискретизируют наразделенные в пространстве последовательности чередующихся групп смежных элементов дискретизации, причемчисло МПСС равно числу составляющихосновных цветов, а число светочувствительных элементов МПСС равно общему числу элементов соответствующейиз последовательностей чередующихся в пространстве групп смежных элементов дискретизации, каждую из которыхпроецируют во времени разделенными группами смежных кадров с периодомпроецирования групп, равным отношению общего числа эементов дискретизации отдельной составляющей светового потока к числу элементов МПСС,при декодировании переданный сигналразделяют на сигналы импульсов каждого из основных цветов, которые многократно и последовательно задерживают на интервалы времени, кратныепо длительностям половинам периодовследования кадров, строк и элементов в формируемых ТВ сигналах основных цветов, формируют из задержанныхпоследовательностей импульсов опорные группы импульсов каждого из основных цветов, положение и интервалыво времени между которыми устанавливают в пределах Формируемых сигналовотдельных кадров и последовательности сигналов кадров в пространстве иво времени соответствующими первоначальному положению дискретных элементов составляющих светового потока при проецировании, раздельно формируют импульсы, амплитуды которыхпропорциональны величинам составляющих формулы ряда Тейлора, из полученных импульсов восстанавливаютотсутствующие в пределах ТВ кадрапромежуточные импульсы и одновременно восстанавливают ТВ сигнал отсутствующих в последовательности кадров промежуточных импульсов по формуле ряда Тейлора, амплитуды промежуточных импульсов восстановленияограничивают по максимальному иминимальному уровню и суммируют свесовыми коэффициентами, общую суммукоторых при выполнении каждого изсуммирований устанавливают равнойединице, причем при каждом суммирова 1211892 2250 нии отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают обратно пропорциональными протяженности интервалов времени между опорнымии отсутствующими импульсами в пределах кадра и последовательности кадров, кроме того, относительные величины весовых коэффициентов, суммирований изменяют обратно пропорциональноизмейениям модуля амплитуды сигналов 10огибающих, соответствующих первым иболее высоким по порядку составляющим формул ряда Тейлора, амплитудывосстановленных отсутствующих;отсчетов ограничивают по максимальному и минимальному уровню, каждуюиз восстановленных последовательностей отсутствующих отсчетов суммируютс соответствующей последовательностьюопорных отсчетов, а затем суммируют 20восстановленные в пределах ТВ кадрапоследовательности отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов для каждого из основных цветов с весовыми коэф 1 фициентами, общую сумму которых усцанавливают равной единице, при этомотносительные величины весовых коэффициентов суммирования изменяют обратнопропорционально изменениям модуляамплитуды импульсов последовательностей, соответствующих для каждогоиз суммируемых сигналов первым идругим более высоким составляющимформулы ряда Тейлора, ограничиваютьо максимальному и минимальномууровню амплитуд общие восстановленные сигналы последовательностейотсчетов каждого из основных цветов,из которых формируют ТВ сигналы40основных цветов.2, Способ по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что для формирования ТВ сигнала подвижных объектов, при суммировании восстановленных в пределах ТВ кадра последова 45тельностей отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов, соответствующийвосстановленной в пределах ТВ кадрапоследовательности отсчетов длякаждого из основных цветов весовойкоэффициент устанавлиют по величинеот 0,7 до 1, а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов;весовой,коэффициент устанавливают по величине от 0,3 до О, для формированияТВ сигнала малоподвижных объектов соответствую 1 цнй восстановленной в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов для каждого нз основных цветов весовой коэФфициент устанавливают по величине от И,З да О а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов весовой коэффнциеят устанавливают по величине от О, до 1,3, Устройство для формирования телевизионного сигнала цветного изображения, содержащее оптическую систему, последовательно соединенные блок двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования, блок метричных преобразователей свет-сигнал, блок формирования и кодирования сигналов н видеотракт, первый формирователь сигналов синхронизации и управления, первые и вторые выходы которого соединены с входами управления блока матричных преобразователей свет-сигнал и блока Формирования и кодирования сигналов соответственно, при этом выход видеотракта соединен с первым входом второго Формирователя сигналов синхронизации и управления, первые выходы и вторые входы которого соединены с вторыми входами и вторыми выходами блока декодирования сигналов, отличающееся тем, что на передающей стороне введены блок относительных перемещений, входы управления которого соединены с третьнмн выходами первого Формирователя сигналов синхронизации и управления, и блок дискретно-оптического расщепления, который включен между выходом оптической системы и входами блока двумерно-.оптической дискретизации и оптического согласования, при этом первые, вторые, третьи и четвертые выходы блока относительных перемещений соединены с входами перемещений оптической системы, блока дискретно-оптического расщепления, блока двумерно-оптической дискрети.зации и оптического согласования и блока матричных преобразователей свет-сигнал, на приемной стороне между выходом видеотракта и входом блока декодирования сигналов введены последовательно соединенные блок разделения кодированных сигналов, блок задержки и распределения последовательностей импульсов, блок восстзчовления импульсов сигнала кадра, первый сумматор, первый блок амплитуд 1211892ного ограничения и весового усиления, третий сумматор и блок амплитудного ограничения, причем между вторымвыходом блока задержки и распределения последовательностей импульсов ивторым входом третьего сумматоравведены последовательно соединенныеблок восстановления импульсов сигнала последовательности кадров, второйсумматор и второй блок амплитудного 10ограничения и весового усиления,кроме того, третий выход блока задержки и распределения последовательностей импульсов соединен через введенный формирователь опорных групп 15импульсов с вторыми входами первогои второго сумматоров и третьими входами второго формирователя сигналовсинхронизации и управления, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго сумматоров и блоков восстановления импульсов сигнала кадра и последовательности кадров соответственно, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого соединены с входами управления блока разделения кодированных сигналов, формирователя опорных групп импульсов, блоков восстановления импульсов сигнала кадра и последовательности кадров, первого и второго блоков амплитудного ограничения и весового усиления и блока задержки и распределения последовательностей импульсов соответствен но1211892 1 п п 1 пг пЮ пЕ п 5 пб п 7 пВ п 9 и 1 п 2 п 5 п 1 и 5 и б и 7 и В и У и и+1 и+Я и 5 и+И и+У пфб и+7 пфд ф пф 1 и и+1 и+2 и+3 и+и+5 и+б и+ 7 пфВ Х ии 6 и 1 и и 1 и+2 и 3 пМ и+5 и Б и+7 7 иии и+1 и+2 М и+9 п+5 пфб и+ 7 д и-Я ии и 1 М пфЪ и+Ь и+5 и+б и 7 У иии и 1 и 2 п+5 и Ф и 5 иб Ю ппли и+1 Рф 2 и+У и+М и+У и+6 11 и-д и-Я ии п 1 и 2 пВ п М и 5 и б 12 ии-Я ии и 1 и+2 и Ь иФ и+5 15 и-И ии-Г ии и 1 и+Я и 5 и М и 5 и+1 и+5 и и+1 и+2 и+3 1 фи-г ип 1 п 2 и 3 и+1 и+5 и+б и+ 7 и+В и+6 и+7// / / 7 11 и п 1 ФОЕ. Б ИИПИ Заказ б 51 624 Подписн Т Патент",ул.Проектная,Филиал и п и+7 пВ пМ пб пб п 7 пд п 3 г1211892 кретно-оптического расщепления. Вэтом блоке осуществляют разделениецветового потока на составляющие основных цветов и их дискретизацию наидентичные по форме ячейки пропускания (ЯП) светового потока (СП). Затем осуществляют проецирование наблок 3 двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования,где происходит дискретизация в пределах ЯП на,соответствующие группысмежных элементов дискретизации СПи сопряжение выходов блока 3 сосветочувствительными элементамиблока 4 МПСС. Число МПСС в блоке 4 равно числу составляющих основныхцветов. Число светочувствительныхэлементов в МПСС равно общему числуэлементов в группах смежных элементов дискретизации. Последовательность импульсов с МПСС кодируют вблоке 5 формирования и кодированияБлок 7 относительных перемещенийобеспечивает изменение координат ичередование ЯП составляющей СП последовательно, а ЯП каждой из составляющих СП - со смещением в четных (нечетных) полосах чередования.Кодированные сигналы передают повидеотракту 8. При приеме их разделяют в блоке 10 разделения кодиИзобретение относится к области прикладного и вещательного телевидения и может быть использовано при реализации телевизионных (ТВ) систем с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (МПСС).Цель изобретения - сужение полосы частот при передаче и увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных иэображений .На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования ТВ сигнала цветного иэображения; на фиг. 2 (а - г) варианты распределения элементов составляющих основных цветов в пределах кадра при дискретно-оптическом расрованных сигналов на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов. Эти последовательности задерживают в блоке 11 задержки и распределения последовательностей импульсов и направляют задержанные и незадержанные импульсы наформирователь 12 опорных групп импульсов (для получения опорных сигналов для каждого из основных цветов)и на блоки (13) восстановления импульсов сигнала кадров и (16) восстановления импульсов сигнала последовательности кадров, Опорные сигналы ивосстановленные в блоках 13 и 16 импульсы суммируют в соответствующих сумматорах 14 и 17, органичивают по уровням в соответствующих блоках 15, 18 амплитудного ограничения и весового усиления и объединяют с определенными весовыми коэффициентами для каждого из основных цветов в сумматоре 19. Общую последовательность сигналов ограничивают в блоке 20 амплитудного ограничения и формируют сигналы основных цветов в блоке 21 декодирования сигналов. Формирователи 6 и 9 сигналов синхронизации управляют работой блоков.2 с.п, ф - лы , 1 з.п, ф - лы 6 ил,щеплении светового потока; нафиг. 3 - вариант распределения элементов составляющей основных цветовв пределах кадра и последовательности кадров; на фиг. 4 (а - б)диаграммы задержки импульсов при восстановлении элементов ТВ сигнала впределах кадра и последовательностикадров; на фиг, 5 и 6 - структурные 1 О электрические схемы отдельных блоковустройства.Сущность способа формирования ТВсигнала цветного изображения заключается в следующем. Исходный цвето вой поток разделяют при проецировании на составляющие основных цветов.,Каждую из разделенных составляющихсветового потока предварительно дискретизируют в плоскости, ортогональ1211892 3ной оси проецирования, на идентичные 1 по форме ячейки пропускания светового потока. Затем дополнительно дискретизируют в пределах и за пределами полученных ячеек пропускания каждую5 из составляющих светового потока на соответствующие группы смежных элементов дискретизации светового потока. При этом общее число элементов дискретизации каждой из составляющих светового потока в ячейках пропускания и прерывания устанавливают в и раз большим числа светочувствительных элементов соответствующих МПСС. Число же элементов дискретизации в участках пропускания устанавливают равным числу светочувствительных элементов соответствующего МПСС. Ячейки пропускания составляющей светового потока последовательно чередуют в полосах, расположенных на плоскости дискретизации вдоль фиксированных параллельных линий, соединяющих центры смежных элементов составляющих светового потока. Ячейки пропускания каждой из составляющих светового потока смещают в четных (нечетных) полосах чередования вдоль соответствующих полос на интервал, кратный половине диаметра элемента30 дискретизации соответствующей составляющей светового потока (фиг, 2) .Относительные в плоскости дискретизации координаты ячеек пропускания составляющих светового потока периодически изменяют во временис частотой изменений относительныхкоординат . При этом частоту изменений относительных координат выбирают по величине, равной результатуот деления частоты последовательныхсчитываний сигналов смежных кадровв датчиках ТВ сигналов на целоечисло. Ячейки пропускания каждойсоставляющей светового потока периодически возвращают в положение сисходными относительными координатами, а частоту вращения ячеек вположение с исходными относительными координатами устанавливают повеличине, равной результату от деления частоты изменения относительныхкоординат на целое число. Причемячейки пропускания фиксируют в каждом из положений с различными относительными координатами в течение 55интервала времени, кратного длительности кадра, а в каждый текущий момент времени равномерно распределяют и проецируют на светочувствительные элементы соответствующей МПСС лишь группы элементов дискретизации каждой составляющей светового потока, совпадающие с положением ячеек пропускания. Соответственно этому периодически считывают с МПСС преобразованные сигналы кадров с уменьшенным числом элементов, а считывание сигналов, соответствующих одним и тем же координатам ячеек пропускания, реализуют группами смежных во времени кадров,Считанные ТВ сигналы последовательных кадров кодируют и передают поканалу связи кодированными импульсами,каждый из которых соответствует отдельным элементам дискретизации соответствующей составляющей световога потока,Переданные кодированные импульсыразделяют при приеме на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов.Каждый из разделенных сигналовпредставляет собой результат преобразования при передаче дискретизированных по группам элементов составляющих основных цветов в сигнал,соответствующий равномерному в простг.ранстве МПСС распределению элементовгрупп при проецировании,Разделенные сигналы подвергаютпри приеме обратному преобразованиюк виду, соответствующему исходному,по группам, распределению дискретизированных элементов составляющих основных цветов. Одновременно восстанавливают и отсутствующие элементысигналов, попавшие при проецированиисооответствующих составляющих основных цветов за пределы ячеек пропускания. Для этого разделенные импульсы параллельно задерживают в последовательности кадров на целое числоинтервалов времени, кратных по длительности половине периода следования кадров в формируемых ТВ сигналах основных цветов. Незадержанныеи полученные задержанные в последовательности кадров импульсы параллельно задерживают в последовательностигстрок на целое число интервалов времени, кратных по длительности половине периода следования строк в формируемых ТВ сигналах основных цветов,Незадержанные и полученные задержанные в последовательностях кадров истрок импульсы параллельно задержи 12118921 О В связи с этим опорные ТВ сигналы в пределах каждого кадра сос.тоят из расположенных через определенный период групп смежных (в пределах строк и от строки к строке) элементов ТВ сигнала, а в последовательности кадров - из расположенных через определенный период групп кадров ТВ сигнала, отражающих межкадровые изменения сигналов для одних вают в пределах строк на целое число интервалов времени, кратных по длительностям половине периода следования элементов в формируемых ТВ5 сигналах основных цветов.Задержкой многократно совмещают во времени все импульсы смежных групп, которые совместно используются при дальнейшем восстановлении отсутствующих импульсов в пределах кадра и в последовательности кадровНа фиг. 4 ю, в частности, представлен вариант задержки в пределах строки с многократным смещением (за держкой) исходной последовательности д - и + 9 импульсов, обеспечивающих необходимое многократное совпадение во времени импульсов смежных групп (пары импульсов: п, п, п, п+1; и+2, и+3; и+4, и+5 и т.д.)На фиг, 4 Е представлен другой вариант реализации задержки с предварительным разделением переданных импульсов групп на четные и нечет ные импульсы строки, совмещением разделенных импульсов смежных групп во времени и с многократным периодическим повторением совмещенных импульсов в заданных интервалах времени и с заданным периодом.Из полученных (задержанных) последовательностей импульсов и формируют в пределах.и в последовательности строк опорные группы задер 35 жанных импульсов ТВ сигналов каждого из основных цветов (14 на фиг.40, 11 на фиг. 4 о).Структура сформированных опорных ТВ сигналов в пределах кадра полностью соответствует дискретиэированным на ячейки пропускания составляющим основных цветов в плоскости дискретизации. Структура опорных ТВ сигналов в последовательности кадров определяется, кроме того, и характером считывания сигналов в ИПСС.и тех же (в пределах сигнала кадра)групп элементов ТВ сигнала,Некоторые из возможных распределений элементов составляющих светового потока (обозначены цифрами 1-3),опорных групп элементов в системекоординат рТ , пТ (р, п = 1,2,3,Т , Тэ (Ус, Х) - период следования Тс строк и элементов Т ТВ сигнала) упрощенно показаны на фиг. 2.Восстановление одних и тех жеимпульсов ТВ сигнала, соответствующих отсутствующим между переданными группами элементам, реализуют независимо в пределах и в последовательности кадров с применением специальных многочленов, обеспечивающих регенерацию отсутствующих отрезков функции по ее переданным значениям (участкам),Одним из вариантов такого восстановления является восстановление поформуле ряда Тейлора, - .,с К-. огде ; (1) -значение функции ТВ сигнала и производных функции в точке с= со(,) ( )+1 ( ) Ос + 1) Нсостаточный член формулы ряда Тейлора (с лежит в интервале С, - с).Необходимые составляющие формулы ряда Тейлора находят по переданным группам элементов ТВ сигнала в пределах и в последовательности кадров,Независимые промежуточные восстановления каждого отсутствующего элемента ТВ сигнала по формуле ряда Тейлора осуществляют при к=1.2 с использованием различных групп элементов ТВ сигнала в пределах каждого сигнала кадра и сигналов последовательности кадров. Направления промежуточных восстановлений отсутствующего элемента зависят в каждом конкретном случае от выбранного варианта распределения элементов в пределах кадра и в последовательности кадров.Для представленных вариантов распределения (фиг. 2 и 3) направления восстановления отсутствующих элементов отмечены стрелками.На фиг. 2 8 и г показаны направления восстановления отсутствующихэлементов ячеек прерывания в пределах кадра по переданным группамэлементов сигнала первой (К=О) составляющей.На фиг. 2 5 отмечены направленияпромежуточного восстановления в пределах кадра опорных отсутствующихимпульсов в группах. Каждая группапри промежуточном восстановлениипреобразуется в группу из четырехэлементов и уже в таком дополненномвиде используется для дальнейшеговосстановления отсутствующих импульсов.На фиг. 3 показаны направлениянезависимых восстановлений с использованием групп элементов (импульсов)в пределах кадра и в последовательности кадров. Здесь и Т - ось последовательности кадров, а каждыйкадр - плоскость, совпадающая с элементами в торцах прямоугольников,р ТэТс - отдельная строка впределах кадра, Построение выполненодля группы отсутствующих элементовпятого кадра, которые отмечены перечеркнутыми точками,В результате восстанов : .я имеют несколько восстановленных промежуточных значений амплитуды импульсов, соответствующих каждому отсутствующему элементу ТВ сигнала. Значительная скважность передачи групп элементов при этом сопровождается увеличением погрешности восстановления. Соответ 1 ственно отдельное значение амплитуды импульса промежуточного восстановления данного элемента может превысить максимально возможную амплитуду ТВ сигнала или стать меньше минимально возможной амплитуды. Устранение подобного типа искажений достигают введением соответствующего амплитудного ограничения восстановленных ТВ сигналов. Уменьшение погрешности восстановления достигается также путем весового усреднения независимо полученных промежуточных значений ТВ сигнала, соответствующих одному и тому же отсутствующему элементу ТВ сигнала, за счет изменения коэффициентов весового усреднения при этом учитывается тот факт, что погрешность восстановления растет с увеличением амплитуды производных в формуле ряда Тейлора и с увеличениемрасстояния (вдоль направления восстановления) между восстанавливаемым иопорными элементами. Поэтому общуюсумму весовых коэффициентов при вы полнении каждого из суммирований устанавливают равной единице, а отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают обратно пропорциональным протяженности интер- ,1 О валов в пределах кадра и последовательности кадров между опорными иотсутствующими импульсами. Крометого, относительные величины весовых коэффициентов суммирований изме няют обратно пропорционально изменениям модуля амплитуды сигналовогибающих, соответствующим первыми более высоким по порядку составляющим формулы ряда Тейлора. Восстанов ленные в пределах сигнала кадрагруппы элементов ТВ сигнала суммируют с опорными группами элементов.Аналогичное суммирование реализуюти в последовательности кадров. При 25 этом получают две независимо вос 30 35 40 45 50 становленные последовательности одних и тех же элементов ТВ сигнала,которые подвергают аналогичным раздельному амплитудному ограничениюи весовому усреднению. Полученныйобщий сигнал последовательностиэлементов ограничивают по минимальному и максимальному уровню амплитуди демодулируют. Демодулированныесигналы каждой из составляющих ииспользуют для формирования сигналов основных цветов,Формирование сигналов от слабоизменяющихся (малоподвижных) ибыстроизменяющихся (подвижных) вовремени объектов осуществляют сфиксированными по диапазону величин коэффициентами весового суммирования, восстановленных в пределах сигнала кадра и сигнала последовательности кадров последовательностей кодированных импульсовТВ сигналов. При этом уменьшаетсявлияние на качество восстановленияпереходных процессов, обусловленныхрезкими изменениями во времени величин весовых коэффициентов усреднения. Устройство формирования ТВ сигнала цветного изображения при передаче и приеме (фиг. 1) содержит оптическую систему 1, блок 2 дискретно-оптического расщепления, блок 3 двумернооптической дискретизации и оптическо 121189215 20 25 30 го согласования, блок 4 матричных преобразователей свет-сигнал, блок 5формирования и кодирования сигналов,первый формирователь 6 сигналов синхронизации и управления, блок 7 относительных перемещений, видеотракт 8,второй формирователь 9 сигналов синхронизации и управления, блок 10разделения кодированных сигналов,блок 11 задержки и распределения последовательностей импульсов, формирователь 12 опорных групп импульсов,блок 13 восстановления импульсовсигнала кадра, первый сумматор 14,первый блок 15 амплитудного ограничения и весового усиления, блок 16 восстановления импульсов сигнала последовательности кадров, второй сумматор 17, второй блок 18 амплитудногоограничения и весового усиления,третий сумматор 19, блок 20 амплитудного ограничения и блок 21 декодирования сигналов.Блок 13 восстановления импульсовсигнала кадра (блок 16 восстановления импульсов сигнала последовательности кадров, (фиг. 5 о ) содержитформирователь 22 промежуточных импульсов составляющих, блок 23 весового усиления и распределения импульсов, блок 24 многократного восстановления импульсов и блок 25 ограниче.ния и весового усиления восстановленных импульсов.Второй формирователь 9 сигналовсинхронизации и управлени (фиг, 6)содержит блок 26 селекции и формирования сигналов управления и блок27 контроля и перестройки.,Устройство работает следующим ,сбразом.Световой поток от объекта наблюдения поступает на вход оптической системы 1, где происходят периодические во времени дискретные смещения оси проецирования светового потока с частотой изменений относительных координат. Преобразованный световой поток поступает (проецируется)в плоскость входа блока 2, который осуществляет дискретное в пространстве оптическое разделение светового потока на составляющие основных цветов (яркости), которые далее проецируют в плоскость входа блока 3. Необходимое разделение осуществляет 1 ся с помощью мозаичных (линейных, полосчатых, штриховых) светофильтров. 35 40 45 50 55 Возможны ра зличные варианты реали - зации блока 2, Одним из них является вариант с разделением по пространству светового потока блоков 2 и 3, При этом блок 2 может выполняться в виде тонкой прозрачной пластины с нанесенными на ее поверхность ячейками светофильтра, которыми отфильтровываются составляющие (фиг, 2, позиции 1-3), светового потока, соответствующие основным цветам, Отфильтровывающая ячейка .каждого основного цвета охватывает целое число дискретных элементов в плоскости входа блока 3.Возможны также различные варианты чередования ячеек основных цветов с эквивалентными (фиг, 2 Е и г) и неэквивалентными (фиг. 2 6) в плоскости светофильтра условиями отфильтровки трех основных цветов.В первом случае ячейка каждого основного цвета состоит из одинакового числа дискретных элементов, Расположение ячеек в смежньгх (по вертикали и горизонтали) полосах светофильтра является симметричным. Во втором случае составляющие основных цветов отфильтровываются ячейками с неодинаковым числом дискретныхэлементов. Первый (1) из основныхцветов может, например, отфильтровываться ячейками с большим числом элементов по сравнению со вторым (2) и третьим (3) основными цветами (фиг, 2), Этим соответственно обеспечивается и восстановление и формирование видеосигнала (ТВ изображение) первого (1) из основных цветов с более высоким качеством по сравнению с видеосигналами, соответствующими второму (2) и третьему (3) основным цветам.Варианты с эквивалентными и неэквивалентыми в плоскости светофильт - ра условиями оптической отфильтровки трех основных цветов (1-3) в пространстве растра могут отличаться, кроме того, и общим числом ячеек,Блок 3 выполнен в виде дискретного световода, общее число свето- проводов которого должно обеспечивать заданную пространственную четкость сформированных изображений основных цветов. При этом необходимо обеспечить совпадение дискретных элементов каждой ячейки светофильтс входами соответствующих отдельных светопроводов световода.10 15 20 25 30 35 40 45 Блоки 2 и 3 могут быть реализованы и с совмещением плоскостей светофильтра и дискретного световода,ячейки светофильтра непосредственнонаносят на плоскость входа дискретного световода, что значительноупрощает решение задачи совмещенияячеек светофильтра с соответствующими светопроводами дискретного световода. Однако при этом необходимыево времени изменения относительнокоординат ячеек светофильтра могутбыть выполнены лишь путем изменениякоординат световода и, следовательно, сопутствующего изменения координат других жестко связанных со светоподом элементов устройства.В блоке 3 осуществляют преобразование общего дискретного световодав разделенные дискретные световодыосновных цветов, каждый из которыхобъединяет светопроводы одного и того же основного цвета. Число светопров одов в каждом из разделенных дискре тных световодов равно числу светопрово-.дов соответствующего первичного цветав общем дискретном световоде и, следова -тельно, равно числу элементов ячеек мозаичного светофильтра, соответствующего данному первичному цвету. Кроме того,в блоке 3 осуществляютпространственнооптическое сопряжение отдельных светопроводов каждого из разделенныхсветоводов со светочувствительнымиэлементами соответствующего МПСС блока 4 матричных преобразователейсвет-сигнал. При этом наиболее простым вариантом реализации сопряжения;выходов блока 3 со светочувствитель;ными элементами МПСС является вариант с предварительным оптическимувеличением масштаба светочувствительных элементов МПСС, что в конечном итоге обеспечивает необходимую точность сопряжения,Увеличение масштаба может бытьосуществлено, например, путемреализации оптического входа МПССв виде планшайбы, состоящей издискретных фоконов, число которыхболее чем в два раза превышает числоэлементов МПСС.Таким образом, в пределах чередующихся дискретных пространственныхзон каждый из основных цветов светового потока отфильтровывается ячейками мозаичного светофильра. Пространственные зоны фильтрации каждогоосновного цвета охватывают в плоскости входов дискретного световода целое число светопроводов, Далее светопроводы общего световода, соответствующие каждому из отфильтрованных основных цветов, разделяются и объединяются в отдельные дискретные световоды основных цветов, выходы отдельных светопроводов каждого из которых раздельно проецируют на светочувствительные элементы соответствующей МПСС.Число элементов каждого основного цвета, отфильтрованных ячейками светофильтра и сопряженных со светочувствительными элементами МПСС, в целое число раэ меньше общего числа анализируемых элементов светового потока и определяет необходимое число элементов МПСС, используемых в блоке 4, Уменьшение числа анализируемых элементов светового потока каждого иэ основных цветов приводит вданном случае к соответствующему сокращению полосы частот видеосигналана выходах блока 4.В блоке 5 формирования и кодирования сигналов сигналы основных цветов преобразуются в общий сигнал передачи, например, с помощью элементов формирования общего цифровогосигнала,Блоки 4 и 5 управляются сигналами первого формирователя 6 сигналовсинхронизации и управления, которыепоступают также на блок , которыйосуществляет периодические измененияво времени относительных в плоскости сечения исходного светового потока координат ячеек светофильтра счастотой изменений относительныхкоординат. Блок 7 воздействует наоптическую систему 1 и блоки 2-4. Воптической системе 1 реализуютсяпериодические во времени дискретныесмещения оси проецирования светового потока по заданной в плоскостиортогональной продольной оси светового потока, замкнутой траектории,Подобное смещение может быть реализовано на основе использования, например, элементов оптико-механического сканирования, осуществляемых с применением специальных многофазных электромагнитов, а также на основе использования пьезоэффекта.В передающей части устройства,кроме того, предусмотрена возможность осуществления периодических вов плоскости сечения исходого свегового потока коорДинат блока 2, В варианте реализации блока 2 с совмещением плоскостей светс)фильтра и дискретного световода, аналогичыммм щениям должны подвергаться блоки 3 и 4. Смещение, например, в оптической системе 1 может осуществляться в одном из направлений, а в блоке 2- в другом, При этом упрощается реализация сложных в плоскости сеченияисходноО светового потока траекто - рий изменения относительных координат ячеек светофильтра.В варианте реализации 6.1 са 2 с разделением плоскостей светофильтра и дискретного снетовода смещениям может подвергаться лишь светофильтр. Особенностью данного варианта является периодическое проецированне потока каждого основного цвета на различные МПСС блока 4, Соответственно общие сигналы основных цветов в таком случае состоят иэ чередукццихся сигналов групп кадровкаждого основного цвета. Общий сигнал передачи, сформированный в блоке 5, содержит сигналы основных цветов, сигналы синхронизации и сигналыопознавания сигналов основных цветов.С выхода видеотракта 8 переданный сигнал параллельно поступает в приемной части устройства на второй формировате.ь 9 и на блок 10. Второй Формирователь 9 осуществляет выделение сигналов синхронизации и Опознавания, в соответствии с которыми в нем Формируются сигналы управления, необ - ходимые цля функционирования приемной части устройства.Общий сигнал передачи в блоке 10 р;эделяют на сигналы основньгх цветов с помощью сигналов управления иэ вто -рого формирователя 9,1 азделеиные сигналы основных цветов поступают на сигнальные входыблока 11, который можно реализоватьв цифровом, цифроаналоговом и аналогсвом вариантах. Однако по Основным характеристикам аналоговые варианты реализации блока 11 значительно уступают цифровым.В блоке 11 осуществляется задержка последовательности импульсов сигналов основных цветов, а также прецизионная регулировка времени задержки и параллельное распределение задержанных сигналов по соответствующим выходам блока. Наряду с задержан 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 111)11 и 1 1 вых);11 х с О 1 ок аис.1 Г мс с. т О и 1 с:за;1 е)жаиые носс;Ов:те 1 с)си импу;1 ьсон с)сновных цветс)11. Регулировкой задержки при этом оосспечивается прецизионное выравнивание и установление времени задержки рабочих сигналов в независимых каналах формирования сигналов приемной части устройства.По существу блок 11 представляет собой многокаскадную линию задержки, состоящую из последовательно включенных линий задержки с отводами и элементов параллельного распределения сигналов.Конкретное построение такой линии задержки определяется структурой светофильтра, использованного в устройстве. Одним из простейших в этом отношении вариантов является светофильтр, ячейки которого выполнены в виде горизонтальг 1 х полос. Отдельный каскад линии задержки представляет собоИ в данном случае последовательно соединенные линию задержки на время, равное половине длительности кадра, и многоотводную линию задержки на соответствующее число строк. ,Последовательным соединением таких каскадов реализуется необходимый блок задержки. В более сложных случаях к отводам каскада рассмотренной линии задержки подключают линии задержки с отводами на интервалы времени, кратные половине периода следования элементов. При необходимостипрецизионная регулировка времени задержки обеспечивается в блоке 11подклю .ением к соответствующим отводам многокаскадной линии задержкилиний задержки, обеспечивающих,например, за счет переключения отводоврегулировку времени задержки с точностью долей длительности элемента.Задержанные последовательности импульсов преобразуют в блоке 12 вгруппы опорных импульсов. Преобразование заключается в перераспределении в пределах кадра и последовательности кадров периодических последовательностей импульсов в последовательности групп импульсов элементов ТВ сигнала, распределениекоторых в пределах кадра и последовательности кадров полностью определяется возможными положениями соответствующих ячеек пропускания приПРОЕЦИРОВанИИ кажДой ИЭ СОСтавлЯЮЩихсветового потока ,Фиг. 3). В резуль1211 Вчпос )едовательости кадров, строк и в пределах строк формируются группы импульсов (14 на фиг, 4 ) и 11 ца фиг. 4 о), Блок 12 представляет собой, таким образом, блок мультиплексирования последовательностей импульсов.Одни и те же отсутствующие в пределах кадра и последовательности кадров элементы ТВ сигнала многократно и независимо восстанавливаются в блоках 13 и 16 внутри кадра и в последовательности кадров соответственно по формуле ряда Тейлора (11,Многократность восстановления опредляется в данном случае тем, что независимые восстановления каждого элемента ТВ сигнала проводятся по всем возможным в пределах кадра и последовательности кадров направлениям восстановления, т.е. с использованием всех близлежащих групп переданных элементов, смежных отсутствующему импульсу (фиг. 2,3). При этом в каждом из блоков 13 и 10 (фиг, 5) входные задержанные последовательности импульса первоначаль - но поступают на формирователь 22, который предназначен для периодического формирования промежуточных импульсов составляющих формулы ряда Тейлора в промежутках восстановле - ния. Формирование заключается в разделении и последовательном вы:итании совмещенных во времени смежных импульсов групп по направлению восстановления. В результате получают периодическую последовательность импульсов первой производной для каждой точки восстановления. Аналогич 55 тате леств,12 из а;барж)нных цосе)л 1 е.) и)стеи импу;)ьсов В но олучают импульсы сигнала производных более высокого порядка, предельная величина которого К=К в каждом конкретном случае пропорциональна числу элементов группы понаправлению восстановления. Восстановление отсутствующих импульсов по формуле ряда Тейлора (1,2) может проводиться без включения и с включением остаточного члена. Более точным является второй вариант восстановления. Однако в таком случае в выражение для амплитуды восстановленного импульса в точке восстановления входят не только значение амплитуды опорного импульса, т.е, соответствующего импульса смежной груп 5.ы, и полученные вычитание) сигналы п 1)оизвоццых в точке опорного импуль са, цо ) зц енк сигнала производной порядка К=К + 1 в промежутке между опорным им)ульсом и точкой восстановления (с включением последцей).Необходимое формирование значений производных в промежутке восстацов;)еия реализуется в данном случае в формирователе 22 на основе интерполяции (аппроксимации) значений соответствующих импульсов в интервале восстановления по линейному или синусквадратичцому закону с последующим дифференцированием, например, за счет вычитания.Таким образом, в формирователе 22 осуществляется формирование составляющих формулы ряда Тейлора за счет разделения, вычитания (дифференцирования), интерполяции (аппроксимации) совмещенных во времени последовательностей импульсов смежных групп .с помощью элементов разделения, вычитания, модуляции и суммирования совмещенных во времени последовательностей импульсов.В блоке 23 осуществляется параллельное распределение сигналов полученных составляющих формулы ряда Тейлора по каналам усиления со строго фиксированными коэффициентами усш)ения, Нусть, напр)ь)ер, при последующем промежуточном восстановлении отсутствующего импу.)ьса сигнала, отстоящего от опорного импульса ца такт времени Т, по формуле ряда Тейлора (1,2) требуется импульс сигцала первой производной амплитуды 0,25 В, Тогда при восстановлении импульса, отстоящего от опорного ца два такта времени (2 т), потребуется этот же импульс сигнала первой производной, цо уже амплитуды 0,5 и т.д. Количество сигналов устацовлецной амплитуды зависит от длительности интервала восстановления отсутствующих импульсов и от алгоритма восста - новления. Необходимьи образом устанавливается в соответствии с сигцалами управления амплитуда и другихсигналов, входящих в состав формулы (1,2). Соответственно блок 23 состоит из элементов управляемогг усилеция и параллельного распределения сигналов составляющих, ца входы управ