Способ передачи и приема цифрового телевизионного сигнала

(21) 4479 (22) 23.0 ехническии й а 1 рЬаЬесхоп зхрпа 1 иЪр и от е ГОСУДМфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТт тттиииит и тиитииПРИ ЮНТ СССР ПИСАНИЕ( 71) Куйбьппевский электроинститут связи(54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕИА ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к телеви-дению и может быть использовано ввещательных и прикладных системахдля передачи и приема цифрового сигнала. Цель изобретения - сокращениеобъема передаваемого цифрового телевизионного сигнала. Из исходногоаналогового телевизионного сигнала11642594 20 25 30 35 40 50 формируют путем низкочастотной фильтрации сигнал от крупных деталей, который вычитают иэ исходного сигнала,и формируют сигнал от мелких деталейв горизонтальном направлении, Из сигнала от крупных деталей вычитают задержанный на строку сигнал от круп-,ных деталей и получают сигнал от мелких деталей в вертикальном направлении. Оба сигнала от мелких деталейпреобразуют в цифровую форму путемквантования на малое число уровней Изобретение относится к телевидению и может быть использовано в вещательных и прикладных системах дляпередачи и приема цифрового сигнала.Цель изобретения - сокращениеобъема передаваемого цифрового телевизионного (ТВ) сигнала.На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема передающего (кодирующего) устройства, реализующегоспособ передачи и приема цифровоготелевизионного сигнала; на Фиг,2 -структурная электрическая схема приемного (декодирующего) устройства,реализующего способ передачи и приема цифрового телевизионного сигнала на Фиг.3 - временные диаграммыиллюстрирующие принципы сокращенияобъема передаваемого телевизионного м сигнала в передающем устройстве; на . Фиг.4 - временные диаграммы, иллюст рирующие принципы сокращения объема передаваемого телевизионного сигнала в приемном устройстве.Передающее (кодирующее) устройство (Фиг.1) содержит Фильтр 1 нижних , частот, первый блок 2 вычитания, эаноминающий блок 3 передающего устройства, второй блок 4 вычитания, первый блок 5 сложения, первый аналого- цифровой преобразователь (АЦП) б, управляющий блок 7 передающего устройства, второй аналого-цифровой преобразователь 8, первый ключ 9 цередающего устройства, второй ключ 10 передающего устройства и второйблок 11 сложения.Приемное (декодирующее) устройст"во (Фиг,2) содержит селектор 12 синхроимпульсов, управляющий блок 13 приемного устройства, первый ключ 14,при высокой тактовой частоте, асигнал от крупных деталей путем квантования на большое число уровней принизкой тактовой частоте. При приемецифровые сигналы разделяют, декодируют и формируют аналоговый сигнал,соответствующее которому телевизионное изображение в силу особенностейзрительного анализатора воспринима"ется наблюдателем без заметного ухудшения четкости. 4 ил. 1приемного устройства, второй ключ 15приемного устройства, первый цифроаналоговый преобразователь (ЕУП) 16, второй цифроаналоговый преобразователь 17, запоминающий блок 18 приемного устройства, первый сумматор 19 и второй сумматор 20.Способ передачи и приема цифрового телевизионного сигнала основан на свойстве зрительного анализатора наблюдателя, заключающемся в том, что если нечетные (четные) поля (строки) ТВ изображения передавать с пониженной четкостью ( в узкой полосе частот), а четные (нечетные) поля ( строки) передавать с номинальной четкостью ( в полной полосе частот), то в целом изображение будет восприниматься наблюдателем с нормальной четкостью.Пусть на ТВ приемник (не показан) поступает аналоговый видеосигнал, нечетные поля которого ограничены по полосе частот, а четные переданы в полной полосе частот (фиг.За). Такой сигнал на передающей стороне может быть подвергнут следующей обработке.Видеосигнал Е 1 с частотой Г,щ = 6 МГц (фиг.Зб) на передающей стороне ограничивают по частоте до 1,5 ИГц(фиг.Зв) и подвергают аналого-цифровому преобразованию. Далее путем вычитания из видеосигнала Е 1 (фиг.Зб)сигнала Е 1 г .,(Ъ г, фиг.Зв), ограаогниченного по частоте, получают высокочастотную составляющую видеосигнала (фиг.Зг), несущую информацию о мелких деталях изображения в горизон.тальном направлении. Задержав сигнал 11 о, на время 1 строки или поля и.получают информацию о мелких;.деталях изображения в вертикальномнаправлении ( Фиг,Зд) . Учитывая, чтомежэлементная и межстрочная разности видеосигналов от вертикальных игоризонтальных линий одновременно несуществуют, а от наклонных линий онипрактически идентичны, эти сигналыП 1(фиг,Зг) и Б (фиг.Зд) можнопередать вместе (фиг.Зе), Полученныйсигнал (Фиг,Зе), несущий информациюо мелких деталях изображения, передают на АЦП,Таким образом, при реализации данного способа в устройстве должнобыть два АЦП: один для преобразованияНЧ сигнала, другой - для разностногосигнала. Для сокращения цифровогопотока в канал связи сигналы с выходов АЦП должны поступать поочереднос частотой строк или полей (Ефиг.Зж).На приемной стороне для получениявидеосигнала в аналоговой Форме всеоперации должны происходить в обратном порядке (фиг,4),С помощью электронного коммутаторапринятые сигналы (фиг,4 а) разделяют;сигнал, содержащий крупные детали,поступает на цифроаналоговый преобразователь (фиг,4 б), а сигнал мелкихдеталей - на цифроаналоговый преобразователь (фиг4 в), Задержав ограниченньФ но полосе сигнал Уо навремя 1 строки или поля и сложив ссигналом от мелких деталей (фиг.4 в),получают видеосигнал четных полей(строк) в полной полосе частот .(фиг.4 д). Сигнал, поступающий на ТВприемник (Фиг.4 е), получают путемсложения сигналов Б ( фиг,4 б) иП(Фиг,4 д). Если в сигнал Б(Фиг.4 е) от нечетных полей ( строк)добавить ВЧ компоненты, то будет получен видеосигнал с полной полосойчастот как в четных, так и в нечетныхполях Реализация способа предполагает следующую последовательность действий:ограничение исходного сигнала фильтром нижних частот (НЧ сигнал крупных деталей) с целью образования НЧ участка-сигнала от крупных дета- . лей;использование операции вычитания для образования ВЧ участка-сигнала2594 5 10 5 20 25 30 Э 5 50 55 от мелких деталей в горизонтальномнаправлении;использование второй операции вычитания для образования межстрочнойразности - сигнала от мелких деталейв вертикальном направлении;операция сложения для образованиясуммарного сигнала от мелких деталей,в горизонтальном и вертикальном направлениях;преобразования аналогичных сигналов в цифровую форму;поочередная передача сигналов открупных и мелких деталей по одномуканалу связи с частотой полей ( строк) .Рассмотрим реализацию способа напримере устройства, изображенногона фиг.1 и 2,Видеосигнал Б с широкой полосойчастот ограничивается фильтром нижних частот 1 до частоты Г . Ограниченный по частоте сигнал Б , поступает на АЦП 6, блок 2 вычитания ина запоминающий блок 3, С выходаблока 2 получают сигнал ЩК, которыйсмешивается с разностным сигналом(фиг,Зд), получаемым в блоке 4 вычитания, Полученный в результате сложения в блоке 5 сигнал от мелкихдеталей подается на АЩ 1 8, Сигналы вцифровой форме с выходов АЦП 6 и 8поступают на электронный коммутатор(блоки 7,9 и 10), осуществляющий поочередную передачу этих сигналов вканал связи с частотой строк илиполей.Приемное (декоцирующее) устройство осуществляет обратный процесспреобразования видеосигнала из цифровой Формы в аналоговую, ВидеосигналП в цифровой форме поступает на селектор синхроимпульсов 12 и блоки 13,14, 15, осуществляющие разделениесигналов от крупных и мелких деталей,В селекторе 12 осуществляется выделение синхронизирующих и фазирующихимпульсов, обеспечивающих синфазнуюработу электронных коммутаторов передающего и приемного устрсйств. Фазирующий импульс выполняет роль сигнала опознавания крупных и мелкихдеталей, С выходов ключей 14 и 15сигналы Цд, и Ппоступают наЦАП 16 и 17. Для восстановления видеосигнала с широкой полосой частот, сигнал от крупных деталей задерживают в запоминающем блоке 18, а затем складывают с сигналом от мелкихдеталей в сумматоре 9, В сумматоре 20 получают сигнал, который в нечетных строках ограничен по частоте, в четных строках - в полной полосе.В силу Физиологических свойств зрительного анализатора наблюдатель не заметит ухудшения четкости изображения.Применение данного способа позволяет р сократить объем циФрового потока от сигнала крупных деталей в 4 раза (при ограничении полосы частот с 6 до 15 МГц), и сигнала мелких деталей в 3-4 раза (при квантовании сиг-15 нала на 4-8 уровней по сравнению с 25 б уровнями сигнала крупных деталей), Ф о р м у л а изобретенияСпособ передачи и приема цифрового телевизионного сигнала, заключаю-, щийся при передаче в разделении аналогового телевизионного (ТВ) сигнала на высокочастотную ( ВЧ) и низкочастотную (НЧ) составляющие, раздельном цифровом кодировании ВЧ и НЧ состав ляющих и Формировании из полученных ВЧ и НЧ составляющих цифрового ТВ сигнала, а при приеме - в разделенин цифрового ТВ сигнала на ВЧ и НЧ циФ- ровые составляющие, раздельном декодировании ВЧ и НЧ цифровых составляющих и Формировании из ВЧ и НЧ декодированных составляющих аналоговогосигнала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью сокращения объемапередаваемого цифрового ТВ сигнала,при передаче одновременно с разделением аналогового ТВ сигнала на ВЧ иНЧ составляющие задерживают аналоговый ТВ сигнал на время, равное периоду ТВ строки, и Формируют сигналмежстрочной разности путем вычитанияиз задержанного аналогового ТВ сигнала аналогового ТВ сигнала и Формируют дополнительный сигнал путем суммирования ВЧ составляющей с сигналоммежстрочной разности, а при формировании цифрового сигнала перемежаютс частотой полей дополнительный сигнал й сигнал НЧ составляющей, а приприеме разделяют путем временной селекции цифровой ТВ сигнал на сигналНЧ составляющей и на дополнительныйсигнал и перед Формированием аналогоного сигнала задерживают на время ТВполя сигнал НЧ составляющей и суммируют задержанный сигнал НЧ составляющей с дополнительным сигналом, азатем с сигналом НЧ составляющей.1642594 1 ф(мГц Составитель А,ЦветковРедактор Н, Каменская Техред Д.Олийщдк., Ко рре Куска ГКНТ .СС иэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,агарина У д Заказ 435 Тираж 399НИИПИ Государственного комитета по изобрет133035, Москва, %-35, Раущс Подписное открытияд, 4/5