Система передачи телевизионного сигнала с помощью дифференциальной импульсно-кодовой модуляции

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12.02.81(21) 3249473/18-09Ф Рм Кз с присоединением заявки Йо Н 04 Н 7/18. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 0701,83 Н.Г.Харатишвили, К.Н.Сулханишвили, Г.Г.Мурдхцянелии Т.А,Векуавр11(72) Авторы изобретения Ордена Ленина и ордена Трудового Красного намеки .грузинский политехнический институт им. В. .Ленйна(54) .СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛАС ПОМОЩЬЮ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНОКОДОВОЙ МОДУЛЯЦИИ Изобретение относится к средствам связи, может быть использовано при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем.5По основному авт. св. 9 794774 известна система передачи телевизионного сигнала с помощью дифференциальнойимпульсно-кодовой модуляции, содержащая на передающей стороне после" довательно соединенные вычитающее устройство, квантующее устройство, преобразователь кодов, блок запрета, сумматор, элемент задержки и умножитель, причем .выход умножителя соединен с вторым входом вычитающего уст.ройства, первый вход которого является входом передающей стороны и вторым входом сумматора, а также коммута. тор, первый вход которого соединен о.выходом квантующего устройства, а второй вход - с выходом умножителя, причем выход коммутатора является выходом передающей стороны систеьы, и формирователь управляющих импульсов, выход которого соединен с управляю" 25 щими входами коммутатора и блока запрета, а на приемной стороне систе" ма передачи телевизионного сигнала содержит последовательно соединенные преобразователь кода, вход которого ЗО является входом приемной стороны системы, блок запрета, сумматор, элемеизадержки и умножитель, а также сдвиговой регистр, первый и второй коммутаторы, устройство обнаружения ошибок, формирователь импульсов коммутации и формирователь управляющих импульсов, причем вход сдвигового регистра соединен с выходом сумматораа первый выход сдвигового регистра.соединен с первым входом первого ком- .мутатора, второй и третий выходы сдвигового регистра соединены с первыми вторым входами второго коммутатора,выход которого является выходом приемной стороны системы, первый входустройства обнаружения ошибок соеди"нен с входом преобразователя кода;а другой входустройства обнаруженияошибок - с выходом умножителя и вторым входом первого коммутатора, выходкоторого соединен с вторым входомсумматора, выход устройства обнаружения ошибок соединен с третьим входомпервого коммутатора и с первым вхо-,дом формирователя импульсов коммутации, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора, а выход формирователя управляющих импуль"сов,доединен с третьим входом устрой 987854ства обнаружения ошибок, с вторымвходом формирователя импульсов коммутации и с вторым входом блока запрета 11 .Однако известная система передачи.телевизионного сигнала имеет относительно невысокую помехоустойчивость,поскольку ошибочная группа элементовизображения заменяетбя группой элементов изображения соседней строки,принятой без ошибок, а при большойвероятности ошибок безошибочная группа будет значительно сдвинута в вер"тикальном направлении изображения.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала путем локализации и коррекции искаженных элементов изображения внутри ошибочной группы элемен"тов изображения,Для достижения цели в систему передачи телевизионного сигнала, содержащую на передающей стороне последовательно соединенные вычитающее устройство, квантующее устройство, преобразователь кодов, блок запрета,сумматор, элементзадержки и умножитель, причем выход умножителя соединен с вторым входом вычитающего уст"ройства, первый вход которого является входом передающей стороны системы, и вторым входом сумматора, а 30также коммутатор, первый вход которого соединен с выходом квантующегоустройства, а второй вход - с выхс- дом умножителя, причем выход коммутатора является выходом передающей сто роны системы, и формирователь управ"ляющих импульсов, выход которого соединен с управляющими входами коммута"тора и блока запрета, а на приемнойстороне 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, первый и второй коммутаторы, устройствообнаружения ошибок, формирователь импульсов коммутации и формировательуправляющих импульсов, причем вход .сдвигового регистра соединен с выхо-дом сумматора, а первый выход сдвиго"вого регистра - с первым входом первого коммутатора, второй и третий выходы сдвигового регистра соединеныс первым и вторым входами второгокоммутатора, выход которого являетсявыходом приемной стороны системы,первый вход устройства обнаруженияошибок соединен с входом преобразо"вателя кода, а другой входустройства обнаружения ошибок - с выходом умножителя и вторым входом первого коммутатора, выход которого соединенс 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 устройстваобнаружения 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 сум" маторов, 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 задерж" ки 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 задерки соединен с первым выходом сдвигового регистра, второй вход блока обнаружения искаженных элементов изображения соединен с выходом формирователя импульсов коммутации, выход формиро" вателя 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 сое" динен с выходом блока сумматоров, а третий вход через пятую линию задержки - с выходом второго коммутатора.На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемой системы.Система содержит на передающей стороне последовательно соединенные вычитающее устройство 1, квантующее устройство 2, преобразователь 3 кодов, блок 4 запрета, сумматор 5,дополнительного блока 21 запрета, с первым входом блока 28 обнаружения искаженных элементов иэображения,выход которого соединен с первым входом дополнительного формирователя 29 управляющих импульсов, и с первым входом блока 30 обнаружителвй 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 выход формирователя 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 вхо" дом 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 импуль" сов коммутации соединен с первым входом блока 32 выдачи, второй вход которого соединен с выходом блока 24 сумматоров, а третий - через линию 37 задержки - с выходом второго .ком мутатора 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, например, на не риод дискретизации (что соответствует одному элементу изображения), эна" чение видеосигнала. Полученное в вычитающем устройстве 1 разностное значение двух соседних отсчетов кванту- ется в квантующем устройстве 2 по нелинейной шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения,значительно сократить число уровней квантования.Так, например,при 256 уровнях квантования входного видеосигнала достаточно 16 уровней при нелинейном квантовании раэностного сигнала. Квантованное на 16 уровней значение разностного сигнала в квантующем устройстве 2 преоб" разуется 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 элемент 6 задержки и умножитель 7, причем выход умножителя 7 соединен с вторым входом вычитающего устройства 1, первый вход которого является входом передающей стороны, и вторым входом сумматора 5,а .также коммута" 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,ны системы, и формирователь 9 управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора 8 и блока 4 запрета. На приемной стороне система передачи теле визионного сигнала содержит последовательно соединенные преобразователь 10 кода, входакоторого является входом приемной стороны системы, блок 11 запрета, сумматор 12, элемент 13 за держки 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 региатра 15 соединен .с вы-, ходом сумматора 12, а первый выход сдвигового регистра 15 - а первым входом первого коммутатора 16., вто- ЗО рой и третий выходы сдвигового регистра 15 - с первым и вторым входами второго коммутатора 17. Первый.вход устройства 18 обнаружения ошибок соединен с входом преобразователя 10 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 коммутатора 17, а выход Формирователя 20 управляющих импульсов соединен с третьим входом устройства 18 обнаруже" ния ошибок, вторым входом формирова" теля 19 импульсов коммутации и с вторым входом блока 11 запрета. Йа приемной стороне системы содержатся: также последовательно соединенные 50 дополнительный блок 21 запрета, блок 22 исправления ошибок, блок 23 преоб-. разователей кода, блок 24 сумматоров, блок 25 элементов задержки, блок 26 умножителей и блок 27 коммутаторов, эЫ выход которого соединен с другим вхо-. дом блока 24 сумматоров,а также.блок 28 обнаружения искаженных элементов иэображения, дополнительный Формирователь 29 управляющих импульсов, блок 30 60 обнаружителей ошибок, блок 31 формирователей импульсов коммутации, блок 32 выдачи и линии 33-37 задержки, Вход приемной, стороны системы через линию 33 задержки соединен с первым входом укод. В сумматоре 5 происходит сложение текущего разностного значения и обнаружения ошибок в моменты времени,значения предыдущего отсчета, полу" соответствующие контрольным точкам,ченного после задержки в элементе 6 . производит сравнение старших разрязадвржки. дов восстановленного и принятого отНа приемной стороне в сумматоре 5 счетов видеосигнала. Сравнение этих1 выполняется аналогичная операция. отсчетов в другие момринятый разностный сигнал в коде производится, что обеспечивается по 10 к а,Грея преобразуется в преобразователе дачей на третий вход устрой 18стро ствакода, в восьмиразрядный двоичный . обнаружения ошибок управляющих имкод, который,суммируется в сумматоре 1 О пульсов от формирователя 20 управляю 12 со значением предыдущего отсчета щих импульсов.видеосигнала, полученного с помощью Так как в контрольной точке переэлемвнта 13 задержки. дается значение предыдущего отсчетаВследствие того, что в системе с видеосигнала, то при отсутствии ошидифференциальной импульсно-кодовой 15 бок при приеме данной группы элеменмодуляцией по каналу связи передает- тов изображения, сравниваемые сигнася разностный сигнал, ошибка в одном лы равны и на выходе устройства 18элементе изображения, возникающая обнаружения ошибок сигнал отсутствуиз-за помех или искажений, будет рас- ет. Если же при приеме одного из группространяться при восстановлении ви пы элементов изображения произошладеосигнала на приемной стороне на со- ошибка в старшем разряде, то трекседине элементы изображения, образуя ошибки протянется до контрольной точтак называемые треки ошибокки, Поэтому в результате сравненияДля уменьшения протяженности тре- значения неправильно восстановленно- .ков ошибок в петлю обратной связи на 25 го видеосигнала со значением контпередающей и приемной сторонаХ введе- рольного отсчета. на выходе устройст-.ны два идентичных умножителя 7 и 14 ва.18 обнаружения ошибок появится .КоэФфициент умножения выбирается мень- сигнал ошибки, который переключаетшим единицы и в этом случае искаже- первый коммутатор 16. В этом случаения (треки ошибок) приобретают зату" ЗО для устранения распространения иска-хающий характер с максимумом в месте жений на элементы изображения; слепоявления канальной ошибки, Трек ошиб- дующие за данной группой, при их васки затухает быстрее при уменьшении. становлении видеосигнала вместо ошикоэффицивнта умножения. Однако при бочно восстановленного значения вмалых значениях коэффициента, умноже- З 5 петлю обратной связи подставляетсяния возрастают искажения видеосигна.- значение элемента изображения сосед"ла. При коэффициенте умножения, рав- него с последним элементом группы ином 0,94-0,97 (при практической реа- расположенным на предыдущей строке,лизации, например. 31/32), нет замет- которое подается на вход коммутатоного воздействия на качество восста- ра 16 со сдвигового регистра 15, обесновленного изображения, но при этом .печивающего задержку относительномалозаметны только треки, обусловлен- входа, равную числу элементов изобраные искажениями в младших разрядах жения в строке Сигнал ошибки подавосстановленного видеосигнала. Треки, ется на формирователь 19 импульсовсоответствующие искажению старших коммутации, который обеспечивает длиразрядов восстановленного видеосигна- тельность импульса коммутации, равнуюла,.подавляются неэффективно. длительности группы элементов изобраДля устранения треков, обусловлен- жения.Сформированный сигнал коммутаных искажениями старших разрядов, ис-ции поступает на коммутатор 17,котопользуется фактор сильной корреляцион- рый пропускает на линию 37 задержкиной связи соседних элементов изобра О Вместо элементов иэображения группыженил. Для этого каждая строка эле" . искаженной помехой группу элементовментов изображения разбивается на гру- иэображения, расположенных на предыппы, содержащие определенное число дущвй строке. Одновременно сигналэлементов изображения, Последний эле- коммутации с Формирователя 19 импуль"мент каждой группы является контроль сов коммутации поступает на второйным. В контрольных точках, соответ" вход блока 28 обнаружения искаженныхствующих последнему элементу изобра- элементов изображения, на первый входжения каждой группы, разностное зна- которого через линию 33 задержки почение видеосигцала не передается, а ступает искаженная группа элементов, вместо негр с помощью коммутатора 8 60 изображения. Время задержки сигналав передаваемый сигнал подставлявтся в линиях 33-37 задержки равно длительабсолютное значение величины првды- ности группы элементов изображения.дущего отсчета видеосигнала, пред" В блоке 28 обнаружения искаженныхставленнов четырьмя старшими разря- элемвнтов иэображения сравниваютсядамиа 5 разиостныв сигналы двух строк изоб987854 Формула изобретения Система передачи телевизионногосигнала с помощью дифференциальной импульсно-кодовой модуляции по авт.15 св. Р 794774, о т л и ч а ю щ а яс 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 сое-диненные дополнительный блок запрета, блок исправления ошибок, блок преоб" 25 разователей кода, блок сумматоров,блок элементов задержки, блок умножи" телей и блок коммутаторов, выход которого соединен с другим входом блока сумматоров, а также блок обнаружения искаженных элементов изображения, до.полнительный Формирователь управляю 1 щих 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 пер" вым входом блока обнаружения искаженных элементов изображения, выход которого соединен с первым входом дополнительного формирователя управля" ющих импульсов, и с первым входом блока обнаружителей ошибок, выход Устройства обнаружения ошибок через вторую линию задержки соединен с вторым входом блока коммутаторов, тре" тий вход которого через третью линию задержки соединен с первым выходом сдвигового регистра, второй вход бло- .50 ка обнаружения искаженных элементовизображения соединен с выходом Фор" мирователя импульсов коммутации, выход формирователя управляющих импульсов через четвертую линию задержки 55 соединен с,аторым входом дополнительного блока запрета, с вторым входом дополнительного Формирователя управ" ляющих импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока исправ ления ошибок, с вторым входом блокаобнаружитвлей ошибок, третий вход которого соединен с выходом блока умножителей, а выход блока обнаружи" телей ошибок через блок формировате" лей импульсов коммутации соединен с ражения. Если величина модуля разности двух сравниваемых сигналов превышает установленный порог, то сигнализ блока 28 обнаружения искаженныхэлементов изображения 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 поврежденногоэлемента в одном из разрядов. Грунпаэлементов изображения, разделеннаяна 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,идентичных сумматору 12, отсчеты раз"ностного сигнала складываются с отсчетами восстановленногс видеосигнала 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 была исправлена ошибка, а за время длительности группы других ошибок не произошло, то в трех из четырех обнаружителей ошибок блока 30 обнаружителей ошибок будет сформирован сигнал ошибки, а в одном сигнал ошибки будет отсутст-. вовать. С выхода блока 31. Формирователей импульсы коммутации поступают в блок 32 выдачи, который содержит четыре линии 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 выдачи. Если все обнаружители блока 30 обнаружителей ошибок выдали сигнал ошибки, то на выход выдается сиг.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.987854 12 первым входом блока выдачи, второй вход. которого соединен с выходом бло- ка сумматоров, а третий вход через,пятую линию задержки " с выходом второго коммутатора. Составитель П.ЗагнетовРедактор П.Макаревич Техред О.Неце Корректор С.Шекм ПоССР о а д, 4 илиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,10331/49ВНИИПИ Госудпо делам и113035, Моск раж 675ственногбретенийЖ,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 794774, кл. Н 04 Б 7/18, 1979