Система передачи телевизионного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 127 9 А 9) Н 7 18 ИЗО ТЕНИ ИСА хе.х ДЕТЕПЬСТВУ ТОР СКОМ связи. При н перепадов из ружения пере анализе исти ичии высококон ражения в блок аст обна рузки по крутиз ных значений ви еос тся характе опред елвеличи регруэения жидаемого эна к ство СССР 18, 1982. ка ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Грузинский ордена Ленина иордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт(54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА(57) Изобретение является усовершенствованием устройства по авт.св.У 1104691 и обеспечивает повышениекачества передачи телевизионногосигнала. На передающей стороне вблоке 2 вычитания из входного параллельного восьмиразрядного двоичногокода, задержанного блоком 1 задержки, вычитается задержанное в петлеОС на период дискретизации значениевидеосигнала. Полученное разностноезначение двух соседних отсчетов квантуется в блоке 3 квантования по нелинейной шкале и кодируется кодомГрея. Один разряд кода Грея содержитинформацию о знаке разностного сигнала. При отсутствии шумов перегрузки сигнал с блока 3 квантования через коммутатор 10 поступает в нал шума перегрузки. Соответствующии сигнал поступает на формирователь управляющего сигнала (ФУС) 9. На ФУС 9поступает также предсказанный сигнал, сформированный в петле ОС с помощью преобразователя 4 кода, сумматора 5, блока 6 задержки и умножителя 7. С ФУС 9 сигнал определеннойформы и длительности поступает накоммутатор 10. В зависимости от ха-рактера перегрузки (распространяющаяся или нераспространяющаяся) черезкоммутатор 10 проходят либо толькоинвертированные инвертором 11 значения кодированных разностных сигна- Йлов, либо добавляются значения, сформированные блоком 12 формированияраэностного сигнала и блоком 13 квантования. В результате при любом характере перегрузки в канал связипередаются такие значения раэностныхсигналов, алгебраическая сумма кьто,ых с предсказанными значениями вы- фходит за пределы динамического диа-пазона входного сигнала. На приемной стороне выделяются сигнал о наличии перегрузки и признак характераперегрузки. 4 ил.1 12Изобретение относится к техникетелевидения и может быть использовано при создании цифровых телевизионных и видеотелефонных систем.Цель изобретения - повышение качества передачи телевизионного сигнала.На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема передающей час -ти системы передачи телевизионногосигнала, на фиг. 2 - то же, приемнойчасти системы передачи телевизионного сигнала," на фиг. 3 - шкала квантования, на фиг. 4 - схема блока обнаружения перегрузки по крутизне.Передающая часть системы передачителевизионного сигнала (фиг, 1) содержит второй блок 1 задержки, блок2 вычитания, блок 3 квантования,преобразователь 4 кода, сумматор 5,первый блок 6 задержки, умножитель7, блок 8 обнаружения перегрузки покрутизне, формирователь 9 управляющего сигнала, коммутатор 10, инвертор11, блок 12 формирования разностногосигнала, дополнительный блок 13 квантования.Приемная часть системы передачителевизионного сигнала (фиг. 2) содержит преобразователь 14 кода, второй блок 15 задержки, коммутатор 16,сумматора 17, первый блок 18 задержки, умножитель 19, блок 20 обнаружения перегрузок по крутизне, формирователь 21 управляющего сигнала, блок22 сумматоров, дополнительный блок23 сумматоров, инвертор 24, дополнительный коммутатор 25,Блок 8, обнаружения перегрузкипо крутизне (фиг. 4) содержит регистр26 сдвига, первый, второй и третийвычитатели 27 - 29, первый, второй итретий блоки 30-32 сравнения,На первый вход блока 2 вычитаниячерез второй блок 1 задержки подает -ся входной видеосигнал, представленный, например, параллельным восьмиразрядным двоичным кодом. В блоке 2иэ входного видеосигнала вычитаетсязадержанное в петле обратной связи,например, на период дискретизации,значение видеосигнала Полученноеразностное значение двух соседнихотсчетов квантуется в блоке 3 по не -линейном шкале, что позволяет, учитывая свойства зрения, значительносократить число уровней квантования.Квантованное значение разностногосигнала преобразуется для передачи 77429 2по каналу связи блоком 3 в четырехраэрядный код Грея, один разрядкоторого содержит информацию о знаке разностного сигнала. Для выпол 5нения арифметических операций в петле обратной связи в преобразователе4 код Грея преобразуется в восьмиразрядный двоичный код.В сумматоре 5 происходит сложе 10 ние текущего разностного значенияс предыдущем отсчетом, задержаннымв первом блоке 6 задержки и умноженным в умножителе 7. При отсутствиишумов перегрузки сигнал формирова 15 теля 9 позволяет коммутатору 1 О пропускать на выход кодовые комбинации,поступающие с блока 3, При наличиивысококонтрастных перепадов изображения в блоке 8 происходит обнаруже 2 О ние перегрузки по крутизне и определение величины ожидаемого значенияшума перегрузки.В блоке 8 анализируются истинныезначения входного видеосигнала. При25 превышении ошибкой предсказания,полученной в блоке 8, значения максимального уровня квантования блока3 на величину, равную половине максимального шага квантования, и прираспространении шума перегрузки покрутизне на несколько отсчетов, вблоке 8 формируется сигнал о наличии и величине (в долях числа отсчетов) ожидаемой перегрузки по крутиз 35не который поступает в формирователь 9 управляющего сигнала.В формирователь 9 поступает также предсказанный сигнал с выходаумножителя 7. Если с выхода блока 8поступает сигнал о наличии и величине ожидаемой распространяющейся перегрузки по крутизне и одновременнопредсказанный сигнал, поступающийс умножителя 7, удовлетворяет одно45 из ДВух услоВииХ,где Х, - предсказанный сигнал,Х - максимальное значениемакс50входного видеосигнала,максимальный уровень квантования,то формирователь 9 выдает сигнал управления соответствующей формы и длительности (в соответствии с величиной распространяющихся шумов пере - грузки в долях числа отсчетов). Комгмутатор 10 пропускает на выход передающей стороны системы инвертиро з 12774 нд 1 ые 3 (лчения раз ноет нь(х си(Илов поступающих с инвертора 11, Очевидно, что первый из этих разностных сигналов будет соответствовать максимальному уровню квантования с по -5 ложительным или отрицательным знаком в зависимости от знака перепада.Второй блок 1 задержки задерживает входной сигнал с целью получения разностного сигнала после анализа истинных значений видеосигнала, т.е. после обнаружения в блоке 8 ожидаемого шума перегрузки по крутизне. Таким образом, при наличии распространяющейся перегрузки по крутиз не в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраическая сумма которых с предсказанными значенчями выходит за пределы динамического диапазона входного видеосигнала (при 256 уровнях квантования эта сумма будет или отрицательна или больше числа 255), Это обстоятельство лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых комбина- д 5 ций, соответствующих перегрузке по крутизне.Принятый разностный сигнал, представленный в коде Грея, преобразуется в преобразователе 14 в восьмиразрядный двоичный код и поступает на блок 20 обнаружения перегрузки по крутизне, В блоке 20 сравниваются поступающие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные значения сигнала. Если алгебраические35 суммы этих значений выходят за пределы динамического диапазона входного сигнала, то блок 20 выдает сигнал о наличии перегрузки.Величина распространяющейся перегрузки в долях числа отсчетов определяется путем анализа кодовых комбинаций, соответствующих перегрузке, т.е. анализа числа кодовых комбинаций, соответствующих максимальному уровню квантования.По сигналу блока 20 в формирователе 21 формируется сигнал управления определенной формы и длительности. В этот момент в блок 22 сумматоров поступают с первого выхода блока 20 и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинаций разностного сигнала, соответ 55 ствующих распространяющейся перегрузке (числа этих значений определяются величиной перегрузки), далее до 29 4бавляется сигнал о знаке и пропуска -ется на выход коммутатора 16 по сигналу формирователя 21.Управляющий сигнал после этогоприравнивает к нулю определенноечисло разностных сигналов, число которых определяется соотношением1 ныл 1 пергде Иер - величина перегрузки покрутизне в долях числаотсчетов, определяемая выражениемХ =-ф Х ) У )Х хер у вкю(где Х - значение входного видеовхсигнала.При этом величина Мер округляется до ближайшего большего целого числа, Таким образом, в случае отсутствия перегрузки по крутизне сигнал свыхода преобразователя 14 через второй блок 15 задержки, который осущестйляет задержку входного сигнала навеличину, необходимую для анализаразностных сигналов, и коммутатор 16поступает на вход сумматора 17, в котором он.суммируется со значениемпредсказанного отсчета, например,со значением предыдущего отсчета видеосигнала, и далее через первыйблок 18 задержки и умножитель 19поступает на выход системы.При наличии распространяющейсяперегрузки по крутизне сигнал навторой вход сумматора 17 поступаетчерез коммутатор 16 с выхода блока22 сумматоров,в котором вычисляетсязначение входного сигнала, причемопределенное число разностных сигналов приравнивается к нулю,При наличии нераспространяющихсяшумов перегрузки по крутизне, т.е,шумов перегрузки по крутизне, возникающих при передаче высококонтрастных перепадов изображения с длительностью в один элемент, в блоке 8происходит обнаружение таких перегрузок. Алгоритм обнаружения заключается в том, что при наличии подобных перегрузок разностные сигналы,полученные в блоке 8, имеют следующую последовательность и величинуи+1 вял+( в.нчфилиЕ = (Хв+, - Х)-Тг. О,ф429 бного сигнала поступают значения вход - ного сигнала с выхода второго блока 1 задержки и предсказанного сигнала с умножителя 7. Если выполняется соотношението блок 12 формирования раэностного сигнала формирует сигналыИ+1Вх,п ( пркПосле квантования этих разнослтей в блоке 13 получаются величины 1кф 1Если (Х- Хр) ( О, то блок 12 формирования разностного сигнала формирует сигналыпосле квантования которых в блоке 13лполучаются величины 1л+Таким образом, при наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне, как и при наличии распространяющейся перегрузки по крутизне, в канал связи передаются такие значения разностных сигналов, алгебраическая сумма которых с предсказанными значениями выходит за пределы динамического диапазона входного сигнала (при 256 уровнях квантования эта сумма будет или отрицательна, или больше числа 255). При этом при наличии нераспространяющегося шума перегрузки по крутизне, в отличии от распространяющегося, сигналы, следующие эа разностными сигналами, соответствующими максимальному уровню квантования, имеют по отношению к ним противоположный знак.1277гдеХ, Х соседние отсчетыВх П Вх ъ+1входного видеосигнала;Е, Е, - соседние разностные сигналы.5Поэтому при наличии разностныхсигналов, удовлетворяющих одно издвух условийЕ ) (У + -- -), Е- (У +-)иаксЬь н 2+2 1 ОЬЕ ( -(У + ) Е )(У +2+ макс)2гдедо,с - максимальный шаг квантования,15в блоке 8 формируется сигнал о наличии нераспространяющихся перегрузокпо крутизне, который поступает вформирователь 9 управляющего сигнала,В формирователь 9 поступает такжепредсказанный сигнал с умножителя 7.Если с выхода блока 8 поступаетсигнал о наличии ожидаемой нераспространяющейся перегрузки по кру 25тизне и одновременно предсказанныйсигнал удовлетворяет соответственноодно из двух условийХ ) Х - Упр. о Макс 4 1где Х - предсказанный сигналор.одля Х,то формирователь 9 выдает сигнал управления соответствующей формы идлительности. Коммутатор 10 пропускает на выход передающей стороны сис- З 5темы, в зависимости от знака перепада, следующие два разностных значениял л1 = -(Х - Х, ) -- Упри (Х - Х )О,Вх,и про,где ( ) - квантованная величинасоответствующей разности,1 - ошибка предсказания.Величины 1 поступают на входкоммутатора 10 с инвертора 11, а величины 1, - с дополнительногоблока 13 квантования. Очевидно,что первый иэ указанных разностныхсигналов соответствует максимальному Это условие лежит в основе обнаружения на приемной стороне кодовых 40 комбинаций, соответствующих нераспространяющейся перегрузке по крутизне. уровню. Для получения величины 1 на входы блока 12 формирования разност В блоке 20 обнаружения перегрузок по величине сравниваются последующие кодовые комбинации разностного сигнала и предсказанные значения.Если алгебраические суммы этих значений выходят за пределы динамического диапазона входного сигнала и одновременно кодовые комбинации, следующие за кодовой комбинацией, соответствующей максимальному уровню квантования имеют по отношению к ним противоположный знак, то блок 20 формирует сигнал о наличии нераспространяющейся перегрузки по крутизне. Очевидно, что при этом кодовые комбинации, соответствующие максимальномчуровню квантования, повторяются только один раз,По сигналу блока 20 в формирователе 21 управляющего сигнала .формируется сигнал управления определеннойформы и длительности, В этот моментв дополнительный блок 23 сумматоровпоступают с первого выхода блока 20и арифметически складываются декодированные значения кодовых комбинацийразностного сигнала, соответствующихнераспространяющейся перегрузке покрутизне, далее добавляется сигнало знаке, и суммарный сигнал поступает на вход инвертора 24. Таким образом, на вход инвертора 24 поступают следующим кодовые комбинации+(-У + (1 , (1 ) ) 0 приположительном перепаде,или- (У+ (1 , (1 ) 0 приотрицательном перепаде,В инверторе 24 эти кодовые комбинации инвертируются и одновременнозадерживаются на период дискретизации, т.е. на входы дополнительногокоммутатора 25 с дополнительногоблока 23 сумматоров и инвертора 24поступают кодовые комбинации следующей величины и последовательности+ (1 ) - при положительном переВ 1+1паде,или+ (1 )) - при отрицательном перепаде.По сигналу формирователя 21 на вы - ход дополнительного коммутатора 25 при наличии нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, в зависимости от знака перепада, пропускаются указанные кодовые комбинации, В этот момент на выход коммутатора 16 пропускаются данные кодовые комбинации, приводящие к исправлению не- распространяющихся шумов перегрузки по крутизне. Работа блока 8 обнаруже - ния перегрузки по крутизне определяется видом шкалы квантования (фиг.3) и алгоритмом предсказания, При шкале квантования (фиг. 3) и при одномерном предсказании структуры электри - ческая схема блока 8 имеет вид, представленный на фиг, 4.На вход регистра 26 сдвига поступают истинные значения входного видеосигнала, Из - за того что макси -мальная величина перегрузки приданной характеристике шкалы квантования равна трем, то( в макс 255М - 3аРР макС 93н и предсказание осуществляется попервому предыдущему элементу. Дляэтого происходит анализ четырех истинных значений входного видеосигнала, следующих последовательно друг 10 за другом (например, 1, 2, 3, 4 или 2, 3, 4, 5 и т.д.) . На выходах первого 27, второго 28 и третьего 29 15 вычитателей получаются разностные значения между двумя соседними отсчетами, например, из второго вычитается первый, из третьего - второй и т.д. Результаты вычитаний поступают на первый блок 30 сравнения и на второй блок 31 сравнения. В первом блоке 30 сравнения происходит сравнение абсолютных величин разностей, с величиной равной сумме макси 25 30 Выходные сигналы первого блока 30 сравнения поступают на первый вход третьего блока 32 сравнения. Результаты вЫчитания между тремя соседними отсчетами (например, 2-1 и 3-2 или 3-2, 4-3 и т,д.) поступают на вход второго блока 31 сравнения. Здесь происходит обнаружение нераспростра.няющегося шума перегрузки по крутиэ 35 не,Выходные сигналы второго блока 31 сравнения поступают на второй вход третьего блока 32 сравнения, который вьщает следующие сигналы: (10 - отсутствие как распространякщихся, так и нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне, О 1 - наличие распространяющихся шумов перегрузки по крутизне равной двум отсчетам, 10 - наличие распространяющихся шумов перегрузки по крутизне, равной трем отсчетам, 11 - наличие нераспространяющихся шумов перегрузки по крутизне. 4550 55 Эти сигналы используются в формирователе 9 для управления коммутатором 10. мального уровня квантования и половине максимального шага квантования.Здесь же происходит обнаружение величины распространяющегося шума перегрузки по крутизне.9 1277429 10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я а на приемной стороне - последова -тельно соединенные дополнительныйСистема передачи телевйзионного блок сумматоров, первый вход которо- сигнала по авт.св. 9 1104691, о т- го соединен с выходом блока обнаружел и ч а ю щ а я с я тем, что, с ния перегрузки по крутизне, а второй целью повышения качества передачи вход соединен с выходом формирователя телевизионного сигнала, на передаю- управляющего сигнала, инвертор и щей стороне введены последовательно дополнительный коммутатор, другой инсоединенные блок формирования разно - формационный вход которого соединен стного сигнала, первый вход которого 1 О с выходом дополнительного блока сумсоединен с выходом блока задержки, маторов, управляющий вход соединен а второй вход соединен с выходом ум- с выходом формирователя управляющего ножителя, и дополнительный блок кван- сигнала , а выход соединен с дотования, выход которого соединен с полнительным входом коммутато - дополнительным входом коммутатора, 15 ра.1277429 оставитель Э.Борисехред Л. Сердюкова ектор М,Максимишине Редактор И.Каса дписное Заказ 6762/ Тираж 6 изводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул .Проектная НИИПИ Госуда по делам13035, Москвтвенного бретений Ж, Ра митета СССРоткрытийская наб., д.