379216

.71 (21) 1695259/26(51) М. Кл. 6 01 г 29/ОН 04 п 7/02 Заявлено 16 присоединением заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР 32) Приоритет Опубликовано 05. Бюллетень33 по делам изобретени и открытийДата опубликования описания 06.02.7 72) Авторы изобрете М. И, Кривошеев, Р 1) Заявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕ ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛА К фЛУКТУАЦИОННОЙ ПОМЕХЕлятю Изобретение относится к телевизионной измерительной технике и может использоваться для автоматического измерения и контроля отношения сигнала к флуктуационной помехе в любой точке телевизионного тракта непо средственно в процессе передачи телевизионной программы или в перерывах между передачами.Известно устройство для автоматического измерения отношения сигнала к флуктуаци онной помехе, состоящее из последовательно соединенных, управляемых блоком управления селектора импульсов, формирователя узких импульсов и импульса яркостной отметки, модулятора, расширителя импульсов, комму татора, фильтра, квадратора, интегратора, логарифматора, реверсивного счетчика и цифрового индикатора.Однако известное устройство, имея невысокую чувствительность, не позволяет в процес се передачи телевизионной программы измерять большие отношения сигнал/помеха (малые уровни помехи), т. е. имеет пределы измерений, ограниченные в сторону больших отношений сигнал/помеха и не обеспечивает 25 высокой точности измерений. Это обусловлено тем, что в этом устройстве:а) видеосигнал, содержащий измеряемую помеху, не подвергается никакой предварительной обработке, а подается на вход моду ейн, Ю. Б. Зверев и А. А. Авсееви ора непосредственно или через взвешиващий фильтр, ослабляющий помеху;б) измеряемая помеха претерпевает тройное преобразование (аналоговая форма дискретная в аналоговая в дискре), что ведет к накоплению ошибок преобразования;в) осуществляется недостаточная компенсация видеосигнала, так как используется только межстрочная корреляция значений видеосигнала и, вместе с тем, не предусмотрено исключение ошибочных отсчетов помехи, обусловленных остаточным видеосигналом.Кроме того, указанное устройство имеет малое быстродействие из-за большой длительности цикла измерения помехи и поэтому не позволяет во время передачи телевизионной программы измерять отношение сигнала к флуктуационной помехе в телевизионном канале линии связи с быстро изменяющимися параметрами, например, тропосферной линии связи, Это отчасти обусловлено тройным преобразованием измеряемой помехи, но главным образом тем, что в этом устройстве отсчет мгновенных значений помехи производится только два раза за кадр или за поле.Цель изобретения - повышение точности измерений.Цель достигается тем, что между расширителем и квадратором последовательно включены аналого-цифровой преобразователь иформирователь разности отсчетов; при этом ко входу устройства подключен своим входом блок предварительной обработки видеосигнала, другие входы которого соединены с выходами формирователя разности отсчетов и селектора импульсов, а выходы - со входами модулятора и коммутатора.При измерении на подвижном изображении цель достигается тем, что между выходом формирователя разности отсчетов и входом квадратора включен анализатор разности отсчетов, соединенный с блоком управления.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства для автоматического измерения отношения сигнала к флуктуационной помехе в телевизионном тракте; на фиг. 2 приведена структурная схема предварительной обработки видеосигнала.Предлагаемое устройство для автоматического измерения отношения сигнала к флуктуационной помехе состоит из подключенных ко входу 1 блока предварительной обработки видеосигнала 2 и селектора 3, с которым последовательно соединены формирователь узких импульсов 4, модулятор 5, коммутатор 6, расширитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, формирователь разности отсчетов 9, анализатор разности 10, квадратор 11, интегратор 12, логарифматор 13, блок индикации 14, а также блок управления 15. Формирователь узких импульсов 4 имеет специальный выход 16, с которого снимается импульс яркостной отметки. Блок предварительной обработки видеосигнала 2 состоит из последовательно подключенных ко входу 17 регулирующего элемента 18, слагателя 19, коммутатора 20, усилителя 21, схемы фиксации 22, ключевой схемы 23 (соединенной также с блоком управления 15), усилителя 24, ключа 25, фильтра 26 (илп фильтра 27) и ключа 28 (спаренного с ключом 25), через который выход фильтра 26 (или 27) соединен с одним из выходов модулятора 5. Кроме того, блок предварительной обработки видеосигнала 2 содержит: формирователь эквивалента видеосигнала 29, входы которого подключены ко входу слагателя 19 и к одному из выходов блока управления 15, а выход подключен через ключ 30 к одному из входов слагателя 19; формирователь эталонного сигнала 31, вход которого соединен с одним из выходов блока управления 15, а выход в с другим входом слагателя 19; схему автоматической регулировки усиления (АРУ) 32, входы которой подключены к выходам слагателя 19 (через коммутатор 20, соединенный также с блоком управления 15), формирователя разности отсчетов 9 и блока управления 15, а выходы подключены к одному из входов регулирующего элемента 18 и через коммутатор 6 - ко входу расширителя 7; формирователь компенсирующего напряжения 33, входы которого подсоединены к одному из выходов селектора 3, выходам блока управле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 65 ния 15 и выходу усилителя 21, а выходы подсоединены ко входам схемы фиксации 22,Устройство работает следующим образом.Весь период одного измерения, т, е. время,в течение которого получают одно значениеизмеряемой величины отношения сигнал/помеха в любой точке телевизионного тракта, разделяется на два основных цикла; цикл измерения сигнала и цикл измерения помехи. Длительность и чередование циклов задаютсяблоком управления 15.В цикле измерения сигнала не производитсянепосредственного измерения величины размаха видеосигнала между контрольными уровнями, а осуществляется автоматическое регулирование размаха видеосигнала, поступающегона вход устройства, с целью доведения егодо некоторой постоянной величины. Это улучшает динамическую характеристику всегоустройства и упрощает схемное выполнениеряда блоков, поскольку в этом случае однойи той же величине отношения сигнал/помехана входе устройства независимо от величиныразмаха видеосигнала всегда соответствуетодинаковое абсолютное значение напряженияпомехи,Первый основной цикл измерения условноназывается циклом измерения сигнала, Вэтом цикле видеосигнал поступает на входблока предварительной обработки видеосигнала 2 и на вход селектора 3. Если видеосигнал не содержит строчных и кадровых синхроимпульсов, то на специальные входы селектора 3 подают строчные и кадровые ведущиеимпульсы, используемые для синхронизацииработы датчиков видеосигналов.Если видеосигнал содержит контрольныесигналы испытательных строк, то в селекторе 3 из видеосигнала выделяют синхроимпульсиспытательной строки, содержащей импульсбелого и синхроимпульс какой-либо строки,находящейся в интервале кадрового гасящегоимпульса, но не содержащей никаких контрольных или других вспомогательных сигналов (например, синхроимпульс строки, предшествующей первой испытательной строке).Выделенные синхроимпульсы с выходов селектора 3 подают на входы формирователя узких импульсов 4, блока управления 15 и блока предварительной обработки видеосигнала 2,Видеосигнал, поступающий на вход 17 блока предварительной обработки видеосигнала,подается на вход регулирующего элемента 18.На выходе регулирующего элемента 18 размах видеосигнала с высокой точностью поддерживается постоянным, равным выбраннойвеличине, При этом размах видеосигнала навходе предлагаемого устройства может изменяться в значительных пределах, Поддержание постоянства размаха видеосигнала достигается с помощью схемы автоматической регулировки усиления 32,С выхода регулирующего элемента 18 видеосигнал подается на вход слагателя 19, вкотором в видеосигнал замешивается импульс эталонного уровня белого, подаваемый на один из входов слягателя 19 с выхода формирователя эталонного сигнала 31, Этот импульс необходим для поддержания с высокой точностью постоянства размаха видеосигнала на выходе регулирующего элемента 18 при помощи схемы ЛРУ 32. В схеме АРУ амплитуда импульса белого сравнивается с амплитудой импульса эталонного уровня белого.Эталонный импульс вырабатывается в формирователе эталонного сигнала 31, на вход которого поступает управляющий сигнал с одного из выходов блока управления 15. Эталонный импульс в слагателе 19 замешивается в одну из строк видеосигнала, находящихся в интервале кадрового гасящего импульса и не содержащих никаких контрольных или других вспомогательных сигналов (напоимер, в строку, прелшествующую первой испытательной строке). Длительность эталонного импульса выбирается достаточно большой (например, равной третьей части ллительности строки), что упрощает выполнение схемы ЛРУ 32.Если видеосигнал, подаваемый на вход 1 предлагаемого устройства, не содеожит контрольных сигналов испытательных строк, или производится измеоение отношения сигнал( помеха на изображении, то в слагателе 19 кроме эталонного импульса в видеосигнал замешивается импульс эквивалента видеосигнала (эквивалентный импульс), подаваемый на один из входов слагателя 19 с выхода формирователя эквивалента видеосигнала 29 через ключ 30. Амплитуда эквивалентного импульса равна размаху видеосигнала между контрольными уровнями чеоного и белого (т. е, размаху сигналя изображения), а его длительность, примерно, такая же, как и у эталонного импульса. Эквивалентный импульс, будучи эквивалентом видеосигнала по амплитуде, позволяет поддерживать с высокой точностью постоянство оазмаха видеосигнала с помощью схемы АРУ 32 в отсутствие в составе видеосигнала импульса белого.Эквивалентный импульс вырабатывается в Формирователе эквивалента видеосигнала 29, на один вход которого поступает видеосигнал, подаваемый на вход слагателя 19, а на другой - управляющий сигнал с одного ттз вьтходов блока управления 15. Эквивалентный импчльс в слагателе 19 замешивается в одну из строк видеосигнала, находящихся в интервале калрового гасящего импульса и не содержащих никаких контоольных или других вспомогательных сигналов.С выхода слагателя 19 видеосигнал с замешанным эталонным импульсом (а также с эквивалентным импульсом, в случае отсчтствия контрольных сигналов испытательных строк или измеоения отношения сигнал/помеха на изображении) поступает чеоез коммутатор 20 на один из входов схемы ЛРУ 32. Импуль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 сы, управляющие коммутацией, подаются на специальный вход коммутатора 20 с одного из выходов блока управления 15. В цикле измерения сигнала коммутатор 20 соединяет выход слагателя 19 с одним из входов схемы ЛРУ 32.Видеосигнал с выхода слагателя 19 поступает через коммутатор 20 на вход стообиоующего каскада, ня другой вход которого подаются стробиоующие импчльсы, выоабатываемые в генераторе стообирующих импульсов, Работа этого генератора управляется импульсами, поступающими с одного из выходов блока управления 15. Стробиоующие импульсы следуют с частотой полей и пеоиолически от поля к полю меняют свое воеменное оложение относительно эталонного им чльса так. что в кажлом последующем оле "оочеено осчцествляется стообиоование в стпобипчюшеч каска "е) эталонного 1 тмчлся 1 т импчльса белоголи з втя енто гл чп ь я в слччае отсчттв 1 я к нтол ны лтгнялов спытательньтх стпок или пзмепенст отнп 1 ения сигналпомеха на изобпяжении). Длительно"т стробиоующих импчльсов выбиояется порядка нескольких микросекунд. но не больше, чем длительность импульса белого, который является самым кооотким из импульсов. подвеогаюшихся стооб 1 тоованию. Обпязчюшиеся в результате стробиоования импульсы, амлитчды котооых поопоОциональны амплтттчдам простробиоованньтх импульсов, поступают с выхода стробиоуюшего каскада чепез коммутатор 6 на вход расшиоителя 7. Импчльсы, управляющие коммчтяц 1 тей. подаются на специальный вход коммутатооя 6 с одного из выходов блока упоавления 15. В цикле измепения сигнала коммутатор 6 соединяет выход стробируюшего каскада схемы АРУ 32 со входом расширителя 7.В расширителе 7 импульсы расширяются на интервал поля, Сброс расширителя 7 осуществляется специальным импульсом, поступающим с одного из выходов блока управления 15. Расширенные импульсы с выхода расширителя 7 подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 8, в котором эти импульсы преобразуются в пакеты импульсов. Число импульсов в этих пакетах пропорционально амплитудам преобразуемых импульсов. С выхода аналого-цифрового преобразователя 8 пакеты импульсов поступают на вход формирователя разности отсчетов 9. Если число импульсов в одном пакете, пропорциональное амплитуде импульса белого не равно числу импульсов в другом пакете, пропорциональному амплитуде эталонного импульса, то на одном из выходов формирователя 9 образуется импульс, который подается на вход реверсивного счетчика схемы АРУ 32. Кроме того, с выхода формирователя 9 на управляющую схему реверсивного счетчика поступает импульс знака разности между амплитудами эталонного импульса и импульса белого. В зависимости от знака этой разности импульс, 379216поступающий на реверсивный счетчик, прибавляется или вычитается из числа, зафиксированного в счетчике. Изменение этого числа импульсов на единицу передается с выхода реверсивного счетчика на вход цифро-аналогового преобразователя схемы АРУ 32, на выходе которого образуется положительное или отрицательное (в зависимости от знака разности) приращение постоянного напряжения, Это приращение поступает на специальный вход регулирующего элемента 18 и вызывает соответствующее изменение его коэффициента передачи и, следовательно, изменение размаха видеосигнала, в том числе и импульса белого, на выходе регулирующего элемента 18.В последующих кадрах процесс сравнения амплитуд эталонного импульса и импульса белого и последующего изменения размаха видеосигнала на выходе регулирующего элемента 18 повторяется до того момента, пока амплитуда импульса белого не станет равной амплитуде эталонного импульса. В этот момент в формирователе разности отсчетов 9 вырабатывается импульс равенства, который с одного из выходов формирователя 9 подается на блок управления 15, где из него формируются управляющие импульсы, соответствующие окончанию цикла измерения сигнала и началу цикла измерения помехи.В течение второго цикла (цикла измерения помехи) измеряют эффективное значение напряжения флуктуационной помехи, содержащейся в видеосигнале. Измерение эффективного значения помехи основано на усреднении по множеству разностей дискретных отсчетов (выборок) помехи, осуществляемых в соседних кадрах (полях) или строках. В зависимости от того, в каком звене телевизионного тракта производится измерение отношения сигнал/помеха, а также в зависимости от ряда других факторов режим работы предлагаемого устройства в цикле измерения помехи может быть различным:а) измерение производится в телевизионном канале линии связи или отдельного ее участка. В этом случае выборка мгновенных значений помехи осуществляется в интервале кадрового гасящего импульса один или несколько раз в каждом поле или кадре;б) измерение производится в телевизионном канале линии связи с быстро изменяющимися параметрами (например, тропосферной линии связи). В этом случае выборка мгновенных значений помехи осуществляется в интервале каждого строчного гасящего импульса (например, на его задней площадке), что резко сокращает длительность измерения и тем самым позволяет производить измерение с достаточно высокой точностью.в) измерение производится на выходе датчика видеосигнала или в какой-либо другой точке аппаратно-студийного канала изображения. В этом случае измерение производится непосредственно на сигнале изображения. Выборка мгновенных значений помехи может5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 осуществляться в любой точке телевизионного растра. При этом используется межкадровая или межстрочная корреляция, или совместно оба вида корреляции сигнала изображения.Видеосигнал поступает на вход блока предварительной обработки видеосигнала 2 и на вход селектора 3. В селекторе 3 из видеосигнала выделяют синхроимпульс одной из испытательных строк или синхроимпульс любой другой строки, находящейся в интервале кадрового гасящего импульса. Выделенные синхроимпульсы с выходов селектора 3 подают на входы формирователя узких импульсов 4 блока управления 15 и блока предварительной обработки видеосигнала 2.Видеосигнал, поступающий на вход 17 блока предварительной обработки видеосигнала, подается на вход регулирующего элемента 18, коэффициент передачи которого остается неизменным в течение всего цикла измерения помехи. С выхода регулирующего элемента 18 видеосигнал поступает на вход слагателя 19, с выхода которого он подается через коммутатор 20 на вход усилителя 21. Импульсы, управляющие коммутацией, поступают на коммутатор 20 в момент окончания цикла измерения сигнала с одного из выходов блока управления 15 и подключают к выходу слагателя 19 вход усилителя 21. Вход схемы АРУ 32 отключается от выхода слагателя 19, видеосигнал перестает поступать на этот вход, и схема АРУ 32 не работает в течение цикла измерения помехи.Усилитель 21 и последующие схемы фиксации 22 (совместно с формирователем компенсирующего напряжения 33), ключевая схема 23 (последовательно с которой могут быть включены еще одна или несколько ключевых схем) и усилитель 24 в значительной мере обеспечивают повышение чувствительности предлагаемого устройства, т. е. расширение пределов измерения в сторону малых уровней помехи (больших отношений сигнал/помеха). В усилителе 21 производится предварительное усиление видеосигнала. С выхода усилителя 21 видеосигнал подается на вход схемы фиксации 22 и на вход формирователя компенсирующего напряжения ЗЗ.В схеме фиксации 22 осуществляется фиксация видеосигнала в каждой строке по уровню черного (уровню гасящих импульсов), причем фиксирующие импульсы и опорное напряжение поступают на схему фиксации 22 с выходов формирователя компенсирующего напряжения 33, Опорное напряжение вырабатывается в формирователе 33 таким образом, что на выходе схемы фиксации 22 и, следовательно, на входе ключевой схемы 23 происходит компенсация пьедестала от видеосигнала и вместе с тем в)/2 раз увеличивается уровень флуктуационной помехи. Компенсация пьедестала позволяет с высокой точностью измерять отношение сигнал/помеха на любом уровневидеосигнала и, следовательно, на любой (по яркости) детали изображения, что особенно важно при измерении на подвижном изображении.В режиме а, когда уровень помехи измеряется в интервале кадрового гасящего импульса, видеосигнал с выхода схемы фиксации 22 подается на вход ключевой схемы 23, на другой вход которой поступают импульсы, вырабатываемые в блоке управления 15. Эти импульсы имеют длительность несколько микросекунд и совпадают по времени с тем участком видеосигнала в интервале кадрового гасящего импульса, на котором будет производиться выборка мгновенных значений помехи.С выхода ключевой схемы 23 вырезки видеосигнала, представляющие собой пакеты помехи, поступают на вход усилителя 24. Значительно усиленные пакеты помехи с выхода усилителя 24 подаются через ключ 25 на вход фильтра 26 или 27. Фильтр 26 учитывает особенности визуального восприятия флуктуационной помехи на черно-белом телевизионном изображении и используется при измерении отношения сигнал/помеха в тракте черно-белого телевидения. Фильтр 27 учитывает особенности визуального восприятия флуктуационной помехи на цветном телевизионном изображении и используется при измерении в тракте цветного телевидения. С выхода фильтра 26 (или 27) пакеты помехи поступают через ключ 28 на вход модулятора 5 в качестве модулирующего напряжения. На другой вход модулятора 5 с выхода формирователя узких импульсов 4 поступают импульсы малой длительности (порядка нескольких десятков наносекунд), следующие с частотой полей (в режиме б - с частотой строк), Импульсы вырабатываются в формирователе 4 таким образом, что по времени они совпадают с участком видеосигнала, выбранным для измерения уровня помехи, т. е, они совпадают с пакетами помехи, получающимися на выходе ключевой схемы 23, Это обеспечивается с помощью импульсов, поступающих на вход формирователя 4 с одного из выходов селектора 3, Кроме того, в формирователе 4 вырабатываются импульсы яркостной отметки, которые с выхода 16 могут подаваться на видеоконтрольное устройство для индикации на его экране участка телевизионного изображения, на котором производится измерение уровня помехи.В модуляторе 5 импульсы 4 модулируются по амплитуде мгновенными значениями помехи, содержащейся в выбранном участке видеосигнала (например, на уровне черного в первой испытательной строке). В результате на выходе модулятора 5 образуется последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде по случайному закону, соответствующему закону распределения мгновенных значений помехи, Таким образом, осуществляется дискретная выборка мгновенных значений измеряемой помехи. Следует отметить, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 что выборка помехи может производиться в интервале кадрового гасящего импульса не один, а несколько раз в каждом поле, что сокращает длительность измерений,Импульсы с выхода модулятора 5 подаются через коммутатор 6 на вход расширителя 7, сброс в котором осуществляется импульсами, поступающими с одного из выходов блока управления 15. В цикле измерения помехи коммутатор 6 подключает ко входу расширителя 7 выход модулятора 5, В расширителе 7 импульсы расширяются на интервал поля, и расширенные импульсы с выхода расширителя 7 подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 8, в котором эти импульсы преобразуются в пакеты импульсов, Число импульсов в этих пакетах пропорционально амплитудам соответствующих расширенных импульсов и, следовательно, мгновенным значениям напряжения измеряемой помехи, Скорость аналого-цифрового преобразования выбирается достаточно высокой, чтобы обеспечить преобразование наибольшего из практически возможных мгновенных значений помехи в режиме с наименьшим интервалом между соседними выборками помехи. С выхода аналого-цифрового преобразования 8 пакеты импульсов поступают на вход формирователя разности отсчетов 9,В формирователе 9 осуществляется процесс поочередного запоминания и вычитания сосед. них отсчетов (выборок) мгновенных значений помехи, представленных пакетами импульсов, В результате на выходе формирователя 9 образуется последовательность пакетов импульсов, число которых в каждом пакете представляет в каком-либо коде (например в двоичном) разность соседних отсчетов помехи. Эта последовательность пакетов импульсов подается на анализатор разности. 10. При измерении помехи на подвижном изображении управляющие импульсы, поступающие с одного из выходов блока управления 15, включают анализатор 10.Пакеты импульсов, соответствующие разностям соседних отсчетов помехи, не превышающим величину пороговой разности, с выхода анализатора 10 поступают на вход квадратора 11, в котором осуществляется возведение в квадрат этих разностей. С выхода квадратора 11 импульсы, соответствующие квадратам разностей, подаются непосредственно на вход интегратора 12, В интеграторе 12 производится накопление интегральной суммы (суммирование) заданного числа квадратов разностей соседних отсчетов помехи. Это число выбирается заранее в зависимости от требуемого режима работы в цикле измерения помехи и соответствует устанавливаемой емкости счетчика числа разностей, имеющегося в анализаторе разности 10. С выхода интегратора 12 импульсы, соответствующие накопленной сумме квадратов разностей, поступают на логарифматор 13, где в цифровой форме осуществляется лога рифм ирование379216 фиг 1 этой суммы. При логарифмировании1 учитываются масштабные коэффициенты: - ,2 соответствующий операции извлечения квадратного корня, н 20, необходимый для получения величины отношения сигнал/помеха в децибелах, С выхода логарифматора 13 импульсы, соответствующие эффективному значению помехи, подаются непосредственно на вход блока индикации 14, на индикаторе которого отсчитывается измеряемое отношение размаха сигнала к эффективному значению флуктуационной помехи.Импульсы со специального выхода блока индикации 14 могут подаваться на вход цифропечатающего устройства для регистрации результатов измерения,Предмет изобретения1. Устройство для автоматического измерения отношения сигнала к флуктуационной помехе, состоящее из последовательно соединенных, управляемых блоком управления селектора импульсов, формирователя импульсов, модулятора, коммутатора, расширителя, квадратора, интегратора, логарифматора, 5 блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерений, между расширителем и квадратором последовательно включены аналого-цифровой преобразователь и формирователь разности отсче тов; при этом ко входу устройства подключенсвоим входом блок предварительной обработки видеосигнала, другие входы которого соединены с выходами формирователя разности отсчетов и селектора импульсов, а выходы - 15 со входами модулятора и коммутатора.2, Устройство по п. 1, отлича ющеесятем, что, с целью повышения точности измерений отношения сигнал/помеха на подвижном изображении, между выходом формирователя 20 разности отсчетов и входом квадратора включен анализатор разности отсчетов, соединенный с блоком управления,Корректор А. Дзесова Редактор Е. Мазуронок Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 102/3 Изд.189 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5