Устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона

1124451 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый ;правляемый сумматор содержит первый, второй, и третий инверторы, эмиттерный повторитель, ключ, первый и второй генераторы тока, причем входы первого инвертора и эмиттерного повторителя объединены и являются первым входом управляемого сумматора, вход второго и первый вход третьего инверторов объединены и являются вторым входом управляемого сумматора, вы - ходы первого, второго и третьего инверторов объединены и являются выходом управляемого сумматора, выход первого генератора тока подключен к входу питания,эмиттерного повторителя, выход второго генератора тока подключен к управляющему входу третьего инвертора, между выходом эмиттерного повторителя и вторым входом третьего инвертора включен ключ, управляющий вход которого является входом управления управляемого сумматора. Изобретение относится к технике телевидения и может быть использовано в видеомагнитофонах и при передаче видеосигнала по линиям связи.Известно устройство подавления шу ма, содержащее первую и вторую последовательно соединенные линии задержки с временем задержки, равным периоду следования строчных синхроимпульсов, первый сумматор, подсоединенный к 10 выходам первой и второй линий задерж-, ки, схему вычитания, подсоединенную к выходу первой линии задержки и к выхдду первого сумматора, диодный ограничитель, поцсоединенный к выходу 15 вычитающего устройства, второй сумматор, подключенный к выходу первого сумматора и к выходу диодного ограничителя, схему регулировки порога ограничения, подключенную к диодно му ограничителю, низкочастотный фильтр и схему задержки, входы которых подключены к выходу второго сумматора, а вьходы подключены к входу второго вычитающего устройства, второй диод ный ограничитель и вход которого 3, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что генератор управляющих импульсов содержит после. довательно соединенные фильтр-пробку, блок дифференцирования, усилитель. блок сдвига уровня, элемент задержки, пиковый детектор, первый компаратор, элемент ИЛИ и формирователь импульс ов, посл едовательно включенные между выходом пикового детектора и вторым входом элемента ИЛИ, инвертор и второй компаратор, а также ключ, включенный между выходом элемента задержки и общей шиной, причем управляющий вход ключа соединен с выходом элемента ИЛИ, второй и третий выходы блока сдвига уровня соединены с вторыми входами соответственно первого и второго компараторов, вход фильтра-пробки является входом генератора управляющих импульсов, а выход формирователя импульсов - выходом генератора , управляющих импульсов. подключен к вькоду второго вычитаю- щего устройства, вторую схему регулировки порога ограничения, подключенную к второму диодному ограничителю, третий сумматор, входы которого подключены к выходу второго диод- ного ограничителя и к выходу низкочастотного фильтра Я .Однако такое устройство требует двух ультразвуковых линий задержки весьма высокого качества с величиной задержки, равной периоду следования строчных синхроимпульсов. При обработке полного цветового телевизионного сигнала в диодном ограничите-ле образуются нелинейные искажения цветовой поднесущей," при работе с те- левизионным сигналом, кодированным ,по стандарту СЕКАМ, на выходе первого сумматора возникает амплитудная модуляция частоты поднесущей цвета. Выходной полный цветовой видеосигнал подвержен искажениям.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона, содержащее генератор управляющих импульсов, вход которого является входом видеосигнала, фильтр верхних частот и фильтр нижних частот, блок стро 5 бирования и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом фильтра нижних частот и с выходом блока стробирования, вход которого соединен с выходом генератора управ О ляющих импульсов 21 .В этом устройстве при наличии участ. ков с постоянной яркостью включается только фильтр нижних частот, который устраняет в выходном сигнале подне сущую сигнала цветности, т.е. устройство способно очищать от шумов только сигнал черно-белого телевидения. Кроме того, при многократных коммутациях ширины полосы канала в пределах 20 активной части строки низкочастотные компоненты сигнала. яркости, прошедшие через канал в режиме узкой полосы, смещены относительно своего номинального положения в сторону запаздыва ния, т.е. устройство имеет искажения . ти а "разница в задержке".Цель изобретения - повышение от- . . ношения сигнал/шум.Поставленная цель достигается тем,З 0 что в устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона, содержащее генератор управляющих импульсов, вход которого является входом видеосигнала, введены после-З довательно соединенные первая и вторая линии задержки, первый управляемый сумматор, буферный усилитель и второй управляемый сумматор, а также введена третья линия задержки, . 40 вход которой соединен с вторым выходом буферного усилителя, а выход подключен к второму входу второго управляемого сумматора, причем второй вход первого управляемого сумма 45 тора соединен с выходом первой линии задержки, а входы. управления первого и второго управляемых сумматоров соединены с выходом генератора управляющих импульсов. 50При этом каждый управляемый сумматор содержит первый, второй и третий инверторы, эмиттерный повторитель,ключ, первый и второй генераторы тока, причем входы первого инвертора 55и эмиттерного повторителя объединеныи являются первым входом управляемогосумматора, вход второго и первый вход третьего инверторов объединены иявляются вторым входом управляемогосумматора, выходы первого, второго и третьего инверторов объединены и являются выходом управляемогосумматора, выход перваго генераторатока подключен к входу питания эмиттерного повторителя, выход второгогенератора тока подключен к управляющему входу третьего инвертора, междувыходом эмиттерного повторителя ивторым входом третьего инверторавключен ключ, управлякпций вход которого является входом управления уп".равляемого сумматора,Генератор управляющих импульсовсодержит последовательно соединенныефильтр-пробку, блок дифференцирования,усилитель, блок сдвига уровня, элемент задержки, пиковый детектор,первый компаратор, элемент ИЛИ и формирователь импульсов, последовательновключенные между выходом пиковогодетектора и вторым входом элементаИЛИ, инвертор и второй компаратор, атакже ключ, включенный между выходомэлемента задержки и общей шиной, причем управляющий вход ключа соединенс выходом элемента ИЛИ второй итретий выходы блока сдвига уровня соединены с вторымю входами соответственно первого и второго компараторов, вход фильтр-пробки являетсявходом генератора управляющих импульсов, а выход формирователя импульсоввыходом генератора управлякщих импульсов.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства подавления Шума в канале воспроизведения видеомагнитофона.Устройство подавления шума в канале воспроизведежя видеомагнитофона содержит первую 1 и вторую 2 линии задержки, первый управляемый сумматор 3, буферный усилитель 4, третью линию 5 задержки, второй управляемый сумматор 6 и генератор 7 управлякицих импульсов.Каждый управляемый сумматор содержит первый 8, второй 9 и третий 10инверторы, эмиттерный повторительки, пиковый детектор 20, ключ 21, инвертор 22, первый 23 и второй 24 коячараторы, элемент ИЛИ 25 и формирователь 26 импульсов.Устройство подавления шума в канале воспроизведения видеомагнитофона работает следующим образом.На вход первой линии 1 задержки и на вход генератора 7 управляющих импульсов поступает воспроизводимый полный цветовой видеосигнал. 10 В первой линии 1 задержки видео, сигнал задерживается на время, несколько большее времени задержки распространения сигнала в генераторе 7 управляющих импульсов. Задержанный видеосигнал с выхода первой линии 1 задержки поступает на второй вход первого управляемого сумматора 3 и на вход второй линии 2 задержки.Вре мя задержки второй линии 2 задержки равно Тою+ Таь где Т - период частоты покоя цветооЯвой поднесущей в краснойстроке,Т,18 - период частоты покоя цветовой поднесущей в синей стро.ке.Сигналы с входа и выхода второй линии 2 задержки образуют прямой и задержанный сигналы, поступающие, соответственно на второй и первый входы первого управляемого сумматора 3. При этом в первом управляемом сум. маторе 3 задержанный сигнал поступает на вход первого инвертора 8 и на40 вход эмиттерного повторителя 11, а прямой незадержанный) сигнал поступает на входы второго 9 и третьего 10 инверторов. Режимы по постоянному току эмиттерному повторителю 11 и тре"45 тьему инвертору 10 задаются с помо-: щью первого 13 и второго 14 генераторов тока. При разомкнутом ключе 12 включенном между эмиттерным повторителем 11 и третьим инвертором 10, коэффициент передачи третьего инвертора 10 много меньше единицы, так как в эмиттерной цепи транзистора, образующего инвертор, включен второй генератор 14 тока, имеющий боль- шое выходное сопротивление, Также мно. го меньше единицы и коэффициент передачи сигнала, поступающего чере эмиттерный повторитель 11 на выход первого управляемого сумматора 3, так как в цепи прямой передачи видеосигнала имеется разрыв в ключе 12. Поэтому при разомкнутом ключе 12 передача видеосигнала на выход первого управляемого сумматора 3 производится только через первый инвертор 8 и второй инвертор 9, причем в этом случае первый управляемый сумматор 3 работает как сумматор двух сигналов. Поскольку входные сигналы сдвинуты друг относительно друга во второй линии 2 задержки, то выходной суммарный сигнал имеет нелинейную форму частотной характеристики, которая соответствует выражению=соу ьа время задержки выходного сигнала от носительно входного равно половине времени задержки второй линии 2 задержки, т. е, ь 72. В случае замкнутого ключа 12 эмиттерный повторитель 11, ключ 12, третий инвертор 10 совместно с первым 13 и вторым 14 генераторами тока образуют схему дифференциального усилителя, у которого коэффициент передачи как по ин - вертирующему, так и по не инвертирующему входам равен коэффициенту передачи первого 8 и второго 9 инверторов. Таким образом, при замкнутом положении ключа 12 на выходе первого управляемого сумматора 3 происходит вычитание сигналов, поступающих на его входы. При коэффициенте передачи эмиттерного повторителя 11 и третьего инвертора 10, образующих дифференциальный усилитель, равном коэффициенту передачи первого 8 и второго 9 инверторов, .на выходе первого управляемого сумматора 3 присутствует нулевой уровень сигнала, поступающего на первый вход, и удвоенное значение сигнала, поступающего на второй вход. Результирующая же частотная характеристика первого управляемого сумматора 3 в линейн.Задержка выходного сигнала относительно входного отсутствует. При коэффициенте передачи первого инвертора 8, второго ипвертора 9 и системы, образующеи дифференциальный усилитель, равном 0,5, коэффициент передачи первого управляемого сумматора 3 равен 1, При этом переходныепроцессы, связанные с коммутацией1124451 л "2 Ъ л - + - - ь г ключа 12, проходят на выход блока с уровнем - б дБ (что связано с коммутацией видеосигнала только в канале, дифференциального усилителя, коэффициент передачи которого ра вен 0,5), т.е. обеспечивается дополнительное под "вленце переходных процессов, наложенных на видеосигнал. Через буферный усилитель 4 сигнал поступает на первый вход второго уп равляемого сумматора б и на вход третьей линии 5 задержки, которая аналогична второй линии 2 зацержки. С выхода третьей линии 5 зацержки сигнал поступает на второй вход второ го управляемого сумматора 6. Работа его аналогична работе первого управляемого сумматора 3. Поскольку на первый вход второго управляемого сумматора 6 поступает прямой сигнал, а 20 на второй - задержанный в третьей линии 5 задержки, в случае формирования линейной частотной характеристики выходной сигнал задерживается относительно входного на время, рав ное времени задержки сигнала в третьей линии 5 задержки, а в случае формирования нелинейной частотной характеристики выходной сигнал относительно входного задерживается на время, равное половине времени задержки сигнала в третьей линии 5 задержки 5/2. Таким образом, при формировании линейной частотной характеристики с помощью первого 3 и35 второго 6 управляемых сумматоров, выходной сигнал устройства имеет за-,. держку, определяемую временем задержки сигнала в третьей линии 5 задержки, а при формировании нелинейной частотной характеристики время задержки сигнала равно так как время выдержки второй 2 итретьей 5 линий задержки одинаковое.Таким образом, в обоих режимах работы устройства не происходит изменениязадержки выходного сигнала,что обеспечивает отсутствие искажений сигнала типа "разница в задержке", а частотная характеристика устройствапри формировании нелинейной характеристики определяется как 55 Второй максимум частотной характе-.ристики прцходится на значение поднесущей частоты сигнала цветности, Полоса пропускания характеристики обеспечивает прохождение нижней ц верхнейбоковой полосы частот цветовой поднесущей. Для обеспечения необходимойлинейной частотной характеристикив области девиации частоты цветовойподнесущей в буферном усилителе 4предусмотрена частотная коррекция вобласти девиации частоты цветовойподнесущей.Поскольку сигналы на двух входахкаждого из двух блоков формированиячастотной характеристики смещены навремя, равное периоду поднесущейчастоты, то при коммутации ключа,входящего в состав каждого управляемого сумматора, практически нет сдвига фаз поднесущей частоты, следовательно, отсутствуют искажения типан нтянучки и на цветном видеоконткрольном устройстве в месте коммутации сигнала. Полоса частот полногоцветового видеосигнала, кодированного по системе СЕКАМ, занимает полосу 6,5 мГц. Значение этой частотыс достаточно высокой точностью совпадает со вторым минимумом частотной характеристики устройства. Приэтом оказывается, что площадь, ограниченная нелинейной частотной характеристикой, в два раза меньше площади, ограниченной линейной частотной.характеристикой в полосе О 6,5 мГц. При этом выигрьпп в соотношении сигнал/шум в выходном сигналеустройства составит 3 дБ, При осуществлении нескольких перезаписей видео"сигнала, проводимых на видеомагнитофонах, происходит перемножение орди,нат частотных характеристик от одно-.го процесса перезаписи к другому.При воспроизведении последующих копий результирующая частотная характеристика от одной копии к другойбудет постоянно сужаться. Расчетыпоказывают, что при воспроизведениипервой копии суммарный выигрыш составит 3 дБ, а при воспроизведении третьей копии - 4 дБ,В генераторе 7 управляющих импульсов производится выделение участковвидеосигнала с крутизной сигнала вы Ь соаЬА 2)(сози 4 = ше некоторого значения, определяемого крутизной частотной характеристики блока 16 дифференцирования. Фик 1124451 10сирование таких участков производит ся с учетом уровня шума во входном видеосигнале.Работа генератора 7 управляющихимпульсов осуществляется следующим 5 образом.Входной видеосигнал .поступает навход фильтра-пробки 15, в котором по,давляется частота подне ущей сигнала цветности . Яркостная составляющая ви деосигнала, являющаяся выходным сигналом фильтра-пробки 15, поступает на блок 16 дифференцирования.В зависимости от формы яркостно го перепада, во входном полном видео.сигнале, выходной сигнал блока 16дифференцирования может быть ноложительной полярности, отрицательнойполярности или может быть разнополярным, Так, например, импульс бв Т2на выходе блока 16 дифференцированияпреобразуется в разнополярный импульсПродифференцированный сигнал поступает на усилитель 17, динамическийраствор и значение коэффициента передачи которого определяется значением максимального уровня шума во вход , ном видеосигнале, т.е. усилитель17 не должен иметь ограничения шума при подаче на вход устройства видеосигнала с наихудшим соотношением сигнал/шум. Такой уровень шума будет при воспроизведении,например, третьей копии видеограммы. Этот уровень шума фиксируется в 35качестве опорного напряжения .на входах первого 23 и второго 24 компараторов с помощью пикового детектора 20 и инвертора 22. Сформированныйусилителем 17 сигнал поступает на 40блок 18 сдвига уровня. Все три выхода этого блока имеют практически равные коэффициенты передачи по переменной составляющей. Отличия в выходных сигналах заключены в наличии 45постоянной составлякицей. На первомвыходе, подключенном к входу элемеи 1 та 19 задержки, формируется сигнал, .практически идентичный выходномусигналу усилителя 17 с нулевым уровнем постоянной составляющей, на втором выходе, подключенном к второму входу первого компаратора 23, формируется тот же сигнал, но сосмещением, т.е. имеющий постоянную 55составляющую определенного знака,На третьем выходе блока 18 сдвигауровня формируется тот же сигнал,что на первом выходе, но имеющий пос тоянную составляющую противоположного знака относительно сигнала, посту- пающего с второго выхода блока 18 сдвига уровня. Сигнал с первого выхода блока 18 сдвига уровня поступает на вход элемента 19 задержки. Величина задержки сигнала должна быть не менее времени задержки распространения сигнала в обоих компараторах 23 и 24, элементе ИЛИ 25 и в ключе 2 1. В случае работы канала вос" произведения видеомагнитофона в режиме измерений или настройки на его вход подается измерительный телевизионный сигнал от датчика телевизионного испытательного сигнала. Следовательно, уровнем шума в выходном сигнале усилителя 17 можно пренебречь. При этом на выходе пикового детектора 20, регистрирующего пиковое значение шума во входном видеосигнале, устанавливается напряжение, близкое к нулю, Следовательно, на втором входе первого компаратора 23 относительно первого входа устанавливается смещающее напряжение, выработанное в бло ке 18 сдвига уровня, с наложенным на него продифференцированным сигналом.Величина этого смещающего напряжения определяет чувствительность генератора 7 управляющих импульсов и всего устройства к деталям изображения с малой яркостью. При наличии перепада сигнала яркости во входном видеосигнале на выходе усю теля 17 формируется короткий импульс, который, получив смещение по постоянному напряжению в блоке 18 сдвига уровня, поступает на второй вход первого компаратора 23 и при превышении нулево-го управления, поступающего на его первый вход (в случае работы устройства от датчика телевизионного испытательного сигнала), компаратором вырабатывается импульс, длительность которого близка к длительности импульса на выходе усилителя 17, а также к длительности перепада сигнала яркости во входном видеосигнале. Поскольку входы второго компаратора 24 включены в обратном порядке относительно входов первого компаратора 23 и, кроме того, на его первый вход подается продифференцированный сигнал с выхода блока 18 сдвига уровня со смещением, имеющимобратный знак относительно сигнала, поступающего на второй. вход первогокомпаратора 23, то второй компаратор 24 оказывается чувствительным к перепадам продифференцированного сигнала обратной полярности относительно сигнала, поступающего на второй вход первого компаратора 23. Выходные сигналы обоих компараторов поступают на два входа элемента ИЛИ 25, в 10 котором объединяются в последовательность импульсов. Этой серией импульсов коммутируется ключ 21, подключая к к общей шине выход элемента 19 задержки на время равное длительности им пульса, тем самым переводяэлемент 19 задержки в режим короткозамкнутой на выходе линии. В выходном сигнале этой линии задержки вычеркиваются все импульсы, соответствующие перепадам 20 сигнала в яркость во входном видеосигнале, остается лишь только шум входного сигнала. Наличие элемента 19 задержки величина времени задержки которого оговорена вьппе,обеспечивает 25 опережение фронта импульса, включающего ключ 21, относительно фронта импульсного сигнала, поступающего с выхода элемента 19, благодаря чему осуществляется эффективноеподавление З 0 фронта и большей части импульсного сигнала на выходе элемента задержки 19. Если время задержки элемента 19 задержки меньше длительности импульса, включающего ключ 21, то режим короткого замыкания эффективным образом обеспечивает также и подавление среза импульса, поступающего на выход этого элемента, за счет времени распространения режима короткого замыкания, к входу линии задержки со стороны выхода, а затем после окон. чания действия импульса в обратном направлении (с входа линии к ее выходу).45Таким образом, на выходе элемента 19 задержки при налички шума во входном телевизионном сигнале, т.епри работе устройства в режиме воспроизведения, обеспечено наличие только 50 одного шума, уровень которого линейно связан с уровнем шума во входном видеосигнале, с прорезанным до нулевого уровня сигналом в местах наличия перепадов сигнала яркости во 55 входном видеосигнале. При наличии такого сигнала на входе пикового детектора 20, на его выходе формируется постоянное напряжение, примерно равчое пиковому значению шума на его входе. Зто напряжение, поступающее в качестве опорного на первый вход первого компаратора 23, а инвертированного, - на второй вход второго компаратора 24, позволяет зафиксировать в виде выходных импульсов этих ком- - параторов всякое превышение относительно уровня шума продиффиренцирован. ного сигнала яркости, поступающего на другие входы обоих компараторов, т.е. позволяет зафиксировать наличие перепада в сигнале яркости, еслиего величина превышает уровень шума, т.е, если этот яркостный переФпад не утонул в шуме. Выходные импуль.сь обоих компараторов, объединившисьв элементе ИЛИ 25, поступают такжеи на вход формирователя 26 импульсов.В формирователе 26 Фронт поступающего на его вход импульса практическине задерживается. Растяжка импульса осуществляется только за счетзадержки среза импульса. На времядействия этого импульса включаютсяключ 12 в первом управляемом суммато"ре 3 и аналогичный ему ключ во втором управляемом сумматоре 6, формируя линейную частотную характеристику устройства в полосе 0-6,5 мГц, Впромежутке между импульсами, поступающими с: выхода генератора 7 управляюпых импульсов, устройство пропускает на выход сигнал, спектр яркости которого укладывается в полосу,примерно равную 0-0,7 мГц, обеспечивая при этом полосу для сигналацветности, примерно равную удвоенному значению полосы для сигналаяркости,Таким образом, устройство представ ляет собой безынерционный Формиро-. ватель частотной характеристики - линейной (в случае наличия на входе сигнала, для неискаженной передачи которого необходима широкая полоса) и нелинейной с полосой 0,6- 0,8 мГц по сигналу яркости и с поло" сой 1 поднесущей + 0,5-0,7 мГц по сигналу цветности, достаточной для неискаженной передачи сигнала, спектр которого помещается в этой полосе, обеспечивая тем самым улучшение соотношения сигнал/шум в выходно: видеосигнале, улучшая качество изображения на участках с постоянной1124451 14 13 Составитель А.ПрозоровскийРедактор Л.Веселовская Техред Т.Маточка Корректор В. Гирняк Заказ 8299/45 Тираж б 34 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ШП 1"Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4 или медленно меняющейся яркостью.Причем, это устройство чувствительно к различному уровню шумов вовходном видеосигнале, не имеет искажений типа "разница в задержке",не имеет искажений по каналу цветности типа "тянучек" в местах коммутации полного цветового телевизионного сигнала, что выгодно отличает его 5 от прототипа.