Устройство формирования испытательных сигналов для цифровой телевизионной системы передач

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 1290566 СПУБЛИН 1 04 И 17/00 МИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У ТОРСНОМУ СВИДЕТЕ тельст(56) Авторское свиде во СССРУ 720815, кл. Н 04 Н 7/18, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧ(57) Изобретение расширяет функциональные возможности путем обеспечения формирования любого специальногоиспытательного сигнала (ИС), точнойфиксации квантующей х-ки, точногоформирования и ввода в телевизионныйсигнал периодического ИС при перерывах в передаче телевизионных программ. Уст-во содержит блок гашения,дифференциальный видеоусилитель,АЦП, селектор телевизионного синхросигнала, пять коммутаторов, формирователь меток времени, три блока памяти, три арифметических блока ЦАП,блок селекции кодора, блок усреднения, блок вычитания, два преобразователя кодов, элементы ИЛИ, НЕ, дваблока запрета, задающий генератор,формирователь телевизионного синхросигнала и блок формирования телевизионного ИС. Уст-во работает в двухрежимах: в режиме формирования иввода в контрольные строки ИС припередаче телевизионной программы ив режиме формирования и ввода в ка-,нал периодического, испытательноготелевизионного сигнала при перерывах в передаче телевизионной программы. 4 ил, 129056645 сигнала. Устройство работает следующим образом,Полный телевизионный (ТВ) сигнал (монохромный или цветовой) (фиг. За) с входной шины устройства через блок 1 гашения и дифференциальный видеоусилитель 2 поступает на вход АЦП 3. В АЦП 3 осуществляется преобразование аналогового телевизионного сигнала в и-разрядный параллельный двоичный код, который посту. пает на выход устройства. Для исклю. чения шумов ограничения до аналого 50 Изобретение относится к техникесистем цифровой передачи телевизионных (ТВ) сигналов и устройств сквозного контроля их параметров.Цель изобретения - расширение 5функциональных возможностей путемобеспечения формирования любого специального испытательного сигнала,точной фиксации квантующей характеристики, точного формирования и вво,да в ТВ сигнал периодического испытательного сигнала при перерывах впередаче ТВ программ.На Фиг. 1 и 2 представлена структурная электрическая схема устройстваформирования испытательных сигналовдля цифровой телевизионной системыпередачи; на Фиг, 3 - временные диаграммы; на фиг. 4 - диаграмма, поясняющая формирование сигнала,Устройство Формирования испытательных сигналов для цифровой телевизионной системы передач содержитблок 1 гашения, дифференциальныйвидеоусилитель 2, аналого-цифровой25преобразователь (АЦП) 3, селектортелевизионного синхросигнала (СТС) 4,первый коммутатор 5, Формировательметок времени (ФМВ) 6, первый, второй и третий блоки памяти 7, 8 и 9,второй и третий коммутаторы 10 и 11,первый, второй и третий арифметические блоки 12, 13 и 14, четвертыйкоммутатор 15, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16,блок 17 селекции 35кодов, блок 18 усреднения, блок 19вычитания, пятый коммутатор 20, первый и второй преобразователи кодов21 и 22, элемент ВЛВ 23, элемент НЕ24, первый и второй блоки "Запрета" 4025 и 26, задающий генератор (ЗГ) 27,формирователь телевизионного синхросигнала (ФТС) 28, блок 29 формирования телевизионного испытательного цифрового преобразования необходимо восстановить постоянную составляющую видеосигнала путем фиксации положения гасящих импульсов на заданном уровне. Этот уровень устанавливают так, чтобы номинальный размах ТВ сигнала всегда был равен динамическому диапазону АЦП (уровень гашения ТВ сигнала на входе АЦП при этом соответствует определенному коду на выходе АЦП).В работе цепи цифровой фиксации уровня гашения информационного видеосигнала в устройстве участвуют СТС 4, ЗГ 27, а также последовательно включенные блок 17 селекции кодов, блок 18 усреднения, блок вычитания с блоком памяти 7, коммутатор 20, арифметический блок 13, преобразователь кодов 2 1, коммутатор 15, ЦАП 16, дифференциальный видеоусилитель 2, АЦП 3. Все блоки уст - ройства, за исключением блоков 13 и 21, участвуют в формировании, введении и фиксации испытательного сигнала.Рассмотрим два режима работы устройства.Работа устройства в режиме Формирования и ввода в контрольные строки испытательнОго сигнала при передаче ТВ программПолный телевизионный сигнал с входной шины устройства поступает на селектор телевизионного синхросигнала 4 (Фиг, За), который Формирует последовательность импульсов управления цифровой фиксацией уровня гашения ТВ сигнала (первый выход) (фиг. Зб); последовательность импульсов с частотой полей, временное положение которых совпадает с началом тех контрольных строк, в которые вводится испытательный сигнал (например, 22, 335 строки - второй выход); уровень логической единицы при отсутствии ТВ сигнала на входной шине устройства, уровень 0 при наличии ТВ сигнала на входной шине устройства (третий выход); последовательность импульсов с частотой строк Й, для синхронизации задающего генератора 27 (четвертый выход),С первого выхода задающего генератора 27 импульсы тактовой частоты Г поступают на СТС 4, на формирователь меток времени б, АЦП 3, блок 29 формирования испытательного сигнала, 1290566ЦАП 16, блок 17 селекции кодов иблок 18 усреднения. Частота временной дискретизации ТВ сигнала в АЦПравна Г "2 Р где Е - верхняя грао В 6ничная частота телевизионного сигнала (например, Г = 6 МГц, Г,- 14 МГц)Импульсы с частотой полей ТВ развертки с второго выхода селекторателевизионного синхросигнала 4 через 10первый коммутатор 5 поступает, навход формирователя меток времени 6,который на своем первом выходе Формирует импульсы, совпадающие по времени появления и по длительности сактивной частью контрольных строк(например, 22 и 335 строки, интервалФиг. Зв). Эти импульсы черезэлемент ИЛИ 23 поступают на входблока 1 гашения, обеспечивая запрет 20прохождения входного ТВ сигнала навход дифференциального видеоусилителя 2 во время ввода испытательногосигнала в контрольную строку.Эти же импульсы поступают на входблока 8 памяти. При этом на выходеблока 8 памяти Формируется п-разрядный параллельный двоичный код К,соответствующий номинальному кодугашения в цифровом ТВ сигнале на 30выходе АЦП 3 (например, в десятичномпредставлении, К = 70). При отсутствии указанных вышеимпульсов на выходе блока 8 памяти 35 формируется п-разрядный паралллельный двоичный код д, соответствующий коду середины квантующей характеристики АЦП 3 (например, в двоичномпредставлении, о= 127). На втором 40 выходе формирователя меток времени 6 формируются импульсы, совпадающие по времени появления с активнойчастью контрольных строк (например, 22 и 335 строки), однако меньшие по, 45 длительности, чем импульсы на первом выходе ФМВ 6 (г. -С , фиг. Зг), Эти импульсы подаются на вход блока 29 формирования испытательного сИгнала и на вход коммутатора 10, фронт этих 50 импульсов определяет начало, а спад - окончание формирования испытательного сигнала. Таким образом, на выход коммутатора 10 проходит постоянно (кроме активной части:контрольныхстрок) код д , а на интервалеактивной части контрольной строки -код К. Далее (на интервале й -С ) на выход коммутатора 10 проходит цифровои испытательныи сигнал, сформированный блоком 29 формирования испытательного сигнала. После окончанияиспытательного сигнала на интервалена выход комутатора 1 О сновапроходит код К. Начиная с моментаи до начала активной части следующейконтрольной строки, на выход коммутатора 10 проходит код ы В рассматриваемом режиме (при передаче ТВпрограммы) третий коммутатор 11 пропускает цифровой сигнал с выхода коммутатора 10 на вход арифметическогоблока 14. Действительно, при наличиивходного ТВ сигнала на третьем входеСТС формируется "О", который черезэлемент НЕ 24 подается на управляющий вход первого элемента 25 ЗАПРЕТ.Тем самым запрещается прохождениесигнала с выхода первого коммутатора5 через элемент ЗАПРЕТ 25 на третий,управляющий вход коммутатора 11.В блоке 29 формирования испытательного сигнала на интервале Са зосуществляется формирование последовательности и-разрядных кодовых групппараллельного кода, соответствующихиспытательному сигналу, напримерпилообразному испытательному сигналус гармонической насадкой или сигналув виде аддитивной смеси синусквадратичного импульса и гармоническогосигнала.Цифровой испытательный сигнал Св виде параллельного и-разрядногокода с выхода коммутатора 11 подаетсяна первый вход арифметического блока 14, на второй вход которого поступает код фиксации А испытательногосигнала с выхода первого преобразователя кода 21. Арифметический блок14 реализует операциюР = А+ГС - (2 - 1)3,Код Р с выхода арифметического блока 14 через четвертый коммутатор 15 поступает на ЦАП 16, где преобразуется в аналоговый сигнал, который через дифференциальный видеоусилитель 2 поступает на вход АЦП 3.Поясним выражение (1), Фиг. 4.Диапазон Ь возможного измененияи-разрядного кода Фиксации А (например, восьмиразрядного) на выходе арифметического блока 12 в десятичном представлении соответствует 0-255.Код Фиксации А, точнее соответствующий ему аналоговый уровеньПри вычислении С -(2" " -1) цифровой испытательный сигнал С инвертируется, так как он в дальнейшем попадает на инвертирующий вход дифференциального видеоусилителя 2, Далее определяются модуль и знак откло кения каждого значения испытательного сигнала от середины диапазона его значений (например, при п=8 от значения 127); Далее код модуля добавляют к коду фиксации или вычитают из кода фиксации А в зависимости от знака отклонения. В процессе работы 55 напряжения, задает смещение для аналогового отсчета (соответствующего коду С) исполнительного, сигнала. Тем самым обеспечивается правильное расположение испытательного сигнала относительно квантующей характеристики АЦП 3.Диапазон квантующей характеристики АЦП 3 также равен Ь.Диапазон возможного изменения зна чений испытательного сигнала соответствует 0-255. Все эти числа представляются 8-разрядным кодом. Однако для того, чтобы разместить испытательный сигнал симметрично уровню фиксации, имеющему такой же диапазон изменения значений, необходимо перейти к (и+1)-разрядному представлению кодов. В данном примере - к 9-разрядному, 11 ри этом вес младшего разряда 20 9-разрядного представления остается равным весу младшего разряда 8-разрядного представления, а динамический диапазон Н аналогового выхода ЦАП 16 увеличивается вдвое (фиг, 4) за счет добавпения к восьми разрядам девятого, старшего разряда. После преобразования 8-ми (и)-разрядного кода в 9- (и+1)-разрядный в преобразователе кодов диапазон возможного изменения 30 9-разрядного кода фиксации А в десятичном представлении равен 128-383 (т.е. 256 значений, как и при 8-разрядном представлении, но расположенных симметрично значению 255 - сере дине диапазона при 9-ти разрядном кодировании). Диапазон Ь на выходе 9-разрядного ЦАП 16 равен диапазону шкалы квантования АЦП 3.Поступающий на первый вход ариф метического блока 14 8-(и) -разрядный код испытательного сигнала преобразуется в нем в 9-ти (и+1)-разрядный путем добавления девятого старшего разряда со значением О. 45 предлагаемого уьтройства осуществляется смещение диапазона испытательного сигнала относительно квантующей характеристики АЦП 3 до совмещения кода уровня гашения ТВ сигнала на выходе АЦП 3 с его номинальным значением. На фиг, 4 код фиксации равен 255, стрелками показаны возможные направления его изменения,Цифровой сигнал Р с выхода арифметического блока 14 в интервале времени-(фиг. 2) через комму 1 4татор 15 поступает на (и+1)-разрядный ЦАП 16.Коммутатор 15 управляется сигн алом, поступающим на его третий вход с первого выхода формирователя меток времени 6 через элемент ЗАПРЕТ 26. На первый, управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 26 в рассматриваемом режиме поступает лОл с третьего выхода СТС 4. В ЦАП 16 осуществляется цифроаналоговое преобразование сигнала, Аналоговый сигнал на выходе ЦАП 16 представляет собой на интервале активной части контрольных строк - испытательный сигнал, расположенный симметрично уровня фиксации испытательного сигнала, в остальных случаях - уровень фиксации телевизионного сигнала. Аналоговый сигнал с выхода ЦАП 16 поступает на второй вход дифференциального видеоусилителя 2, в котором и производится ввод испытательного сигнала в активную часть контрольных строк, причем с точным (с точностью до кванта и-го разряда) согласованием диапазона изменения испытательного сигнала с диапазоном амплитудного квантовании в АЦП 3, Кроме того, во всех строках ТВ сигнала осуществля. - ется подстройка с целью точного (с точностью до кванта и-го разряда) совпадения уровня гашений ТВ сигнала с его номинальным значением.Работа устройства в режиме формирования и ввода в канал периодического испытательного .телевизионного сигнала при перерывах в передаче ТВ программы.При отсутствии ТВ сигнала на входной шине устройства на третьем выходе СТС 4 формируется "1", которая через элемент ИЛИ 23 поступает на блок 1 гашения, Блок 1 гашения отключает шину входного ТВ сигнала от входа дифференциального видеоусили 9056650 55 теля 2 (фиг. 2 е). Эта же "1" пода - ется на вход, элемента НЕ 24 и на первый вход задающего генератора 27 с целью перевода его из режима ведомого по .строчной частоте ТВ сигнала в режим автономной работы.Сигнал с третьего СТС 4 поступает также на коммутатор 5, обеспечивая подключение к входам формирователя меток времени 6 и элемента ЗАПРЕТ 25 сигналы с выхода формирователя телевизионного синхросигнала ФТС 28 (на вход ФТС 28 поступают импульсы двойной строчной частоты с выхода задающего генератора 27). Этот сигн представляет собой последовательност импульсов, длительность и местоположение которых совпадает с активной частью информационных, а также контрольных (например, 22 или 335) строк телевизионного сигнала (интервал-с фиг. За). На управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 25 через элемент НЕ 24 поступает "0", разрешая прохож дение указанной выше последовательности импульсов на третий, управляющий вход третьего коммутатора 11. Сигналы на первом и втором выходе формирователя меток времени 6 формируются, в отличие от первого режима, не только на контрольных строках (например 22 или 335), но и на информационных строках. В соответствии с этим работает и блок 8 памяти, блок 29 формирования испытательного сигнала, коммутатор 10. На втором выходе ФТС 28 формируется последовательность импульсов сигнала синхронизации приемников (ССП), которая подается на вход третьего блока 9 памяти. При наличии импульса на вхо.де блока 9 памяти на его выходе формируется и-разрядный параллельный двоичный код М, соответствующий в десятичном исчислении М-О, при отсутствии импульса - двоичный код К, соответствующий номинальному коду гашения (например, в десятичном представлении, К = 70). 5 ,10 ал 15 ь20 25 30 35 40 На интервале: активной части строк выход коммутатора 10 подключен через коммутатор 11 к первому входу арифметического блока 14.В остальные моменты времени на первый вход арифметического блока 14 через коммутатор 11 подаются коды Ми К с блока памяти 9, Таким обра", зом, в цифровом виде осуществляется объединение испытательного сигнала сССП с целью получения цифрового периодического телевизионного испытательного сигнала. Арифметический блок 14работает также, как и в первом режиме. С выхода арифметического блока 14цифровой сигнал через коммутатор 15поступает на вход ЦАП 16, на третийвход коммутатора 15 в этом режимепостоянно поступает "0" с выходаэлемента ЗАПРЕТ 26, на первый, управляющий вход которого подана "1" стретьего выхода СТС 4 (признак отсутствия входного ТВ сигнала). Таким образом, первый вход коммутатора соединен постоянно с его выходом. Далее, с выхода ЦАП 16 аналоговый ТВ периодический испытательный сигналчерез дифференциальный видеоусилитель 2 подается на вход АЦП 3 и далее на выходную шину,Работа цепи формирования кодафиксации.В первом режиме, в процессе передачи телевизионной программы кромефиксации испытательного сигнала вконтрольных строках по импульсам фиксации, формируемым на третьем выходеформирователя меток времени 6, производится фиксация в информационныхстроках по импульсам фиксации, формируемым на первом выходе СТС 4.В последнем случае фронт импульсовфиксации формируется сразу же послеперехода ТВ сигнала от уровня вершин синхроимпульсов до уровня гашения, Длительность этих импульсов восновном дпределяется количеством И усредненных отсчетов в блоке 18 усреднения. Во втором режиме (при перерывев передаче телевизионной программы)производится фиксация периодического телевизионного испытательного сигнала в контрольных и информационных строках по импульсам фиксации, формируемым на третьем выходе формирователя времени 6,На третьем выходе формирователя меток времени 6 формируется импульс фиксации (привязки, фиг. Зд) испытательного сигнала, который подается на блок 17 селекции кодов, блок 18 усреднения, арифметический блок 12,Импульс фиксации испытательного сигнала, как видно из фиг, Зд, формируется после включения в блок 8 памя.ти кода К, соответствующего номиналь 912 ному уровню гашения в испытательном сигнале. Этот код, как указывалось выше, проходит через ряд блоков, включая ЦАП 16 и ввиде постоянного напряжения попадает на вход АЦП 3, По появлению фронта импульса привязки блока 17 селекции кода пропускает с выхода АЦП 3 на вход блока 18 усреднения И (например, 16) с частотой временной дискретизации ТВ сигнала. Эти кодовые группы соответствуют указанному выше уровню гашения, поданному в это время на вход АЦП 3. По появлению спада импульса в блоке 18 усреднения Формируется среднее арифметическое значение кода. Усреднение производится с целью исключения влияния помех на работу устройства. Вычисленное среднее значение сигнала подается на вход блока 19 вычитания, где вычитается иэ номинальыого значения кода гашения К, содержащегося в блоке памяти 7. В блоке 19 вычитания определяется модуль и знак разности между этими кодами, которые через коммутатор 20 поступают на первый арифметический ,блок 12, Коммутатор 20, как и комму татор 15 управления импульсами, поступающими через элемент ЗАПРЕТ 26 с первого выхода Формирователя меток 6. Таким образом, в первом этапе работы устройства в интервале активной части контрольных строк, а во втором режиме постоянно (т.е. при логическом 0 на втором управляющем входе) коммутатор 20 соединяет, выход блока 19 вычитания с входом арифметического блока 12, В арифметическом блоке 12 осуществляется коррекция записанного в нем и-разрядного кода с учетом поступившего на его второй вход модуля и знака разности, выделенных в блоке 19 вычитания, Скоррек тированный код фиксации через преобразователь 22 и-разрядного кода в (и+1)-разрядный подается на второй вход арифметического блока 14, Таким образом, осуществляется сдвиг испытательного сигнала относительно квантующей характеристики АЦП 3 до совмещения (с и-разрядной точностью) уровня гашений с его номинальным значением, тем самым обеспечивается точное согласование испытательногосигнала с квантующей характеристико АЦП 3.В первом режиме, в информационных строках импульсы фиксации информаци 90566 10онного сигнала подаются с первоговыхода СТС 4 на блок 17 селекциикодов, блок 18 усреднения и второйарифматический блок 13, Работа блоков 17, 18, 19, 7 в этом случае аналогична Фиксации испытательного сигнала, однако модуль и знак разностимежду усредненным кодом гашения навыходе АЦП Зи его номинальным эна чением поступает через коммутатор20 не на первый арифметический блок12, а на второй арифметический блок13, где корректируется записанныйв нем и-разрядный код фиксации инфор мационного сигнала. Этот код черезпреобразователь 21 и-разрядного кодав (и+1)-разрядный (который аналогичен преобразователю 22) и коммутатор 15 поступает на вход ЦАП 16, Да лее, через дифференциальный видеоусилитель 2 осуществляется смещениеТВ сигнала до совпадения (с п-разрядной точностью) кода уровня гашенияТВ сигнала с его номинальным эначе нием. Наличие двух цепей формированиякодов фиксации (соответственно, дляинформационного и испытательногосигналов) обусловлено подачей их навход АЦП 3 через различные входы З 0 (соответственно, прямой и инверсный)дифференциального видеоусилителя 2(из-эа возможной асимметрии его повходам и дрейфа нуля), а такженеобходимости осуществления арифме тических операций в блоке 14 с.кодами фиксации и испытательного сигнала.Формула из об ре те ния40 Устройство формирования испытательных сигналов для цифровой телевизионной системы передач, содержащеецифроаналоговый преобразователь(ЦАП), выход которого через после довательно соединенные дифференциальный видеоусилитель, аналого-цифровой преобразователь, выход которого также является выходом телевизионного сигнала, блок селекции ко дов и блок усреднения подключен кпервому входу блока вычитания, зада"ющий генератор (ЗГ), первый выходкоторого подключен к вторым входамблока селекции кодов блока усредне ния и аналого-цифрового преобразователя и первому входу цифроаналогового преобразователя, селектор телевизионного синхросигнала (СТС), первый вход которого подключен к шине12905 бб 12 Ввх. Ото От ол От бл Ов бл входного телевизионного сигнала, апервый выход подключен к третьимвходам блока селекции кодов и блокаусреднения, а также элемент ИЛИ,первый и второй блоки ЗАПРЕТ, первый и второй арифметические блоки ипервый блок памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,введены последовательно соединенные 10формирователь телевизионного синхросигнала (ФТС), к первому и второмувходам которого подключены первый ивторой выходы задающего генератора,первый коммутатор, к второму входукоторого подключен второй выход СТС,формирователь меток времени (ФМВ),блок формирования испытательного сигнала, второй коммутатор, третий коммутатор, третий арифметический блоки четвертый коммутатор, выход которого соединен с вторым входом ЦАП,элемент НЕ, вход которого объединенс третьим входом первого коммутатора,первым входом элемента ИЛИ, первым25входом второго блока ЗАПРЕТ и первымвходом ЗГ и подключен к третьему выходу СТС, четвертый выход которогосоединен со вторым входом ЗГ, а второй вход объединен с вторыми входамиФМВ и блока формирования испытательного сигнала и подключен к первомувыходу ЗГ, введен блок гашения, первый,вход которого подключен к первомувходу СТС, второй вход соединен с 35выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом дифференциального видеоусилителя, а также введены второй и третий блоки памяти, первыи и второй преобразователи кодов и пятыйкоммутатор, первый вход которогоподключен к выходу блока вычитания,второй вход которого соединен с выхо.дом первого блока памяти, второйвход объединен с вторым входом четвертого коммутатора и подключен квыходу второго блока запрета, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами первого и второго арифметических блоков, выходыкоторых соответственно через второйи первый преобразователи кодов подключены к второму входу третьегоарифметического блока и третьемувходу четвертого коммутатора, причем второй вход второго арифметического блока подключен к первому выходу СТС, а второй вход второго арифметического блока объединен с четвертыми входами блока селекции кодови блока усреднения и подключен квторому выходу ФМВ, третий выходкоторого подключен к вторым входамэлемента ИЛИ и второго блока "Запрет" и входу второго блока памяти,выход которого подключен к второмувходу второго коммутатора, третийвход которого подключен к первомувыходу ФМВ, вход третьего блока памяти соединен с вторым выходом ФТСа выход соединен с вторым входомтретьего коммутатора, третий входкоторого подключен к выходу первогоблока "Запрет", первый вход которого подключен к первому входу ФМВ, авторой вход соединен свыходом элементаНЕ.)Ч фца оставитель И. Грацианскаяехред И,Попович ХоРРек Че вт едакто ираж 660дарственного комитета изобретений и открытиЖ, Раушская наб. Заказ 791 писн ВНИИПИ Гопо делам3035, Моск изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4