Система передачи телевизионного сигнала с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией

(51)5 Н 04 И 7 13 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТНРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ква дек лии РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ(57) Изобретение относится к телевидедению. Цель изобретения - повышениебыстродействия. Система передачисодержит канал 2 связи, на передающей части 1, АЦП 4; квантователь 5,кодер 6, блок 7 управления; блок 8памяти и блок 9 формирования порогов нтования, а на приемнои части 3одер 1 О, блок 11 управления, блок 12 памяти и блок 13 восстановления, Данная система передачи осуществляет преобразование четырехразрядных .кодов эл-тов в двухразрядные. выходные коды. В приемной части 3 системы двухразрядные выходные коды передающей части 1 преобразуются в четырех- разрядные коды предсказанных значений эл-тов, которые затем преобразуются в аналоговый сигнал. Цель дос тигается эа счет уменьшения времени, затрачиваемого на кодирование сообщений. Система по пп.2 и 3 ф-лы от чается выполнением квантователя 5 блока 13 восстановления, даны их ил.2 з и. ф лы, 7 ил.50 55 Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для кодирования и декодирования сигналовизображений.Цель изобретения - повьппение быстродействия.На фиг.1 представлена структур-,ная схема системы передачи телевизионного сигнала с дифференциальнойимпульсно-кодовой модуляцией нафиг.2 - структурная схема квантователя на фиг.З - структурная схе-ма блока восстановления, на фиг.4 -пример выполнения передающей части,на фнг.5 - пример выполнения приемной части, на фиг.6 - таблица шкалыквантования, на фнг.7 - временнаядиаграмма работы системы,Система передачи телевизионногосигнала с дифференциальной импульснокодовой модуляцией (фиг.1) состоитиз передающей части 1, канала 2 связи и приемной части 3, Передающаячасть 1 содержит аналого-цифровойпреобразователь 4, квантователь 5,кодер 6, первый блок 7 управления,первый блок 8 памяти и блок 9 Формирования порогов квантования. Приемная часть 3 содержит декодер 10, второй блок 11 управления, второй блок12 памяти и блок 13 восстановления.Вход 14 системы объединен с входоманалого-цифрового преобразователя 4,выход 15 кодера 6 является выходомпередающей части 1, вход 16 декодера 10 - входом приемной части 3, авыход 17 блока 13 восстановления -выходом системы.Квантователь 5 (Фиг.2) содержитблок 18 сравнения с порогами и дешифратор 19 поддиапазонов. Блок 13восстановления (фиг.З) содержит шифратор 20 и цифроаналоговый преобразователь 21.Система работает следующим образом.С приходом импульса запуска (цепизапуска и тактирования не показаны)на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 фиксируется и-разрядный код первого элемента, которыйпоступает на первый вход квантователя 5, а в первый 8 и второй 12 блокипамяти заносится информация о предсказываемом значении первого элемента. Эта информация с выхода первого блока 8 памяти поступает на входблока 9 формирования порогов кванто 10 5 20 25 30 35 40 45 вания и на второй вход первого блока7 управления, а с выхода второго блока 12 памяти - на вход блока 13 восстановления и на второй вход второго блока 11 управления. В шифраторе 20 блока 13 восстановления (фиг.З) выходной сигнал второго блока 12 памяти преобразуется в и-разрядный код предсказанного значения первого элемента иэображения и после преобразования в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем 21 поступает на выход 17 системы. Одновременно блок 9 формирования порогов квантования вырабатывает и-разрядные коды порогов соответствующей шкалы кван-тования, которые поступают на второй вход квантователя 5В квантователе 5 блок 18 сравнения с порогами(фиг.2) осуществляет сравнение двоичного кода А первого элемента изображения с и-разрядными кодами порогов(В, В Вгде В, - двоичный и-разрядный код порога шкалыквантования, ближайшего к нижней границе диапазона изменения входного сигнала В - код следующего, считая от нижней границы, порога шкалы Вф йдвоичный код порога, ближайшего к верхней границе диапазона, ш - число разрядов выходного кода, формируемого на выходе 15 передающей части 1 системы)На выходе блока 18 сравнения с по- рогами формируется единичный код 1 е,Е, 1; где Е =1 при А с.В, и Ы = О при А В. 16 1,2 - 11Этот код поступает на вход дешифратора 19 поддиапазонов, на выходе которого формируется сигнал(Зе 1, 2 ), несущий информацию .о том участке шкалы квантования, внутри которого лежит значение первого элемента изображения. Алгоритм работы дешифратора 19 поддиапазонов описывается логическими выражениями видаа= 11; 8, = 1;1; 8= 11д 6 2, 21"-1 Сигнал 8 поступает одновременно на вхбд кодера 6 и на первый вход первого блока 7 управления, на второй вход которого поступает информация с выхода первого блока 8 памяти о предсказанном значении первого элемента. Такая же информация о предсказанном значении первого элемента поступает с выхода второго блока 12на двухвходовых элементах ИЛИ 28 и 29, а первый 8 и второй 12 блоки памяти собраны на П-триггерах 30, 31, 32, 33 (фиг.4). Опрос аналого-цифрового преобразователя осуществляется через двухвходовый элемент ИЛИ 34. Декодер 10 приемной части 3 системы (фиг.5) выполнен на двухвходовом элементе И 35 и на двух двухвходовых элементах И 36 и 37 с одним инверсным входом и на элементе ИЛИ-НЕ 38.Система осуществляет преобразование четырехразрядных кодов элементов в двухразрядные выходные коды. В приемной части системы двухразрядные выходные коды передающей части преобразуются в четырехразрядные коды предсказанных значений элементов, которые затем преобразуются в аналоговый сигнал.В таблице на фиг.б показаны шкалы, используемые в процессе преобразования. Каждому предсказанному значеоию элемента, указанному в первой строке таблицы, соответствует своя шкала, записанная в столбце под этим значением. Заштрихованными клетками отмечены пороги квантования, а перечеркнутыми клетками отмечены уровни кван. - тования соответствующей шкалы, Принцип функционирования системы поясняется временной диаграммой на фиг.7.В момент С, импульсом запуска обнуляются Р в тригге Т+Т, позиции 31-33 первого 8 и второго 12 блоков памяти, а триггеры То 30 этих блоков переводятся в единичное состояние. Одновременно этим же импульсом через двухвходовый элемент ИЛИ 34 производится опрос аналого-цифрового преобразователя 4. На выходе АЦП фиксируется четырехраэрядный код первого элемента Х,: код 0110 числа 6. Шифратор 20 блока 13 .восстановления формирует на своих выходах нулевой код 0000. Соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 21 устанавливается напряжение,.совпадающее с нижней границей диапазона. 5 15753 памяти на второй вход второго блока 11 управления. Кодер 6 преобразует сигнал я, в ш-разрядный выходной код (ш и) . Этот код с выхода канала 2 связи поступает на вход 16 декоде 5 ра 10. В декодере 10 ш-разрядный выходной код преобразуется в сигнал я;, поступающий на первый вход второго блока 11 управления, Первый 7 и второй 11 блоки управления формируют на входах первого 8 и второго 12 блоков памяти сигналы управления записью информации о предскаэываемом значении второго элемента. Первым тактовым импульсом на выходе аналого-циФрового преобразователя 4 фиксируется и-разрядный двоичный код второго элемента изображения а в первый 8 и второй 12 блоки памяти 20 заносится информация о предсказываемом значении второго элемента. Предсказанное значение второго элемента иэображения преобразуется блоком 13 восстановления в аналоговый сигнал25 и поступает на выход 17 .системы. Одновременно на втором входе квантователя 5 в соответствии с информацией о предсказанном значении второго элемента формируются кодыпоро гов квантования очередной шкалы. Квантователь осуществляет сравнение кода второго элемента с этими порогами и формирует сигналоб участке шкалы, внутри которого находится значение второго элемента. В соответствии с этим сигналом кодер 6,формирует новое значение выходного кода, а первый 7 и второй 11 блоки управления формируют на входах первого 8 и второго 40 12 блоков памяти сигналы управления записью информации о предсказываемом значении третьего элемента. Вторым тактовым импульсом эта информация заносится в первый 8 и второй 12 блоки 45 памяти, а на выходе аналого-цифрового преобразователя фиксируется код третьего элемента. Далее весь процесс обработки повторяется.Система передачи телевизионного сигнала может быть выполнена как показано на фиг.4 и 5.В квантователе 5 блок 18 сравнения с порогами выполнен на компараторах кодов СП, (фиг.4 позиции 22, 23, 24), а дешифратор 19 поддиапазонов - на двухвходовых элементах И с одним инверсным входом (позиции 25, 26) и на элементе НЕ 27. Кодер 6 выполнен В соответствии с информацией, записанной в первом блоке 8 памяти, блок 9 формирования порогов квантования вырабатывает четырехразрядные коды порогов шкалы, приведенной в первом столбце таблицы (фиг.6), двоичные коды уровней 2, 5, 9 диапазона 0, 151 возможных значений элементов.В результате сравнения кода первого элемента с порогами в блоке 18 сравнения с порогами формируется единичный код 100, который поступает в дешифратор 19 поддиапазонов. На одном из выходов дешифратора появляется единичный сигнал я, поступающий на вход первого блока 7 управления. Одновременно в кодере 6 формируется выходной код 00, несущий информаций об участке 15,8 первой шкалы, которому принадлежит Х . Работа кодера 6 происходит в соответствии с логическими выражениями 15С 1= а+ К 4,=8, +8Этот код по каналу 2 связи посту пает на вход 16 приемной части 3 системы. В декодере 10 по двоичному коду С,С восстанавливается сигнал я . Ра 1 бота и структура декодера описывается выражениями: Р, = С С, 8 =С, С, Ю - С, + С, а 4,= С 7,.Восстановленный таким образом сигнал Р подается на вход второго бло 3ка 11 управления.Первый 7 и второй 11 блоки управ ления работают аналогично. Они формируют сигналы .управления записью единицы в тот триггер блока памяти, который соответствует уровню квантования найденного участка шкалы - еди ничный сигнал на П-входе триггера Т, соответствующего уровню 6 участка 5,8 (см. таблицу на фиг.б). Логические выражения, выборочно описывающие работу и структуру первого и 40 второго блоков управления, имеют видТ, = (Т,+Т, +Т,) я,;Т = (Т + Т)+(Т+Т +Т +Т +Т, = (То+Т,) 8 +(Т +Т ) Д;Т (Т +Т ) а +(Т +Т з+Т ) аЬ где Т," (1 б 0,15) - логические пере менные, описывающие управляющие сигналы, подаваемые на Р-входы соответствующих триггеров первого 8 и второго 12 блоков памяти.Первым тактовым импульсом в момент ,временитриггеры Т первого 8 и второго 12 блоков памяти переводятся в единичное состояние, а все осталь" ные - в нулевое. Одновременно на выходе аналого-.цифрового преобразова-теля 4 фиксируется четырехразрядный код 1000 второго элемента Х (фиг,7). На выходе шифратора 20 образуется двоичный код 0110 числа 6, который после прохождения через цифроаналоговый преобразователь 21 преобразуется в соответствующий аналоговый уровень (фиг.7). В соответствии с новой информацией, .записанной в первом блоке 8 памяти, на выходе блока 9 формирования порогов квантования вырабатываются коды порогов., соответствующиеуровням 5, 8, 12 (фиг.б). После сравнения с порогами и дешифрации формируется сигнал я(в нашем при,1мере ц) об участке 8, 11, которому принадлежит значение второго 1 злемента Х, В соответствии с этим сиг-, налом формируются единичные сигналы на П-входах триггеров Т блоков памяти,С приходом очередного тактового импульса триггеры Т первого 8 и вто 7рого 12 блоков памяти переводятся в единичное состояние, а все остальные - в нулевое. Соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 21 устанавливается аналоговый уровень числа 9. Далее весь процесс преобразования повторяется. Восстановленный сигнал Х на выходе цифроаналогового преобразователя 21 появляется с задержкой на такт по отношению к входному сигналу Х(1). Для иллюстрации качества воспроизведения первичного сигнала на, фиг.7 пунктиром показана ступенчатая функция, являющаяся сдвинутой на такт влево функцией Х(с).В предлагаемой системе передачи телевизионногосигнала благодаря введению новых блоков и связей удалось исключить из алгоритма функционирования системы операции сложения и вычитания и соответствующие блоки из структуры системы. При этом время, затрачиваемое на кодирование сооб-. щений, оказывается существенно меньше, чем в прототипе. При прочих равных условиях общий выигрыш в быстродействии определяется соотношением суммарного времени .выполнения операций вычитания и суммирования в прототипе и формировании сигналов управления памятью в предлагаемой системе. Конкретные чиспенные значения1 выигрыша зависят от параметров сисформула изобретения1. Система передачи телевизионногосигнала с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, состоящая изпередающей и приемной частей, соединенных последовательно через каналсвязи, передающая часть содержит 20аналого-цифровой преобразователь,вход которого является входом системы, и последовательно соединенныеквантователь и кодер, выход которогоявляется выходом передающей части, 25приемная часть содержит декодер,вход которого является входом приемной части, и блок восстановления,выход которого является выходом сис-,темы, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в передающую часть системы введены последовательно соединенные первый блок управления, первый блок памяти и блок формирования порогов кван 30 15753 темы (числа разрядов АЦП и числа двоичных символов в выходном коде), а также от выбранной элементной базы. В среднем время, затраченное предлагаемой системой от момента получения5 кода на выходе АЦП до момента формирования информации о предсказанном значении очередного элемента,уменьшается по сравнению с прототипом в 2-5 раз. 24 Отования, выход которого соединен с вторым входом квантователя, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход квантователя соединен с первым .входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, в приемную часть введены последовательно соединенные второй блок управления и второй блок памяти, выход которого соединен с входом блока восстановления и с вторым входом второго блока управления, первый вход которого соединен с выходом декодера.12. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что квантователь выполнен в виде последовательно соединенных блока сравнения с порогами и дешифратора поддиапазонов, выход которого является выходом квантователя, а первый и второй входы блока сравнения с порогами - соответственно первым и вторым входами квантователя.3. Система по .п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок восстановления выполнен в виде последовательно соединенных шифратора и цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом блока восстановления, а вход шифратора - входом блока восстановления..Цветко Корректор Э.Лончако едактор тули аж 534 Под лис ГК дственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Гагарина, 10 Произ Заказ 17ВНИИПИ Го арственног 113035Составитель А Техред М.Дидь митета по изоб сква, Ж, Ра тенияМ и открытиям искан наб., д. 4(5