Способ формирования телевизионного сигнала цветного изображения и устройство для его реализации

 

Р1зобретение может использоваться в телевизионных системах с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (fflCC). Обеспечиваются сужение полосы частот при передаче и увеличение числа элементов разрешения. Цветовой поток проецируют с помощью оптической системы 1 в плокость входа блока 2 дис9 (Л 1C 00 со to

ССИОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3597623/24-09 (22) 27.05.83 (46) 15.02.86. Бюл. № 6 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт связи (72) В.Н. Безруков (53) 621.397(088.8) (56) Заявка ФРГ № 2644574, кл. Н 04 N 9/ 04, 1978.

Самойлов В.Ф., Хромой Б.П.

Основы цветного телевидения, изд.

Связь, 1982, с.20-37, 59-75, 112-117.

Костюков Е.В., Марков А.Н. и др.

Экспериментальная трехматричная камера ЦТ на ПЗС с числом элементов

„„SU„„1211892 А

580 х 532.-Техника кино и телевидения, 1981, № 6, с. 30-37.

Авторское свидетельство СССР

1100754, кл. Н 04 Н 9/02, 1981. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА ЦВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение может использоваться в телевизионных системах с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (МПСС). Обеспечиваются сужение полосы частот при передаче и увеличение числа элементов разрешения. Цветовой поток проецируют с помощью оптической сисЮ темы 1 в плокость входа блока 2 дис1211892 кретно-оптического расщепления. В этом блоке осуществляют разделение цветового потока на составляющие основных цветов и их дискретизацию на идентичные по форме ячейки пропускания (ЯП) светового потока (СП). 3атем осуществляют проецирование на блок 3 двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования, где происходит дискретизация в пределах ЯП на,соответствующие группы смежных элементов дискретизации СП и сопряжение выходов блока 3 со светочувствительными элементами блока 4 ИПСС. Число ИПСС в блоке 4 равно числу составляющих основных цветов. Число светочувствительных элементов в ИПСС равно общему числу элементов в группах смежных элементов дискретизации. Последовательность импульсов с ИПСС кодируют в блоке 5 формирования и кодирования..

Блок 7 относительных перемещений обеспечивает изменение координат и чередование ЯП составляющей СП последовательно, а ЯП каждой из составляющих СП вЂ” со смещением в четных (нечетных) полосах чередования.

Кодированные сигналы передают по видеотракту 8. При приеме их раз— деляют в блоке 10 разделения кодиИзобретение относится к области прикладного и вещательного телевидения и может быть использовано при реализации телевизионных (ТВ) систем с применением твердотельных матричных преобразователей свет-сигнал (ИПСС).

Цель изобретения — сужение полосы частот при передаче и увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных иэображений .

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для формирования ТВ сигнала цветного иэображения; на фиг. 2 (а — r) варианты распределения элементов составляющих основных цветов в пределах кадра при дискретно-оптическом расрованных сигналов на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов. Эти последовательности задерживают в блоке 11 задержки и распределения последовательностей импульсов и направляют задержанные и незадержанные импульсы на формирователь 12 опорных групп импульсов (для получения опорных сигналов для каждого из основных цветов) и на блоки (13) восстановления импульсов сигнала кадров и (16) восстановления импульсов сигнала последовательности кадров. Опорные сигналы и восстановленные в блоках 13 и 16 импульсы суммируют в соответствующих сумматорах 14 и 17, органичивают w уровням в соответствующих блоках

15, 18 амплитудного ограничения и весового усиления и объединяют с определенными весовыми коэффициентами для каждого из основных цветов в сумматоре 19. Общую последовательность сигналов ограничивают в блоке

20 амплитудного ограничения и формируют сигналы основных цветов в блоке 21 декодирования сигналов. Формирователи 6 и 9 сигналов синхронизации управляют работой блоков.

2 с.п. ф — лы, 1 з.п. ф — лы

6 ил. щеплении светового потока; на фиг. 3 — вариант распределения элементов составляющей основных цветов в пределах кадра и последовательности кадров; на фиг. 4 (a — б) диаграммы задержки импульсов при восстановлении элементов ТВ сигнала в пределах кадра и последовательности кадров; на фиг. 5 и 6 — структурные

10 электрические схемы отдельных блоков устройства.

Сущность способа формирования ТВ сигнала цветного изображения заключается в следующем. Исходный цвето15 вой поток разделяют при проецировании на составляющие основных цветов. ,Каждую из разделенных составляющих светового потока предварительно дискретизируют в плоскости, ортогональ12 11892

3 ной оси проецирования, на идентичные1 по форме ячейки пропускания светового потока. Затем дополнительно дискретизируют в пределах и за пределами полученных ячеек пропускания каждую

5 из составляющих светового потока на соответствующие группы смежных элементов дискретизации светового потока. При этом общее число элементов дискретизации каждой из составляющих светового потока в ячейках пропускания и прерывания устанавливают в и раз большим числа светочувствительных элементов соответствующих

КПСС. Число же элементов дискретизации в участках пропускания устанавливают равным числу светочувствительных элементов соответствующего IIIICC.

Ячейки пропускания составляющей светового потока последовательно чередуют в полосах, расположенных на плоскости дискретизации вдоль фиксированных параллельных линий, соединяющих центры смежных элементов составляющих светового потока. Ячейки цропускания каждой из составляющих светового потока смещают в четных (нечет— ных) полосах чередования вдоль соответствующих полос на интервал, кратный половине диаметра элемента

30 дискретизации соответствующей составляющей светового потока (фиг. 2) .

Относительные в плоскости дискретизации координаты ячеек пропускания составляющих светового потока периодически изменяют во времени с частотой изменений относительных координат . При этом частоту изменений относительных координат выбирают по величине, равной результату от деления частоты последовательных считываний сигналов смежных кадров в датчиках ТВ сигналов на целое число. Ячейки пропускания каждой составляющей светового потока пери— одически возвращают в положение с исходными относительными координатами, а частоту вращения ячеек в положение с исходными относительными координатами устанавливают по величине, равной результату от деления частоты изменения относительных координат на целое число. Причем ячейки пропускания фиксируют в каждом из положений с различными относительными координатами в течение интервала времени, кратного длительности кадра, а в каждый текущий момент времени равномерно распределяют и проецируют на светочувствительные элементы соответствующей MIICC лишь группы элементов дискретизации каждой составляющей светового потока, совпадающие с положением ячеек пропускания. Соответственно этому периодически считывают с IIIICC преобразованные сигналы кадров с уменьшенным числом элементов, а считывание сигналов, соответствующих одним и тем же координатам ячеек пропускания, реализуют группами смежных во времени кадров.

Считанные ТВ сигналы последовательных кадров кодируют и передают по каналу связи кодированными импульсами, каждый из которых соответствует отдельным элементам дискретизации соответствующей составляющей световога потока.

Переданные кодированные импульсы разделяют при приеме на последовательности кодированных импульсов каждого из основных цветов.

Каждый из разделенных сигналов представляет собой результат преобразования при передаче дискретизированных по группам элементов составляющих основных цветов в сигнал, соответствующий равномерному в проста. ранстве МПСС распределению элементов групп при проецировании.

Разделенные сигналы подвергают при приеме обратному преобразованию к виду, соответствующему исходному, по группам, распределению дискретизированных элементов составляющих основных цветов. Одновременно восстанавливают и отсутствующие элементы сигналов, попавшие при проецировании сооответствующих составляющих основных цветов за пределы ячеек пропускания. Для этого разделенные импульсы параллельно задерживают в последовательности кадров на целое число интервалов времени, кратных по длительности половине периода следования кадров в формируемых ТВ сигналах основных цветов. Незадержанные и полученные задержанные в последовательности кадров импульсы параллельно задерживают в последовательности строк на целое число интервалов времени, кратных по длительности половине периода следования строк в формируемых ТВ сигналах основных цветов.

Незадержанные и полученные задержанные в последовательностях кадров и строк импульсы параллельно задержи1211892

В связи с этим опорные ТВ сигналы в пределах каждого кадра сос.тоят из расположенных через определенный период групп смежных (в пределах строк и от строки к строке) элементов ТВ сигнала, а в последовательности кадров — из расположенных через определенный период групп кадров ТВ сигнала, отражающих межкадЮ ровые изменения сигналов для одних

50 вают в пределах строк на целое число интервалов времени, кратных по длительностям половине периода следования элементов в формируемых ТВ

5 сигналах основных цветов.

Задержкой многократно совмещают во времени все импульсы смежных групп, которые совместно используются при дальнейшем восстановлении отсутствующих импульсов в пределах кадра и в последовательности кадров „

На фиг. 4 а, в частности, представлен вариант задержки в пределах строки с многoKpRTHbM смещением (задержкой) исходной последовательности д — n + 9 импульсов, обеспечивающих необходимое многократное совпадение во времени импульсов смежных групп (пары импульсов: п-2, п-1, п, п+1;

n+2 n+3 и+4, n+5 и т.д.)..

На фиг. 4 b представлен другой вариант реализации задержки с предварительным разделением переданных импульсов групп на четные и нечет- 25 ные импульсы строки, совмещением разделенных импульсов смежных групп во времени и с многократным периодическим повторением совмещенных импульсов в заданных интервалах времени и с заданным периодом.

Из полученных (задержанных) последовательностей импульсов и формируют в пределах.и в последовательности строк опорные группы задер35 жанных импульсов ТВ сигналов каждого из основных цветов (14 на фиг.4о, 11 на фиг. 4о).

Структура сформированных опорных

ТВ сигналов в пределах кадра полностью соответствует дискретиэированным на ячейки пропускания составляющим основных цветов в плоскости дискретизации. Структура опорных

ТВ сигналов в последовательности кадров определяется, кроме того, и характером считывания сигналов в

MIICC. и тех же (в пределах сигнала кадра) групп элементов ТВ сигнала.

Некоторые из возможных распределений элементов составляющих светово— го потока (обозначены цифрами 1-3), опорных групп элементов в системе координат рТ, nT> (p, п = 1,2,3..., Т, Тэ (Ус, Х ) — период следова— ния Тс строк и элементов Т ТВ сигнала) упрощенно показаны на фиг. 2.

Восстановление одних и тех же импульсов ТВ сигнала, соответствующих отсутствующим между переданными группами элементам, реализуют независимо в пределах и в последовательности кадров с применением специальных многочленов, обеспечивающих регенерацию отсутствующих отрезков функции по ее переданным значениям (участкам) .

Одним из вариантов такого восстановления является восстановление по формуле ряда Тейлора. ((t) с к=о (t-t,) + R,(t), k

1 ) где ; (t„) -значение функции ТВ сигнала и производных Аунк— ции в точкеt= t.o ,ь k+1 (t ) (k + 1)!

R,(t) остаточный член формулы ряда Тейлора (t, лежит в интервале t. — t).

Необходимые составляющие формулы ряда Тейлора находят по переданным группам элементов ТВ сигнала в пре— делах и в последовательности кадров.

Независимые промежуточные восстановления каждого отсутствующего элемента ТВ сигнала по формуле ряда Тейлора осуществляют при к=1.2... с использованием различных групп элементов ТВ сигнала в пределах каждого сигнала кадра и сигналов последовательности кадров. Направления промежуточных восстановлений отсутствующего элемента зависят в каждом конкретном случае от выбранного варианта распределения элементов в пределах кадра и в последовательности кадров.

Для представленных вариантов распределения (фиг. 2 и 3) направления восстановления отсутствующих элементов отмечены стрелками.

1211892

На фиг. 2 h u z показаны направления восстановления отсутствующих элементов ячеек прерывания в пределах кадра по переданным группам элементов сигнала первой (К=О) составляющей.

На фиг. 2 6 отмечены направления промежуточного восстановления в пределах кадра опорных отсутствующих импульсов в группах. Каждая группа при промежуточном восстановлении преобразуется в группу из четырех элементов и уже в таком дополненном виде используется для дальнейшего восстановления отсутствующих импульсов.

На фиг. 3 показаны направления независимых восстановлений с использованием групп элементов (импульсов) в пределах кадра и в последовательности кадров. Здесь и Т вЂ” ось последовательности кадров, а каждый кадр — плоскость, совпадающая с эле— ментами в торцах прямоугольников, р Тэ k Tc — отдельная строка в пределах кадра. Построение выполнено для группы отсутствующих элементов пятого кадра, которые отмечены перечеркнутыми точками.

В результате восстансв...:-.uÿ имеют несколько восстановленных промежуточных значений амплитуды импульсов, соответствующих каждому отсутствующему элементу ТВ сигнала. Значительная скважность передачи групп элементов при этом сопровождается увеличением погрешности восстановления. Соответ(ственно отдельное значение амплитуды импульса промежуточного восстановления данного элемента может превысить

I максимально возможную амплитуду ТВ сигнала или стать меньше минимально возможной амплитуды. Устранение подобного типа искажений достигают введением соответствующего амплитудного ограничения восстановленных ТВ сигналов. Уменьшение погрешности восстановления достигается также путем весового усреднения независимо полученных промежуточных значений ТВ сигнала, соответствующих одному и тому же отсутствующему элементу ТВ сигнала, за счет изменения коэффициентов весового усреднения при этом учитывается тот факт, что погреш— ность восстановления растет с увеличением амплитуды производных в формуле ряда Тейлора и с увеличением расстояния (вдоль направления восстановления) между восстанавливаемым и опорными элементами. Поэтому общую сумму весовых коэффициентов при выполнении каждого из суммирований устанавливают равной единице, а отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают обратно пропорциональным протяженности интер.10 валов в пределах кадра и последовательности кадров между опорными и отсутствующими импульсами. Кроме того, относительные величины весовых коэффициентов суммирований изме-!

5 няют обратно пропорционально изменениям модуля амплитуды сигналов огибающих, соответствующим первым и более высоким по порядку составляю щим формулы ряда Тейлора. Восстанов20 ленные в пределах сигнала кадра группы элементов ТВ сигнала сумми— руют с опорными группами элементов.

Аналогичное суммирование реализуют и в последовательности кадров. При

25 этом получают две независимо вос55

50 становленные последовательности одних и тех же элементов ТВ сигнала, которые подвергают аналогичным раздельному амплитудному ограничению и весовому усреднению. Полученный общий сигнал последовательности элементов ограничивают по минимальному и максимальному уровню амплитуд и демодулируют. Демодулированные сигналы каждой из составляющих и используют для формирования сигналов основных цветов.

Формирование сигналов от слабо изменяющихся (малоподвижных) и быстроизменяющихся (подвижных) во времени объектов осуществляют с фиксированными по диапазону величин коэффициентами весового суммирования, восстановленных в пределах сигнала кадра и сигнала последовательности кадров последовательностей кодированных импульсов ТВ сигналов. При этом уменьшается влияние на качество восстановления переходных процессов, обусловленных резкими изменениями во времени величин весовых коэффициентов усреднения.

Устройство формирования ТВ сигнала цветного изображения при передаче и приеме (фиг. 1) содержит оптическую систему 1, блок 2 дискретно-оптического расщепления, блок 3 двумернооптической дискретизации и оптическо1211892

l5

30 го согласования, блок 4 матричных преобразователей свет-сигнал, блок 5 формирования и кодирования сигналов, первый формирователь 6 сигналов синхронизации и управления, блок 7 относительных перемещений, видеотракт 8, второй формирователь 9 сигналов синхронизации и управления, блок 10 разделения кодированных сигналов, блок 11 задержки и распределения последовательностей импульсов, формирователь 12 опорных групп импульсов, блок !3 восстановления импульсов сигнала кадра, первый сумматор 14, первый блок t5 амплитудного ограничения и весового усиления, блок 16 восстановления импульсов сигнала после— довательности кадров, второй сумматор 17, второй блок 18 амплитудного ограничения и весового усиления, третий сумматор 19, блок 20 амплитудного ограничения и блок 21 декодирования сигналов.

Блок 13 восстановления импульсов сигнала кадра (блок 16 восстановле— ния импульсов сигнала последовательности кадров, (фиг. 5о ) содержит формирователь 22 промежуточных импульсов составляющих, блок 23 весового усиления и распределения импульсов, блок 24 многократного восстановления импульсов и блок 25 ограниче.. ния и весового усиления восстановленных импульсов.

Второй формирователь 9 сигналов синхронизации и управлени (фиг. 6) содержит блок 26 селекции и формирования сигналов управления и блок

27 контроля и перестройки., !

Устройство работает следующим ,сбразом.

Световой поток от объекта наблюдения поступает на вход оптической системы 1, где происходят периодические во времени дискретные смещения оси проецирования светового потока с частотой изменений относительных координат. Преобразованный световой поток поступает (проецируется)в плоскость входа блока 2, который осуществляет дискретное в пространстве оптическое разделение светового потока на составляющие основных цветов (яркости), которые далее проецируют в плоскость входа блока 3.

Необходимое разделение осуществляет1ся с помощью мозаичных (линейных, полосчатых, штриховых) светофильтров.

Возможны различные варианты реа fH— зации блока 2. О; ним из них является вариант с разде:IBHHpM по пространству светового потока блоков 2 и 3. При этом блок 2 может выполняться в виде тонкой прозрачной пластины с нанесенными на ее поверхность ячейками светофильтра, которыми отфильтровываются составляющие (фиг. 2, позиции 1-3), световсго потока, соответствующие основным цветам. Отфильтровывающая ячейка .каждого основного цвета охватывает целое число дискретных элементов в плоскости входа блока 3.

Возможны также различные варианты чередования ячеек основных цветов с эквивалентными (фиг. 2 h и z) и неэквивалентными (фиг. 2 ь) в плоскости светофильтра условиями отфильтровки трех основных цветов.

В первом случае ячейка каждого основного цвета состоит из одинакового числа дискретных элементов. Расположение ячеек в смежных (по вертикали и горизонтали) полосах светофильтра является симметричным. Во втором случае составляющие основных цветов отфильтровываются ячейками с неодинаковым числом дискретных элементов. Первый (1) из основных цветов может, например, отфильтровываться ячейками с большим числом элементов по сравнению со вторым (2) и третьим (3) основными цветами (фиг. 2 ) . Этим соответственно обеспечивается и восстановление и формирование видеосигнала (ТВ изображение) первого (1) из основных цветов с более высоким качеством по сравнению с видеосигналами, соответствующими второму (2) и третье— му (3) основным цветам.

Варианты с эквивалентными и неэквивалентыми в плоскости светофильт— ра условиями оптической отфильтровки трех основных цветов (1-3) в пространстве растра могут отличаться, кроме того, и общим числом ячеек.

Блок 3 выполнен в виде дискретного световода, общее число светопроводов которого должно обеспечивать заданную пространственную четкость сформированных изображений основных цветов. При этом необходимо обеспечить совпадение дискретных элементов каждой ячейки светофильтс входами соответствующих отдельных светопроводов световода.

1211892

10

20

Блоки 2 и 3 могут быть реализованы и с совмещением плоскостей светофильтра и дискретного световода, ячейки светофильтра непосредственно наносят на плоскость входа дискретного световода, что значительно упрощает решение задачи совмещения ячеек светофильтра с соответствующими светопроводами дискретного световода. Однако при этом необходимые во времени изменения относительно координат ячеек светофильтра могут быть выполнены лишь путем изменения координат световода и, следовательно, сопутствующего изменения координат других жестко связанных со светоподом элементов устройства.

В блоке 3 осуществляют преобразование общего дискретного световода в разделенные дискретные световоды основных цветов, каждый из которых объединяет светопроводы одного и того же основного цвета. Число светопров одов в каждом из разделенных дискре тных световодов равно числу светопрово-. дов соответствующего первичного цвета в общем дискретном световоде и, следова— тельно, равно числу элементов ячеек мозаичного светофильтра, соответствующего данному первичному цвету. Кроме того, в блоке 3 осуществляют пространственнооптическое сопряжение отдельных светопроводов каждого из разделенных световодов со светочувствительными элементами соответствующего МПСС блока 4 матричных преобразователей свет-сигнал. При этом наиболее простым вариантом реализации сопряжения

;выходов блока 3 со светочувствитель;ными элементами IIIICC является вариант с предварительным оптическим увеличением масштаба светочувствительных элементов MIICC что в конечном итоге обеспечивает необходимую точность сопряжения.

Увеличение масштаба может быть осуществлено, например, путем реализации оптического входа NIICC в виде планшайбы, состоящей из дискретных фоконов, число которых более чем в два раза превышает число элементов МПСС.

Таким образом, в пределах чередующихся дискретных пространственных зон каждый из основных цветов светового потока отфильтровывается ячейками мозаичного светофильра. Пространственные зоны фильтрации каждого основного цвета охватывают в плоскости входов дискретного световода целое число светопроводов. Далее светопроводы общего световода, соответствующие каждому из отфильтрованных основных цветов, разделяются и объединяются в отдельные дискретные световоды основных цветов, выходы отдельных светопроводов каждого из которых раздельно проецируют на светочувствительные элементы соответствующей КПСС.

Число элементов каждого основного цвета, отфильтрованных ячейками светофильтра и сопряженных со светочувствительными элементами ЬШСС, в целое число раэ меньше общего числа анализируемых элементов светового потока и определяет необходимое чис ло элементов ИПСС, используемых в блоке 4. Уменьшение числа анализируемых элементов светового потока каждого иэ основных цветов приводит в данном случае к соответствующему сокращению полосы частот видеосигнала на выходах блока 4.

В блоке 5 формирования и кодирования сигналов сигналы основных цветов преобразуются в общий сигнал передачи, например, с помощью элементов формирования общего цифрового сигнала.

Блоки 4 и 5 управляются сигналами первого формирователя 6 сигналов синхронизации и управления, которые поступают также на блок ?, который осуществляет периодические изменения во времени относительных в плоскости сечения исходного светового потока координат ячеек светофильтра с частотой изменений относительных координат. Блок 7 воздействует на оптическую систему 1 и блоки 2-4. В оптической системе 1 реализуются периодические во времени дискретные смещения оси проецирования светового потока по заданной в плоскости ортогональной продольной оси светового потока, замкнутой траектории.

Подобное смещение может быть реализовано на основе использования, например, элементов оптико-механического сканирования, осуществляемых с применением специальных многофазных электромагнитов, а также на основе использования пьезоэффекта.

В передающей части устройства, кроме того, предусмотрена возможность осуществления периодических во .времени изменений, относительных

1 )11Н I) Е3 IJIOCKOCTH СЕЧЕНИЯ ИСХОД!!ОГО СВЕ ГО— вого потока коорДинат блока 2. В ва— рианте реализации блока 2 с совмещением плоскостей свет!>фильтра и дискретного световода, анллогич1!ым«мм —— щениям должны подвергаться блоки 3 и 4. Смещение, например, в оптической системе 1 может осуществляться в одном из направлений, а в блоке 2в другом. При этом упрощается реализация сложных в плоскости сечения с исходно).n светового потока траекто— рий иэ)3ене ния Относительkiblx коорди нат ячеек светофильтра.

В варианте реализации 6.1»ка 2 с разделением плоскостей светофильтра и дискретного снетовода смещениям может подвергаться лишь светофильтр. Особенностью данного варианта является периодическое проецированне потока каждого основного цвета на различные КПСС блока 4, Соответственно общие сигналы основных цветов в таком случае состоят иэ чередующихся сигналов групп кадров каждого основного цвета. Общий сигнал передачи, сформированный в блоке ), содержит сигналы основных цветов, сигналы синхронизации и сигналы опознлвлния сигналов основных цветов.

С выхода видеотракта 8 переданный сигнал параллельно поступает в приемной части устройства на второй формировлте.!ь 9 и на блок 10. Второй формирователь 9 осуществляет выделение сигнллов синхронизации и опознавания, в соответствии с которыми в нем формируются сигналы управления, необ— ходимые цля функционирования приемной части устройства.

Общий сигнал передачи в блоке 10 р;1эделяют на сигналы ocHoi)HbIx цветов с помощью сигналов управления иэ вто— рого формирователя 9.

Разделенные сигналы основных цветов поступают на сигнальные входы блока 11, который можно реализовать в цифровом, цифроаналоговом и анало—

rcвом вариантах. Однако по основным характеристикам аналоговые варианты реализации блока 11 значительно уступают цифровым.

В блоке 11 осуществляется задержка последовательности импульсов сигналов основных цветов, а также прецизионная регулировка времени задержки и параллельное распределение задержанных сигналов по соответствую— щим выходам блока. Наряду с задержан5 I 0

I5

Hi 1ми ki !1 13ЫХ 3):111Х () 1Е)к а )1! 13. .ю Г 1)о "..ТО и 11! . э л;!е1)жcl)11(bi! Hос Ic !ОH IтE J1i>. .c) стH и1!НУ;IbcoH I)cHQBHblx IIBt Tc)13 Ре! УлиРОвкой элцержки при этом обеспечивается прецизионное выравнивание и установление времени задержки рабочих сигналов в независимых каналах формирования сигналов приемной части устройства.

По существу блок 11 представляет собой многокаскадную линию задержки, состоящую из последовательно гключенных линий задержки с отводами и элементов параллельного распределения сигналов.

Кс)нкретное построение такой линии задержки определяется структурой светофильтра, использованного в устройстве. Одним из простейших в этом отношени.и вариантов является светофильтр, ячейки которого выполнены в виде горизонтальных полос. Отдельный каскад линии задержки представляет собой в данном случае последовательно соединенные линию задержки на время, равное половине длительности кадра, и многоотводную линию задержки На соответствующее число строк.

Последовательным соединением таких каскадов реализуется необходимый блок задержки. В более сложных случаях к отводам каскада рассмотренной .пинии задержки подключают линии задержки с отводами на интервалы времени, кратные половине периода следования элементов. При необходимости прецизионная регулировка времени задержки обеспечивается в блоке 11 подклю ением к соответствующим отводам многокаскадной линии задержки линий задержки, обеспечивающих,например, за счет переключения отводов регулировку времени задержки с точностью долей длительности элемента.

Задержанные последовательности им— пульсов преобразуют в блоке 12 в группы опорных импульсов. Преобразование заключается в перераспределении в пределах кадра и последовательности кадров периодических последовательностей импульсов в последовательности групп импульсов элементов ТВ сигнала, распределение которых в пределах кадра и последовательности кадров полностью определяется возможными положениями соответствующих ячеек пропускания при

ПРОЕЦИРОВанИИ кажцой ИЭ СОСтавлЯЮЩих светового потока (фиг. 3). В резульl 2 1 1b

TB t е le-11< (HIIH < <«к,< 1 f113 «а,lHрж;(ив

НЫХ IIOCJIE I(< 3 0:-3 < C3 I I (I

Одни и те же отсутствующие в пределах кадра и последовательности кадров элементы ТВ сигнала многократно и независимо восстанавливаются в блоках 13 и 16 внутри кадра и в последовательности кадров соответственно по формуле ряда Тейлора (1).

Многократность восстановления опредляется в данном случае тем, что независимые восстановления каждого элемента ТВ сигнала проводятся по всем возможным в пределах кадра и последовательности кадров направле— ниям восстановления, т.е. с использованием всех близлежащих групп переданных элементов, смежных отсутствующему импульсу (фиг. 2,3). При этом в каждом из блоков 13 10 (фиг. 5) входные задержанные последовательности импульса первоначаль— но поступают на формирователь 22, который предназначен для периодического формирования промежуточных импульсов составляющих формулы ряда

Тейлора в промежутках восстановле— ния. Формирование заключается в раз— делении и последовательном вы итании совмещенных во времени смежных импульсов групп по направлению вос— становления. В результате получают периодическую последовательность импульсов первой производной для каждой точки восстановления. Аналогич— но (олучают импульсы сигнала производных более (зысокого порядка, пре дельная величина которого К=К в каждом конкретном случае пропорциональна числу элементов группы по направлению восстановления, Восстановление отсутствующих импульсов по формуле ряда Тейлора (1,2) может проводиться без включения и с включением остаточного члена.

Более точным является второй вариант восстановления. Однако в таком случае в выражение для амплитуды восстановленного импульса в точке восстановления входят не только значение амплитуды опорного импульса, т.е. соответствующего импульса смежной груп5 .10

1 .ы (i пол уче fl! Iые Hы<{ита(lием сигналы

ftpnft 3 В Очных (3 т<) яке ОпОр ного им!1уль— са, но « зна (ел(1(. сигнала производной порядка К=1 „ + 1 в промежутке между опорным им((ульсом и точкой восстановления (< включением последней) .

Необходимое формирование значеHI3II производ(3ых в промежутке восстанов.(ения реализуется в данном случае в формирователе 22 на основе интерполяции (аппроксимации) значений соответствующих импульсов в интервале восстановления по линейному или синусквадратичному закону с последующим дифференцированием, например, за счет вычитания .

Таким образом, в формирователе 22 осуществляется формирование составляющих формулы ряда Тейлора за счет разделения, вы питания (дифференцирования), интерполяции (аппроксимации) совмещенных во времени последовательностей импульсов смежных групп .с помощью элементов разделения, вычитания, модуляции и суммирования совмещенных во времени последовательностей импульсов.

В блоке 23 осуществляется параллельное распределение сигналов полу— ченных составляющих формулы ряда Тейлора по каналам усиления со строго фиксированными коэффициентами уси3(ения. 11усть, напр(<мер, при последующем промежуточном восстановлении отсутствующего импу.(ьса сигнала, отстоящего От опорного импульса на такт времени Т, по формуле ряда Тейлора (1,2) требуется импульс сигнала первой производной амплитуды

0,25 В. Тогда при восстановлении импульса, отстоящего от опорного на два такта времени (2т), потребуется этот же импульс сигнала первой производной, Но уже амплитуды 0,3 и т д.

Количество сигналов установленной амплитуды зависит от длительности интервала восстановления отсутствующих импульсов и от алгоритма восста— новления. Необходимым образом устанавливается в соответствии с сигналами управления амплитуда и других сигналов, входящих в состав формулы (1,2).

Соответственно блок 23 состоит из элементов упра(3ляемого усиления и параллельного pаc.пределения сигналов составляющих, на входы управ17

1211892 пения которого поступают сигналы от второго формирователя 9.

Последовательно с блоком 23 включен блок 24, на другие сигнальные входы которого поступают последовательности задержанных опорных импульсов от блока 11, а на управляющие входы — сигналы управления от второго формирователя 9. Особенности работы блока 24 определяются формулой восстановления отсутствующих импульсов, т.е. формулой ряда

Тейлора (1,2).

В блоке 24 из входных последовательностей импульсов выделяются сигналы составляющих формулы ряда Тейлора для каждой точки восстановления элементов ТВ сигнала с помощью параллельно включенных коммутаторов, которые в соответствии с сигналами управления пропускают заданные составляющие формулы ряда Тейлора необходимой амплитуды и суммируются пруг с другом.

Ввиду погрешностей восстановления амплитуда восстановленных импульсов в соответствующих последовательностях, полученных в блоке

24, может превышать максимально возможную или опускаться ниже минимально возможной амплитуды.

Для устранения указанных погрешностей восстановления, ограниченные по амплитудам последовательности импульсов промежуточных восстановлений, поступают в блоке 25 на элементы установления веса— амплитудные модуляторы, которые управляются сигналами второго формирователя 9.

Несмотря на идентичность общего построения блоки 13 и 16 в конкретных случаях могут отличаться алгоритмом работы и параметрами сигналов управления. Причем блок 13 обычно.управляется сигналами, которые кратны по частоте следования частоте элементов ТВ сигнала, а блок 16 частоте кадров.

Сигналы с выходов блоков 13 и 16 поступают на входы первого 14 и второго сумматоров 17. На другие входы которых поступают последовательности опорных групп импульсов. Причем в первом сумматоре 14 суммируется все последовательности импульсов, восстановленные в пределах кадра с опорными группами импульсов, сформированными в блоке 12, а во вто?О

55 ром сумматоре 1 7 с опорными группами импульсов суммируются все последователькости импульсов, восстановленные в пределах последовательности кадров. На выходах сумматоров 14 и

17 формируются восстановленные сигналы кадров и последовательности . кадров каждого из основных цветов с полным числом элементов, которые поступают на первый 15 и второй 18 блоки амплитудного ограничения и весового усиления По принципу действия блоки 15 и 18 подобны блоку 25 и предназначены для ограничения максимального и минимального уровкя амплитуд, а также весового перераспределения уровня восстановленных сигналов при их последующем суммировании B соответствии с изменениями сигналов управления, поступающих от второго формирователя 9. Восстановленные в пределах кадров и в пределах последовательности кадров и ограниченные по амплитудам сигналы основных цветов суммируются в третьем сумматоре 19.

Суммарные восстановленные сигналы основных цветов ограничиваются по максимальной и минимальной амплитудам в блоке 20. В блоке 21 сформи— рованкые сигналы основных цветов демодулируются — декодируются и при— водятся к необходимому виду.

На вход блока 26 с выхода блока 8 поступает общий сигнал передачи, из которого выделяются сигналы опознавания и синхронизации и формируются сигналы управления, которые поступа-ют на блоки 10 — 13.,15,16, 18, 21, 27.

На второй и третий входы блока 26 поступают сигналы от блока 27, который предназначен для контроля приемкой части устройства. Сигналы контроля вырабатываются в блоке 26 и поступают на блоки 10 и 27. Сигнал контроля представляет собой последовательность тест-сигналов, позволяющих проконтролировать правильность работы приемной части устройства. Для таких сигналов заранее известны параметры промежуточных для их восстановления сигналов B блоках 13,14,16,17, 21. Cor::оставлением в блоке 27 полу— ченного вида входных перечисленных сигналов с номинальными эталонными сигналами определяется правильность раб.ты всей приемной части устройства и локализируется место неисправности.

1211892

19

Паиболее простым вариантом реализации блока 27 является вариант, когда все весовые коэффициенты процесса восстановления устанавливаются постоянными вне зависимости от те9

5 кущих параметров, соответствующих данным сообщениям. При этом лишь учитывается общий характер всего ансамбля сообщений. При передаче,,например, сообщений с большей динамикой во времени (в последовательности кадров) увеличивают величину весового коэффициента для сигнала, вос— становленного в пределах кадра и, наоборот, при передаче сообщений со

15 значительным количество мелких деталей в пространстве кадра преимущество следует отдавать сигналу, восстановленному в пределах последовательности кадров.

Более сложным вариантом реализации блока 27 является вариант с динамической перестройкой весовых коэффициентов, при котором осуществляется выделение сигналов огибаю-. щих импульсных последовательностей, их дифференцирование и детектирование. Сигналы, полученные в результате детектирования, поступают на блок 26 в качестве сигналов перестройки блока 26 для изменения сигналов управления весовыми коэффициентами приемной части устройства.

Формула изобретения

1. Способ формирования телевизионного (ТВ) сигнала цветного изображения, основанный на двумерной дискретизации исходного светового потока с числом элементов дискрети- 40 зации в и раз большим числа фоточувствительных элементов матричного преобразователя свет-сигнал (ИПСС), поочередном периодическом проецировании дискретных элементов 45 светового потока на фоточувствительные элементы МПСС, поэлементном периодическом считывании сигнала с

MIICC в виде последовательностей импульсов в течение кадра, кодирова- 50 ний полученных последовательностей импульсов, передаче и декодировании переданного сигнала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сужения полосы частот при передаче и 55 увеличении числа элементов разрешения сформированного ТВ сигнала цветных изображений, при поочередном периодическом проецировании дискретных элементов светового потока двумернодискретизированный исходный свето— вой поток разделяют на составляющие основных цветов, каждую из которых повторно двумерно-дискретизируют на разделенные в пространстве последовательности чередующихся групп смежных элементов дискретизации, причем число IIICC равно числу составляющих основных цветов, а число светочувствительных элементов МПСС равно общему числу элементов соответствующей из последовательностей чередующихся в пространстве групп смежных элементов дискретизации, каждую из которых проецируют во времени разделенными группами смежных кадров с периодом проецирования групп, равным отношению общего числа э. ементов дискретизации отдельной составляющей светового потока к числу элементов IIIICC, при декодировании переданный сигнал разделяют на сигналы импульсов каждо— го из основных цветов, которые многократно и последовательно задерживают на интервалы времени, кратные по длительностям половинам периодов следования кадров, строк и элементов в формируемых ТВ сигналах основных цветов, формируют из задержанных последовательностей импульсов опорные группы импульсов каждого из основных цветов, положение и интервалы во времени между которыми устанавливают в пределах формируемых сигналов отдельных кадров и последовательности сигналов кадров в пространстве и во времени соответствующими первона— чальному положению дискретных элементов составляющих светового потока при проецировании, раздельно формируют импульсы, амплитуды которых пропорциональны величинам составляющих формулы ряда Тейлора, из полученных импульсов восстанавливают отсутствующие в пределах ТВ кадра промежуточные импульсы и одновременно восстанавливают ТВ сигнал отсутствующих в последовательности кадров промежуточных импульсов по формуле ряда Тейлора, амплитуды промежуточных импульсов восстановления ограничивают по максимальному и минимальному уровню и суммируют с весовыми коэффициентами, общую сумму которых при выполнении каждого из суммирований устанавливают равной единице, причем при каждом суммирова22

21

1211892

50 нии отношение между величинами весовых коэффициентов устанавливают обратно пропорциональными протяженности интервалов времени между опорными и отсутствующими импульсами в пределах кадра и последовательности кадров, кроме того, относительные величины весовых коэффициентов, суммирований изменяют обратно пропорционально измейениям модуля амплитуды сигналов 1б огибающих, соответствующих первым и более высоким по порядку составляющим формул ряда Тейлора, амплитуды восстановленных <отсутствующих; отсчетов ограничивают по максималь- 1> ному и минимальному уровню, каждую из восстановленных последовательностей отсутствующих отсчетов суммируют с соответствующей последовательностью опорных отсчетов, а затем суммируют 2О восстановленные в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов для каждого из основных цветов с весовыми коэф-2

<фициентами, общую сумму которых уста— навливают равной единице, при этом относительные величины весовых коэффициентов суммирования изменяют обратно пропорционально изменениям модуля амплитуды импульсов последовательностей, соответствующих для каждого из суммируемых сигналов первым и другим более высоким составляющим формулы ряда Тейлора, ограничивают ьо максимальному и минимальному

35 уровню амплитуд общие восстановленные сигналы последовательностей отсчетов каждого из основных цветов, из которых формируют ТВ сигналы

40 основных цветов.

2. Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что для формирования ТВ сигнала подвижных объектов, при суммировании восстановлен45 ных в пределах ТВ кадра последовательностей отсчетов с восстановленными между ТВ кадрами последовательностями отсчетов, соответствующий восстановленной в пределах ТВ кадра последовательности отсчетов для каждого из основных цветов весовой коэффициент устанавлиют по величине от 0,7 до 1, а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов;весовой: коэффициент устанавливают по величине от 0,3 до О, для формирования

ТВ сигнала малоподвижных объектов соответствуюlllHH восстановленной в пределах ТВ кадра последовательп<ости отсчетов для каждого нз основных цветов весовой коэффициент устанавливают по величине от И,З да О„ а соответствующий восстановленной между ТВ кадрами последовательности отсчетов весовой коэффнциеят устанавливают по величине от О,? до 1.

3. Устройство для формирования телевизионного сигнала пве-ного изображения, содержащее оптическую систему, последовательно соединенные блок двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования, блок метричных преобразователей свет-сигнал, блок формирования и кодирования сигналов н видеотракт, первый формирователь сигналов синхронизации и управления, первые и вторые выходы которого соединены с входами управления блока матричных преобразователей свет †сигн и блока формирования и кодирования сигналов соответственно, при этом выход видеотракта соединен с первым входом второго формирователя сигналов синхронизации и управления, первые выходы и вторые входы которого соединены с вторыми входами и вторыми выходами блока декодирования сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на передающей стороне введены блок относительных перемещений, входы управления которого соединены с третьнмн выходами первого формирователя сигналов синхронизации и управления, и блок дискретно-оптического расщепления, который включен между выходом оптической системы и входами блока двумерно-.оптической дискретизации и оптического согласования, при этом первые, вторые, третьи и четвертые выходы блока относительных перемещений соединены с входами перемещений оптической системы, блока дискретно-оптического расщепления, блока двумерно-оптической дискретизации и оптического согласования и блока матричных преобразователей свет-сигнал, на приемной стороне между выходом видеотракта и входом блока декодирования сигналов введены последовательно соединенные блок разделения кодированных сигналов, блок задержки и распределения последовательностей импульсов, блок восстзчовления импульсов сигнала кадра, первый сумматор, первый блок амплитуд23

1211892 ного ограничения и весового усиле— ния, третий сумматор и блок амплитудного ограничения, причем между вторым выходом блока задержки и распределения последовательностей импульсов и вторым входом третьего сумматора введены последовательно соединенные блок восстановления импульсов сигнала последовательности кадров, второй сумматор и второй блок амплитудного 10 ограничения и весового усиления, кроме того, третий выход блока задержки и распределения последовательностей импульсов соединен через введенный формирователь опорных групп 15 импульсов с вторыми входами первого и второго сумматоров и третьими входами второго формирователя сигналов синхронизации и управления, четвер— тый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго сумматоров и блоков восстановления импульсов сигнала кадра и последовательности кадров соответственно, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого соединены с входами управления блока разделения кодированных сигналов, формирователя опорных групп импульсов, блоков восстановления им— пульсов сигнала кадра и последовательности кадров, первого и второго блоков амплитудного ограничения и весового усиления и блока задержки и распределения последовательностей импульсов соответствен но

1211892

12i 1892

1 и и+1 n+2 и+3 n+4 n+5 и+б и+ 7 и+В и+9

n+ f n+2 n+5 n+0 n+5 и б n+7 п 8 n+9 и п+f 0+2 n+3 и+И и+5 и+б и+7 и+8 ф и+1 и n+1 и+2 п+5 и+4 и+5 и+б и+ 7 и+В

5 и-f u

6 и-1 и n+1 и+2 n+5 и+У и+5 и Б и+7

n -2 и-1 и п 1 и+2 и+5 и+9 и+5 п б и+ 7

8 и-2 и-1 и и+1 п 2 и+ 5 и+4 и+5 и+6 и+7

У и-2 и-f и и+1 п 2 n+5 n+4 и 5 и+б

10 и-5 и-2 и-1 п и 1 п2 и+5 п.4 и5 и 6

ff п-5 и-2 и-1 и и+1 и+2 и+5 и+4 и+5 и+б

12 и-5 и-2 и-1 и и+1 и+2 и+5 и+4 и+5

15 и-И и-5 п-2 и-1 п и+1 и+2 и+5 и+4 п 5 и+4 и+5 и п+1

n+2 и+5

1ф и-2 и-1 и+1 и+Я и+3 и+1 и+5 и+б и+ 7 и+В

n+6 п+7

1211892! и и+! n+2 ni5 пМ n+5 п б и 7 п8 п9

2!

1 п8 п У и+7! и.5 и+8 п ni2 и+

I 1 (I

В

5 и-2 п п 2! !

1 и-Ф и.7 и 5

6 п-f . n-1 и+3

7> т(1t ) ттттт т пд

8 п-1 n+ f п.5 и+7 пУ

n++5 и-Ъ п-1 .и+ f и+5

1)1!! 1! I l! !! и+7 и- n-2 и+6 п+

l .I (g -3 =1 и-2 п-1

Фиг. Фб

Фы. Б

ВНИИПИ Заказ 651/61 Тираж 624 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 и 1! ф ) ni5

1 и n+1 и2и5 п-4п 5 пбп7