Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов

 

Изобретение может использоваться в факсимильной связи. Упрощается устройство. Входной двухуровневый сигнал поступает на измеритель длин серий 1, кодер длин комбинаций (КДК) 2 и блок 4 управляемого фазового сдвига (БУФС). С измерителя длин серий 1 комбинация нулей и единиц, .-У соответствующая длине измеряемой серии , поступает на КДК 2. Работа КДК 2 определяется видом моделируемого кода (МК). Каждому МК соответствуют свои таблицу истинности. Передается не сам МК, а m -разрядные комбинации , число единиц в которых равно длинам кодовых комбинаций МК. Сформированная серия единичных импульсов поступает на источник ошибок 3. Под воздействием каждого единичного импульса , поступающего с КДК 2, информация о помехах, записанная в виде единиц и нулей на носитель, поступает на БУФС 4. При отсутствии ошибок на выходе источника ошибок 3 входной видеосигнал проходит через 4 на выход устройства без изменений . В момент поступления единичного импульса помехи на выходе БУФС 4 появится видеосигнал, задержанный по отношению к входному видеосигналу на некоторую величину, что имитирует поражение видеосигнала помехой. Параметры МК определяются с помощью блока 5 выделения ошибочных значений сигнала и блока 6 подсчета. 6 ил. (О (Л а ю а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) Al (5D 4 H 04 N 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21,) 3534798/24-09 (22) 07.01.83 (46) 15.05.86. Бюл. У 18 (72) Г.Ф. Балькин, В.И. Голосной, А.Г. Зайченко, Э.А. Капустин, Н.И. Кот, В.С. Ляшевич и М.Н. Сапунков (53) 621.397.3 (088.8) (56) Патент Франции 1(2441297, кл. Н 03 К 13/24, 1980.

Development of à computer program

for measuring the compression and

error sensitivity of facsimile coding

technique. CCITT, Period 1977-1980.

Study group XIV — Contribution 9 101. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО

КОДИРОВАНИЯ-ДЕКОДИРОВАНИЯ ВИДЕОСИГНАЛОВ (57) Изобретение может использоваться в факсимильной связи. Упрощается устройство. Входной двухуровневый сигнал поступает на измеритель длин серий 1, кодер длин комбинаций (КДК)

2 и блок 4 управляемого фазового сдвига (БУФС). С измерителя длин серий 1 комбинация нчлей и единиц, соответствующая длине измеряемой серии, поступает на КДК 2. Работа КДК

2 определяется видом моделируемого кода (NK). Каждому MK соответствуют свои таблицы истинности. Передается не сам МК, а а -разрядные комбинации, число единиц в которых равно длинам кодовых комбинаций МК. СфорI мированная серия единичных импульсов поступает на источник ошибок 3. Под воздействием каждого единичного импульса, поступающего с КДК 2, информация о помехах, записанная в виде единиц и нулей на носитель, поступает на БУФС 4. При отсутствии ошибок на выходе источника ошибок 3 входной видеосигнал проходит через

БУФС 4 на выход устройства без изменений. В момент поступления единичного импульса помехи на выходе БУФС

4 появится видеосигнал, задержанный по отношению к входному видеосигналу на некоторую величину, что имитирует поражение видеосигнала помехой.

Параметры NK определяются с помощью блока 5 выделения ошибочных значений сигнала и блока 6 подсчета. 6 ил.! 12

Изобретение относится к технике передачи изображений и может использоваться в факсимильной связи.

Целью изобретения является упрощение устройства. процесс статистического кодирования разбивается на два этапа: определение длины кодовой комбинации для каждой длины серии и определение кон. кретного вида кодовой комбинации в соответствии с заранее принятым кодовым словарем. Однако эффективность кодирования выбранного кода определяется только длиной кодовой комбинации, так как объем информации после кодирования представляет собой сумму кодовых импульсов всех кодовых комбинаций независимо от того, какой они имеют вид. При поражении помехой в канале связи одного или нескольких импульсов кодовой комбинации происходит сдвиг видеосигнала по фазе на ту или другую величину, что приводит к появлению трека ошибки при воспроизведении.

Таким образом, при моделировании алгоритмов кодирования для оценки эффективности кодирования достаточно воспроизвести только длину кодовых комбинаций, а при оценке чувствительности кода к ошибкам — обозначить границу пораженного участка и вставить видеосигнал, задержанный иа некоторую фиксированную величину, превышающую интервал корреляции.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2, 3 и 4 — примеры выполнения соответственно измерителя длин серий, кодера длин комбинаций и блока управляемого фазового сдвига; на фиг. 5 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг. 6 — график функции корреляции текстового изображения.

Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов (фиг. 1) содержит измеритель

1 длин серий, кодер 2 длин комбинаций, источник 3 ошибок, блок 4 управ ляемого фазового сдвига, блок 5 выделения ошибочных значений сигналов, блок 6 подсчета ошибок и синхрогенератор (СГ) 7.

Измеритель 1 длин серий (фиг. 2) содержит узел 8 выделения фронтов видеосигнала, выполненный, например, 31626

5 !

О

S5 на основе дифференциальной цепочки, элемент 9 задержки и двоичный счетчик 10. Количество разрядов счетчика выбирается таким, чтобы число было больше или равно максимальной длине серии. Если длина строки равна 1728 элементов, что соответствуеч рекомендации ТЧ МККТТ, то и = 11.

Кодер длин комбинаций (фиг. 3) со держит п-проводный переключатель 11 два дешифратора 12 и 13 для белых и черных серий, элемент ИЛИ 14, элемент И 15, параллельно-последовательный преобразователь 16 кода, вы-. полненный, например, на сдвиговом регистре, элемент И 17, узел выделения фронтон видеосигнала 18, аналогичный узлу 8.

Дешифраторы 12 и 13 преобразуют и-разрядные кодовые слова, соответствующие длине серии, в ш-разрядные кодовые слова, отображающие длины кодовых комбинаций в соответствии с моделируемым кодом. Количество m выходов дешифраторов 12 и 13 должно соответствовать максимальной длине кодовой комбинации.

Блок 4 управляемого фазового сдвига (фиг. 4) содержит элемент 19 задержки, переключатель 20 и триггер 21 .

Блок 6 может быть выполнен в виде элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Входной двухуровневый сигнал (фиг. 5а) поступает на измеритель

1 длин серий, кодер 2 длин комбинаций и блок 4 управляемого фазового сдвига.

B измерителе 1 длин серий (фиг.2) узел 8 выделения фронтов видеосигнала выделяет короткие импульсы, соответствующие моментам изменения полярности видеосигнала. Далее короткие импульсы задерживаются на небольную величину (например, на 1/10 длительности тактового импульса) в элементе 9 задержки. Эта задержка необходима для того, чтобы обеспечить возможность считывания информации, соответствующей длинам серий, с выходов дешифраторов 12 и 13 кодера длин комбинаций в моменты изменения полярности видеосигнала. Затем короткие импульсы поступают на вход сброса двоичного счетчика 10 для обнуления его. Сразу же после обнуле1231626 4 ния тактовая частота, поступающая от СГ 7, начинает изменять состояние двоичного счетчика 10 и перед последующим обнулением комбинация нулей и единиц на его выходах будет соответствовать длине измеряемой серии. ю

В кодере 2 длин комбинаций комбинации через и-проводный переключатель 11 поступают на дешифратор 12 или 13 (в за- 10 висимости от полярности видеосигнала) .

Работа кодера 2 длин комбинаций определяется видом моделируемого кода. Каждому моделируемому коду со- t5 ответствуют свои таблицы истинности дешифраторов 12 и 13 (см. таблицу).

Таблицы истинности .дешифраторов жестко связаны с моделируемым кодом (кодовым словарем). Однако передает- 0 ся не сам код, а m-разрядные комбинации, число единиц в которых равно длинам кодовых комбинаций моделируемого кода. Например, при моделировании модифицированного кода Хаффмена эти значения представлены в таблице.

При этом на выходе кодера 2 длин комбинаций будут генерироваться единичные серии (фиг. 5 F ), содержащие разное число единичных импульсов (в соответствии с кодовым словарем (фиг. 56) ) .

При моделировании равномерного кода длин серий оба дешифратора будут формировать одинаковые комбинации, содержащие одно и то же число единиц.

Соответственно, в конце каждой серии на выходе блока будут генерироваться одинаковые серии единичных импульсов. 40

При моделировании дискретно неравномерного кода типа 3/6 на выходе блока в конце белых серий будут генерироваться серии единичных им- . пульсов, содержащие шесть импульсов, 45 а в конце черных серий — три импульса и т.д.

Сформированные таким образом комбинации из одних единиц в параллельном виде проходят через элемент 50

ИЛИ 14 и элемент И 15 на параллельно-: последовательный преобразователь !6 кода. Элемент И 15 пропускает кодовую комбинацию при наличии коротких импульсов, формируемых узлом выделе- 55 .ния фронтов видеосигнала 18. В кодере 2 длин комбинаций эти короткие импульсы поступают на элемент И 15 без всякой задержки. Это обеспечивает считывание из дешифраторов 12 и 13 и подачу на параллельно-последовательный преобразователь 16 кода комбинаций, соответствующих концам измеряемых длин серий.

Параллельно-последовательный преобразователь 16 кода, выполненный на сдвиговом регистре, преобразует

m-разрядную параллельную комбинацию в последовательную. Эта комбинация считывается из регистра с частотой, которая в m раз больше тактовой частоты. Этим обеспечивается считывание комбинаций в пределах одного такта (одной элементарной посылки). Эта же частота подается на второй вход элемента И 17. В результате íà его выходе в конце каждой измеряемой серии формируется серия единичных импульсов, число единиц в которой равно длине кодовой комбинации в соответствии с кодовым словарем. Сформированная серия единичных импульсов поступает на источник 3 ошибок.

Источник 3 ошибок работает следующим образом.

Под воздействием единичных импульсов комбинаций информация о помехах, записанная в виде нулей и единиц на какой-либо носитель (фиг. 52), например на магнитную ленту, продвига" ется и подается на блок 4, причем один единичный импульс с кодера 2 длин комбинаций продвигает эту информацию на один бит. При этом нули соответствуют отсутствию ошибок, а единицы — их наличию. В промежутках между единичными сериями на выходе источника 3 ошибок поддерживается нулевое значение сигнала.

Порядок работы блока не изменяется при изменении моделируемого алгоритма. Однако, конфигурация ошибок на его выходе изменяется при изменении длин единичных серий, поступающих из кодера 2 длин комбинаций. Так, например, при поступлении из кодера

2 длин комбинаций коротких единичных серий первая и все последующие ошибки появляются на выходе источника 3 ошибок позже, при поступлении длинных серий — раньше и т.п. Таким образом, благодаря связи источника

3 ошибок с кодером 2 длин комбинаций обеспечивается привязка подачи помех на блок 4 с концами измеряемых (кодируемых) серий, что соответ1231626 ствует реальному процессу кодирова" ния (фиг. 5). Благодаря этой же связи обеспечивается соответствующее изменение конфигурации ошибок, подаваемых на блок 4 при изменении моделируемого алгоритма.

Блок 4 управляемого фазового сдвига (фиг. 4) работает следующим образом.

При отсутствии ошибок на выходе источника 3 ошибок входной видеосигнал проходит через переключатель

20 на выход блока 4 без изменений.

При появлении на втором входе .блока 4 единицы (наличие помехи на выходе источника 3 ошибок) триггер

21 формирует на своем выходе сигнал, переводящий переключатель 20 во второе положение. При этом на выход блока 4 через элемент 19 задержки поступает сигнал, задержанный по отношению к входному на величину, превьппающую интервал коррекции (фиг.б).

Такая ситуация сохранится до поступления на вход синхронизации блока 4 сигнала конца строки от СГ 7. После этого блок 4 переходит в исходное состояние (пропускает на выход исходный видеосигнал). Таким образом, элемент 19 задержки и переключатель

20 обеспечивают включение в текущий видеосигнал того же видеосигнала, сдвинутого на величину, превышающую интервал корреляции. Это имитирует поражение видеосигнала помехами при передаче с кодированием и декодированием. Наличие в блоке 4 триггера 21 и связи с СГ 7 обеспечивает ограничение пораженного помехой участка концом строки, что соответствует реальному процессу кодирования-декодирования.

С выхода блока 4 видеосигнал может быть подан на ВКУ для визуальной оценки результатов моделирования алгоритма кодирования-декодирования.

Для определения параметров моде-, лируемых кодов выходной сигнал блока 4 поступает на блок 5 выделения ошибочных значений сигнала, куда поступает также входной двухуровневый видеосигнал. Блок 5 производит сравнение сигнала, поступающего с блока 4, с входным видеосигналом.

На выходе блоха 5 получается импульс при обнаружении несовпадений сравниваемых сигналов. Блок б подсчета вычисляет коэффициент чувствительности к ошибкам:

1 ои где N — число несовпадений тактов и входного видеосигнала и сигнала на выходе блока 4;

N — число ошибок на выходе исO lsl точника 3 ошибок.

Коэффициент сжатия определяется по формуле

15

Н

К = — --) сйс N

«oq где Н вЂ” число импульсов дискретизации при развертке всего изображения;

N — число кодовых импульсов на

«)ю выходе кодера длин комбинацийе

В предложенном устройстве для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов исключаются буферные блоки и декодер, что упрощает и удешевляет моделирование кодирования на 3ВМ.

Формула изобретения

Устройство для моделирования алгоритмов цифрового статистического кодирования-декодирования видеосигналов, содержащее последовательно соединенные измеритель длин серий, 40 кодер длин комбинаций, источник ошибок и блок подсчета ошибок, а также блок выделения ошибочных значений сигнала, первый вход которого обьединен с входом измерителя длин серий

45 и является входом .устройства, а выход подключен к второму входу блока подсчета ошибок, и синхрогенератор, первый, второй и третий выходы которого подключены к синхровходам соответственно измерителя длин серий, кодера длин комбинаций и блока подсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен блок управляемого фазового сдвига, синхровход и первый вход которого подключены соответствен но к четвертому выходу синхрогенератора и выходу источника ошибок, вто.рой вход блока управляемого фазовоI?316?6 го сдвига подключен к входу измерителя длин серий и к второму входу кодера. длин комбинаций, а выход является выходом устройства и подключен к второму входу блока выделения оши. бочных значений сигнала.

1231626 о o o o о с о о

o o о о о о о о о о о о о î î о о o o o

o o о о о о о о о

o o о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о

o o o

o o o о о о о о о о о о о о о о о с о о о о о о о о о о о î î о о о о о о

I Я Ж о ю о о

° Ф о — î о о - — о о о о о

44 о о с о о о о о о о

o o

o o о о ь с

o o о о о о с о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о с о о о о о о о о) ь о о о о о о о о о о о о о о о о о с о о о о о о с о о . о ю!

Й о о о о о о о о о о ™о о о о о о о о о о о о ct и о

Х

)Я Щ д Ф ж о

Ж Р

oKFФ Э <б о о — i а м л ao a (ngFrужо жю с

) 3 Й

31

0J I

Ql Й д дд д ецио о и 6

Х (U (б

Ж Ю

Ж Е К до о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о с

o o о о

o o о о

o o о о о о о о

o o о - о о о о о о о о о о о

o o о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о

o o о о о о о о о о о о о о

o o

О о о о о о

f »

1

i

1

1 о о ю о

Ю о о о о о

1231626

1231626 тенущеео сив о о

Ферм а жом..

Составитель H. Сорокопуд

Техред О.Гортвай Корректор Е. Сирохман

Редактор Н. Слободяник

Тираж 624

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Заказ 2662/58

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 .t