Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала

 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости кодера . Кодер содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 памяти, блок 3 умножителей, сумматоры 4, 6, инвертор 5, сумматор 7 модулей, квантователь 8, узел 9 внесения кода коррекции, состоящий из блоков 10, 12 задержки, генератора 11 контрольных символов, дешифратора 13 и коммутатора 14, и блок 15 кодирования. Благодаря введению преобразователя 16 позиционного кода в статически согласованный полный код улучшается защита наиболее вероятных кодовых комбинаций. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

УРН ГКНТ CCCP (61) 1290530 (2!) 4327704/ 24-24 (22) 06.10.87 (46) 23.05.89. Бюл. Р !9 (72) С,A.Куликов и В.Н,Табунов (53) 621.397(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1290530, кл. Н 03 M 3/04, 1985.

1 (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ КОДЕР ТЕ!!ЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах. Цель изобре„;SU„„1481900 А 2 (51) II 03 М 7/30. Н 04 N 7/13>

Н 03 М 3/04

2 тения — повышение помехоустойчивости и кодера. Кодер содержит аналогоцифровой преобразователь 1, блок 2 памяти, блок 3 умножителей, суммато.ры 4, 6, инвертор 5, сумматор 7 модулей, квантователь 8, узел 9 внесения кода коррекции, состоящий из блоков 10, 12 задержки, генератора 11 контрольных символов, дешифратора 13 и коммутатора 14, и блок 15 кодирования. Благодаря введению преобразователя 16 позиционного кода в статически согласованный полный код упучшается защита наиболее вероятных кодовых комбинаций. 1 ил., 1 табл.

1481900

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах и является 5 усовершенствованием изобретения по авт.св. N - 1290530.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости кодера.

На чертеже приведена блок-схема 10 кодера.

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного ТВ сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 памяти, блок 3 15 умножителей, сумматор 4, инвертор 5, второй сумматор б, сумматор 7 модулей„ квантователь 8, узел 9 внесения кода коррекции, состоящий из первого блока 10 задержки, генератра 11 кон- 20 трольных символов, второго блока 12 задержки, дешифратора 13 и коммутатора 14, блок 15 кодирования и пре" образователь 16 позиционного кода в статистически согласованный полный,. код, выполненный например — на программируемом ПЗУ.

В АЦП исходный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток. За" тем цифровое телевизионное изображе- ЗО ние разбивается на группы по и элементов в группе. Для каждой кодируеI мой группы вычисляются три переменные; средняя яркость элементов х; группы и а = —,> х

Я и . 1

; 1 полусумма модулей отклонений х

) Я а =- lx, i =-< матрица з нако в о ткло нений х; от

1, если х « а от а

40 а, ;l=

О, если х; с а;.

Эти три переменные передаются вместе исходных п элементов группы (4 п 16). За счет этого, а также грубого кодирования высокочастотной составляющей а достигается сжатие цифрового потока< Как показывают многочисленные эксперименты, качество

ТВ-изображений после кодирования практически не ухудшается. Коэффициент сжатия потока зависит в первую очередь от числа одновременно кодируемых элементов. В конкретном варианте кодера кодируемые элементы— восьмиразрядные, n=4. При этом а,, а, S кодируются соответственно семи-, пяти-, и четырехразрядными кодами. Таким образом, вместо исходных

32 разрядов, отводимых на группу, в канал считываются 16 разрядов, т.е, устройство позволяет сократить цифровой поток видеоданных в 2 раза.

На приемной стороне по принятым а, а и S яркость i-ro декодируемого элемента у;„ находится следующим образом:

-(а, + а,/р, если S, =1; (1) а, — а /(n-p), если S; =О где р — число единиц кода матрицы знаков разности S.

Как следует из (1), для .групп с а =О все элементы у; декодируемой группы равны а; и равны х., следовательно, для групп с а =0 передача матрицы знаков S оказывается избыточной. В устройстве эта избыточ-,, ность используется следующим образом. Для каждой кодируемой группы значение а сравнивается (в дешифраторе) с нулем. В случае равенства а нулю вместо избыточных разрядов матрицы знаков передаются контрольные символы некоторого помехоустойчивого кода. Эти символы формируются в генераторе контрольных символов.

Информационными символами кода коррекции являются разряды кода средней яркости.

На приемной стороне в случае а =О

\ выполняются контрольные проверки, формируется синдром и при наличии ошибки в коде а„ производится ее коррекция. Код коррекции, формируе" мый в узле внесения кода коррекции, не добавляется к выходному цифровому потоку, а размещается на месте алгоритмически избыточных разрядов S.Если при передаче поразился равный нулю код а, то на приемную сторону он придет йе равным нулю. И несмотря на то, что на месте S располагается контрольные символы, вычисление синдрома не производится, так как он формируется в случае a --""О. Поскольку а ФО, происходит ошибочное восстановление элементов декодируемоЪ груп" пы по правилу (1) и на равнояркост" ном фоне возникает контрастная .точка, Контраст ее зависит от номера пораженного разряда: чем старше поражен148l900 пь!й разряд, те;-! кон Iрлстнее точка.

Если на л, отводится 7 разрядов, нл л — 5 и нл 8 4 рлзряда, то в случае г поражения кодл группы с вероятностью

7+4 поражены а или S и с вероят16 ностью 5/16 поражен код а . Так как при л =0 поражение S не приводит к ошибке, а разряды л„ защищлются,то из всех пораженных групп с аг

ll

=О/ — групп будут исправлены, а

5/16 — нет, Для обеспечения правильной работы кодера при увеличении вероятности ошибки канала до величины 10 вьеден преобразователь кодов, осуществляющий преобразование позиционного кода в статистически согласованный полный код (ССПК).

Пятирлзрядный второй коэффициент а может быть передан одним из 11 =

=(2 )1кодов. ССП кодом будет тогда тот код из М, который обеспечивает минимум среДнеквадратичной ошибки передачи для заданных статистически ошибок в канале и распределения вероятностей а . Эксперименты показывают, что распределение а — экспотенциальное: наиболее вероятны малые значения а .

Для данного распределения и одиночных ошибок в канале связи синтезирован ССПК, приведенный в таблице.

-Из таблицы видно, что значение а,, равное нулю, кодируется одной и той же кодовой комбинапией (0000) как и в позиционном коде, так и в новом коде. При прохождении через канал комбинации 00000 возможно ее пораже- ние и в результате на приемную сторону придет одна из пяти комбинаций:

OO0Ol 00010, 00100, 01000 или

10000.

В позиционном коде эти комбинации соответствуют следующим по порядку значениям аг:8,16,32,64 и 128. Вес пятого разряда пятиразрядного кода а равен не 1, а восьми, поскольку в кодере отбрасываются три младших разряда а, в декодере они приравниваются нулю и добавляются к а .Поэтому, когда приходит комбинация

00010, к ней добавляются три младших разряда 00010000 и в том написании кодовая комбинация соответствует 16.

В ново!! коде к пришедшей кодовой комбинации также добавляются три разрядл, равные нулю. Но в пем кодовые комбинации с одной единичкой соответствуют другим значениям лг а именно (по порядку) 8,16,32,32,40.

Из сравнения этих значений с аналогичными для позиционного кода следует, чга если в позиционном коде при поражении одиночной ошибкой комбинации 00000 среднее приращение а =

49,6, то в ССПУ оно равно 24, т.е. уменьше !о больше, чем в два раза.

Перекодирование позволяет как бы исключить ошибки передачи старшего и второго разрядов позиционного кода передачи a, когда л изме".летел,.а

128 и 64. В ноьсм коде максимальна ошибка равна 40, а она менее контрастна, чем ошибка при порлже!!;!!! старIlier C раз ряда позиционного кода л т.е. самая веролтнал кодовлл комбинация наиболее защищена.

Управление блоками, входящими в дифференциальный импульсный кодер

TB — сигнала, осуществляется с помощью синхрогенератора (СГ), который нс приведен. На СГ с датчика подается полный видео сигнлл, из которого выделяютсл сигналы строк и полей, т.е. передающий синхро генератор ведется от синхрогенераторл,датчика. С передающего СГ нл ЛПП i подается тактовая частота элементов f „ Для п=4 т." (в строке) блок 2 является последовательно-параллельным регистром, на который подаются частоты f u f /4.

Т

Для выравнивания разрядно-временных интервалов в блоки 4 и 8 на D-регистры подается f В блок 15, представляющий собой параллельно-последовательный регистр, подаются частоты

f /4 и канальная частота f,, с которой в последовательном коде с выхода блока 15 считывается выходное кодовое слово.

Кодер работает следующим образом.

В АЦП 1 исходньп аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток например, по методу ИКМ. В блоке 2 памяти благодаря задержкам цифрового потока создается ряд цифровых потоков, каждый из которых соответствует одному из элементов много эле— ментной апертуры — группы соседних элементов ТВ-изображения. В блоке 3 значение яркости каждого из элементов апертуры умножается на весовой

1481900 коэффициент 1/и где n — число одновременно кодируемых элементов. После умножения элементы апертуры одновременно поступают в первый сумматор 4, 5 где путем их суммирования вычисляют . среднее значение яркости по кодируемой группе. Во втором сумматоре 6 из цифровых потоков многоэлементной апертуры, поданных туда из блока 2 памяти, вычитается среднее значение, поданное через инвертор 5. В сумматор 7 модулей одновременно подаются и значений разностей х, -а, из сумматора 6. В сумматоре / модулей производится вычисление модуля каждой разности х - а, и сложение модулей

;С х — а . На выходы суммато-!

1=1 ра 7 модулей передается код приведен- 20 ной суммы без младшего разряда, тем самым формируется в то рой ко эффици ент и а = —,, х — а

У 2, ° «1

Кроме того, на выход блока 7 пере- 25 дается формируемый в этом блоке иразрядный код матрицы знаков S, где

S = CS;J = sign (х -а,).. .Коды а и S, а также код а с выходов блока 4 поступают в квантователь 8, где производится грубое равномерное квантование а на преобразователе кодов, задержка S на время квантования а и задержка а, на время вычисления а и квантования а

Из квантователя 8 код средней яркости а< поступает в блок 10 задержки и генератор 11 контрольных символов, в котором производится вычисление контрольных символов помехоустойчивого кода, информационными символами которого являются разряды кода средней яркости.

Вычисленные контрольные символы передаются в двухканальный коммута- 45 тор 14. Туда же поступает код знаков разности и сигнал с выхода дешифратора 13, íà который приходит код а

По.следний принимает значение, равное

1, когда а =-О, и нулю во всех других случаях. В случае равенства (1) сигналы с дешифратора 13 к выходу блока 14 подключаются контрольные символы корректирующего кода. Если сигнал равен нулю, к выходу коммутатора 14 подключаются разряды матрицы знаков„ Пятиразрядный позиционный код а с выхода блока 12 задержки поступает в преобразователь 16 кодов, где преобразуется в ССПК передачи коэффициента а . Одинаковое задержанные позиционный код а,, ССПК коэффициента а и код матрицы знаков S поступают в блок 15 кодирования. В последнем указанные коды объединяются в единое кодовое слово, представляющее кодируемую группу.

В конкретно реализованном устройстве для n=4, а, и а кодируются семи- и пятиразрядными кодами соответственно. Конкретные символы пс к льэуемого линейного корректирующего кода вычисляются следующим образом:

К = Е +2$E/$7.58@7;

К = E 19E3fK4gE6(++7;

К = Е2Я" 3(6Е4;

К вЂ” ЕX++6ЯЕ7,,де К; — i-й кснтрольный символ,i 1,4;

E ° — j-й разряд кода средней яр) кости а, j=l,/;

8) — операция сложения по модулю два.

Предлагаемый кодер позволяет получить приемлемое качество изображений при вероятности симметричной и независимой ошибки в канале связи

-э

i0 и меньше.

Формула изобретения

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала по авт. св. 9 1290530, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости кодера, между выходами второго блока задержки узла внесения кода коррекции и вторыми входами блока кодирования включен пре образователь позиционного кода в статистически согласованный полный код.!

1481900

ССПК

Значе- Позиционный код ние

О 0

0 1

1 0

1 1

О О

О 1

1 О

1 1

0 О

О 1

О

О

О

О

1

1

О

О

8

16

24

32

48

56

64

72

1 1

О О

О 1

1 О

1 1

О О

О 1

88

96

104

112

120

О

1

О

128

136

144

152

168

176

184

192

208

216

224

232

240

О 1 0

1 1

О О

О 1

1 О

1 1

О О

О. 1

О 1 О

О 0

О 1

1 О

1 1

О

1

248

Составитель О. Ревинский

Техред M.Äèäûê Корректор T.Ìàëåö

Редактор N.Бланар

Заказ 2702/57 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1О!

О О

О ° О

О О 0 О

0 0

0 О

О О

О. О

О 1

О 1

0 1

О 1

О 1

О 1

О 1

О 1

1 0

1 О

1 О

1 О

1 О

1 О

1 О

1 0

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

0 0 О О О

О 0 О О 1

О 0 О 1 О

О 0 О О

0 1 О О О

1 О О О О

О О О 1 1

О О 1 О 1

О 1 О О 1

1 О О 0 1

О О 1 1 О

0 О 1 О

1 О О 1 0

0 1 1 О 0

1 О 1 О О

1 1 О О 0

0 О l I 1

О 1 О 1 1

1 О О 1 1

1 О 1 О 1

1 О 1 О 1

1 1 О О 1

О 1 1 1 О

1 О 1 1 О

1 1 О 1 О

1 1 1 О 0

О 1,1 1 1

1 О 1 1 1

1 1 О 1 1

1 1 1 О 1

1 1 1 1 О

1 1 1 1 1