Устройство передачи телевизионного сигнала

 

Изобретение относится к средствам связи и может использоваться при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала. В системе с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, использующей метод "зонового" квантования, по каналу связи передается разностный сигнал. Ошибка в одном элементе изображения, возникшая из-за помех или искажений, распространяется при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы изображения, образуя на изображении искажения в виде так называемых треков ошибки. Цель достигается путем обеспечения уменьшения интенсивности такого рода искажений. Данная система передачи телевизионного сигнала содержит передающую и приемную стороны. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g1)5 Н 04 N 7/18, 7/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

ИЩр-;

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (21) 4447769/24-09. (22) 23.06.88 (46) 07.06.90. Вюл, Р 21 (71) Грузинский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Н.Г,Харатишвили, T.À.Âåêóà, Б.Г.Гвинджилия и Ф.Д.Кобахидзе. (53) 621.397 (088.8) (56) Патент Франции Р 2443769, кл. Н 03 К 13/22, 1978..

:(54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИ?ИОННО-

ГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к средствам связи и может использоваться при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем. Бель изобретения — повышение помехоустойчивости

Изобретение относится к средствам связи и может быть использовано при построении цифровых телевизионных и видеотелефонных систем, Белью изобретения является повышение помехоустойчивости передачи телевизионного сигнала, На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема передающей стороны системы передачи телевизионного сигнала, на фиг. 2 — структурная электрическая схема приемной стороны системы передачи телевизионного сиг- нала; на фиг. 3 — шкала квантования, на фиг . 4 « схема расположения зон квантования.

Система передачи телевизионного сигнала содержит иа.передающей-стороне блок 1 вычитания, блок 2 квантова-. ния, шифратор 3 дешифратор 4, преоб-.

„,SU» 1570028 А 1 передачи телевизионного сигнала. В системе с дифференциальной ьмпульснокодовой модуляцией, использующей ме-:: тод "зонового". квантования, по каналу связи передается разностный сигнал.

Ошибка в одном элементе изображения, возникшая из-за помех или искажений, распространяется при восстановлении видеосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы иэображения, образуя на изображении искажения в виде так называемых треков ошибки.

Пель достигается путем обеспечения уменьшения интенсивности такого рода искажений. Данная система передачи телевизионного сигнала содержит передающую и приемную стороны. 4 ил. разователь 5 кода, первый сумматор 6, первый элемент 7. задержки, кодер 8 зоны квантования, передатчик 9,. блок

10 запрета, дешифратор 11 зоны квантования, формирователь 12 :пределов эоны квантования, второй сумматор 13, второй элемент 14 задержки, первый 15 и второй 16 коммутаторы, форсирователь 17 управляющих импульсов третий элемечт 18 задержки, а на приемной стороне - приемник 19, дешифратор 20, преобразователь 21 кода, первый сумматор 22, первый элемент 23 задержки, кодер 24 зоны квантования, блок 25 запрета, формирователь 26.пределов зоны квантования, второй сумматор 27, первый коммутатор 28, дешифратор 29 зоны, второй элемент 30 задержки, блок 31 сравнения, первый формирователь 32 управляющих импульсов, второй 570028 коммутатор 33, регистр 34. сдвига, вто рой формирователь 35 управляющих импульсов, Система работает следующим образом, На первый вход блока вычитания подается входной видеосигнал, представленный, например, параллельным двоичным восьмиразрядным кодом. В блоке 1 из входного видеосигнала вычитается предсказанное значение ни а еосигнала тоже представленное паралМльным двоичным восьмиразрядным кодом и поступающее с первого элемента 7 задержки(Полученное разностное значение d кнантуется в блоке 2 по нелинейной шкале. Блок 2 выдает кодовые комбинации Г „ порядковых номеров уровней квантования разностных сигна- 20 лов d> в двоичном параллельном коде.

На фиг. 3 н качестве примера, представлена шкала квантования с соответствующими номерами (N 0...15) уровней( квантования и кодовыми комбинациями

С(! °

В шифраторе 3 из кодовых комбинаций С вычитаются кодовые комбинации (! йомеров С,, соответствующих нижним границам 6; зон квантования, поступаю-30 щие с кодера 8 зоны. П!ирина зон квантования и их расположение определяются экспериментально. На фиг, 4 в качестве примера показан нариант расположения зон квантования при квантова- 35

Нии разностных сигналов по шкале, показанной на фиг. 3, На выходе шифратора 3, в зависимости от соотношения между значения- щ

+ + ми С. С и С;., где С кодовые комбиh(! 1 нации номеров; соответствующих верхФ ним границам Р зон квантования, об1 разуются сигналы, равные

С„ = С - С при С 6 С(! с С; (! +

С = К = С - С . при С(!> С;; (! \

С = 0 приС„(C ° ! и представленные в параллельном двоичном коде.

При известном числе уровней квантования блока 2 и характере расположения зон.квантования значение К так-,. же известно, Например, для шкалы квантования, показанной на фиг. 3, и рас- 55 положения зон квантования (фиг. 4)

К С вЂ” С; const. 7 и, следона+

Поскольку нет необходимости в том, чтобы от кодера 8 зоны в шифратор поступали кодо+ вые комбинации С;.

Как видно иэ изложенного, кодовые комбинации, полученные на выходе шиФратора 3 и подлежащие передаче, не содержат знаковый разряд .(знаковый символ) .

Выходные сигналы шиФратора 3 одновременно поступают на входы дешиФратора 4 и первого коммутатора )5. (Ir

В дешифраторе 4 к сигналам С„, С, И! и С „ добавляются С;, поступающие с кодера 8 зоны. Таким образом, на выходе дешифратора 4 образуются кодовые комбинации (со знаковыми символами) ! +

С„= С!!+ С; при С; с„(с (l + — + 1

С„=С„+С =С; -С;+С; =С при С, > С ((!

С„=С„+С ° =О+С =С при С с С

Преобразователь 5 кода согласно шкале квантования (фиг, 3) преобразует кодовые комбинации С „, С „„ и С„ соответствующие номерам уровней квантования, н параллельный двоичный код

71 значений d„о„, а(! этих уровней.

В первом сумматоре 6 происходит сложение текущего разностного.значения и предсказанного значения, поступающего с первого элемента 7 задержки через второй коммутатор 16, в результате чего восстанавливается истинное значение видеосигнала. Кодер

8 зоны по.сигналам предшествующих элементов, поступающих с первого элемента 7 задержки, и согласно заранее известным ширинам Z, и расположения зон квантования выдает кодовые комбинации С; номеров, соответствующих нижним Р; границам зон квантования.

Элемент 7 задержки задерживает входную информацию, например,.на период дискретизации, что соответствует одному элементу изображения.

На приемной стороне устройства (фиг, .2) осуществляются операции,. идентичные описанным, В частности, (! ((! кодовые комбинации С„, Сд и С„с приемника 19 поступают на вход дешиФратора 20, где к ним добавляются Г поступающие с кодера 24 зоны. На выходе сумматора 22 образуются комбина-. ции.(со знаковыми символами) l 5700

15

1 +

Cn = С„+ С; при С, «С„» С;;

Cn = C„+C = С ° ри С„>С;; !

С„= С+С ° = С при С,„»C

Преобразователь 21 кода аналогично преобразователю 5 преобразует ко- . довые комбинации С„, С „, С„в пап,> аллельный двоичный код значений о бп п1 о„. В сумматоре 22 происходит сложение текущего разностного значения и предсказанного значения, поступающего с элемента 23 задержки через .первый коммутатор 28, в результате чего восстанавливаются истинные значения видеосигнала.

Вследствие того, что в устройстве с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, использующем метод пзоно- 20 вого квантования, по к аналу связи передается разностный сигнал, ошибка в одном элементе изображения,. возникшая из-за помех или искажений, распространяется при восстановлении ви- 25 деосигнала на приемной стороне на соседние с ним элементы изображения, образуя на изображении. так называемые треки ошибки. При этом, поскольку в таких устройствах по каналу связи передается видеоиэмененный разностный сигнал (сигнал, который не содержит знаковый разряд) и восстановление знакового разряда. (символа) осуществляется на приемной стороне устройства косвенным путем, то мощность (диспер35 сия) ошибок (следовательно, и интенсивность треков ошибок), возникающих на приемной стороне устройства из-за искажений переданных кодовых комби- 4О наций помехами в канале связи, меньme, нежели в известном устройстве.

Однако на приемной стороне предлагаемого устройства в отличие от известного иэ-за.искажения переданных кодо- 45 вых комбинаций помехами в канале связи могут исказится и кодовые комбинации, соответствующие нижним границам зон квантования и используемые для восстановления последующих разностных сигналов (и, следовательно, последующих элементов изображения) . Это приводит к дальнейшему распространению треков ошибок.

Для уменьшения. интенсивности такого рода. искажений.на передающей стороне системы каждая строка разбива ется на группы (блоки), содержащие определенное количество элементов

28 6 изображения. Последний элемент каждо— го блока является контрольно. Распо-" ложение контрольных отсчетов, а следовательно, и блоков меняется от строки и от кадра к кадру. Количество отсчетов в блоке выбирается таким, чтобы это количество и число элементов в строке не имели общих множителей, Тогда выполняются условия пере— межения контрольных точек и фазы их: совпадают через число кадров, равное числу элементов в блоке.

Число элементов в блоке, а также закон их перемежения устанавливаются выбором коэффициента делителя частоты, входящего в состав формирователя

17 управляющих импульсов и второго

Формирователя 35 управляющих импульсов, на входы которых подаются прямоугольные импульсы с частотой отсчетов (с частотой дискретизации) °

В контрольных точках разностное значение видеосигнала не передается, а вместо него с помощью первого ком— мутатора 15 посылается контрольная информация, которая формируется в" дешифраторе 11 эоны, по выходному сигналу кодера 8 зоны. Контрольная информация на третий вход первого коммутатора 15 передается через элемент 18 задержки. Контрольная информация представляет собой номер той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока элементов, Разрядность контрольной информации равна разрядности передаваемой информации.

На передающей стороне системы вместо последнего элемента группы в первом сумматоре 6 представляется среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент группы. Указанное среднее значение формируется с помощью формирователя 12 пределов зоны квантования и второго сумматора 13. Дешифратор 11 по контрольной информации, поступающей с кодера 8 зоны квантования, выдает значение нижнего и верхнего пре+ делов той эоны (Z;, Z;„), в которой находится предпоследний элемент блока. На фиг. 4 в качестве примера представлена таблица истинности блока 12 (26) для рассмотренного вьппе вида шкалы квантования и расположения зон квантования. Полученное среднее значение с второго. сумматора 13 через второй элемент 14 задернули поступает

l 570028 на третий вход второго коммутатора 16. Рабочие коммутаторы 15 и 16. управляют формирователем 17, в результате чего на выходы этих коммутаторов соответственно контрольная. информация

5 и среднее значение зоны пропускаются только во время передачи последнего элемента труппы. Н этот же момент блок 1 0 запрета с помощью управляющих импульсов, поступаюших с Формирователя 17, предотвращает. попадание. разностных сигналов. с коммутатора 1 5 в первый сумматор 6, Вместо.них в сумматор 6 поступает сигнал, равный

О. Второй 14 и третий 18 элементы задержки работают аналогично первому элементу 7 задержки.

На приемной стороне устройства (фиг. 2) в блоке 31 сравнения проис;ходит сравнение в моменты, соответствующие KOHTpOJIbHbIM точкам IIpHHHTOI» . контрольной информации (номера той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на пере- 25 дающей стороне и номера той эоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на приемной стороне устройства) . Сравнение в ос— тальные моменты времени не происходит, что обеспечивается подачей на стробирующий вход блока 31 сравнения импульсов соответствующей длительности с второго формирователя 35 управляющих импульсов.

В случае отсутствия ошибок при. I»åредаче данной группы элементов эти сравниваемые сигналы равны и на выходе блока 31 сравнения сигнал отсутствует. В этом случае на выходе пер- 4п вого формирователя 32 управляющих импульсов образуется такой управляющий сигнал, который на выход второго коммутатора 33 пропускает элементы данного блока с второго выхода регистра

34 сдвига. В этом, случае задержка сигнала на втором выходе регистра 34 сдвига относительно его входа равн@ числу элементов в группе элементов, Если при передаче группы элементов иэображения происходит ошибка, то она воздействует на все последующие элементы блока,, расположенного до контрольного отсчета. Поэтому, в результате сравнения контрольной инфар" мации с восстановленной на приемнои стороне с соответствующей информацией на выходе блока 31 образуется сигнал ошибки. В этом случае на выход перного формирователя 32 управляющих импульсов образуется такой управляющий сигнал, который пропускает на выход второго коммутатора 33 элементы соседние с данным блоком и расположенного на предыдущей стороне и поступающие с первого выхода регистра 34 сдвига. В этом случае, задержка сигнала на первом выходе регистра 34 .сдвига относительно его второго отвода равна числу элементов иэображения в строке.

Для уменьшения длины треков ошибок на приемной стороне устройства (как и на передающей) вместо последнего элемента группы в первом коммутаторе

22 представляется среднее значение той эоны квантования, в которой находится. предпоследний элемент данной группы, Это значение получается с помощью контрольного отсчета Формирователя 26 и сумматора 27 и записывается в сумматор 22 с помощью блоков 28 и 25е

Блок 25 запрета предотвращает попадание контрольной информации, а точнее информации,.полученной на выходе преобразователя 21 кода в момент пере" дачи контрольной инФормации, в первый

22 сумматор. Для этого на управляющий вход блока 25 с второго формирователя

35 управляющих импульсов поступает сигнал соответствующей формы и длительности, В результате на первый вход первого сумматора 22 в момент передачи .контрольной информации с блока 25 поступает сигнал, равный О.

Формирователь 26 по контрольной информации, поступающей с приемника

1 9, выдает значение нижнего и верхнего пределов той зоны, в которой находит" ся предпоследний элемент данного IJIoка на передающей стороне, Во втором сумматоре 27 из значений нижнего и верхнего пределов зоны, поступающих с формирователя 26, формируется среднее значение, данной зоны, Выходные сигналы сумматора 27 поступают на первый вход первого коммутатора 28 .

Работой коммутатора 28 управляет формирователь 35. В частности, с блока

35 на управляющий вход первого коммутатора 28 поступает сигнал такой фор- мы и длительности, который в момент передачи контрольной информации (т.е, в момент восстановления последнего элемента блока) пропускает среднее значение той эоны квантования, в ко1570028

l0 торой находится предпоследний элемент блока на передающей стороне, поступающее с сумматора 27. В указанный момент времени на выходе блока 25 за5 прета с помощью того же управляющего сигнала, яоступающего от блока 35, образуется сигнал, равный О. Поскольку О со средним значением зоны равны среднему значению зоны, то в суммато- 10 ре 22 в качестве последнего элемента блока представляется среднее значение той зоны квантования, в которой находится предпоследний элемент блока на передающей стороне. 15

В контрольных точках. разностное значение не передается и вместо последнего элемента группы на передающей и приемных сторонах представляется видоизмененный предпоследний эле- 20 мент группы. Чрезмерно малое число элементов в группе (при соблюдении условия перемножения контрольных точек) может привести к ухудшению качестна восстановленных иэображений 25 (хотя, с точки зрения помехоустойчивости, малое число элементов в группе дает лучшие результаты), поэтому при известной величине частоты дискретизации число элементов в группе опре- 3Q деляется экспериментально, Например, при выборе частоты. дискретизации

12,5 РГц оптимальное число элементов в группе равно 75, В этом случае выполняется условие перемножения контрольных точек (контрольных отсчетов).

Формула изобретения

Устройство передачи телевизионного сигнала, содержащее на передающей 40 стороне последовательно соединенные блок вычитания, первый вход которого является входом передающей стороны устройства передачи телевизионного (ТВ) сигнала, блок квантования, шиф- 45 ратор, дешифратор и преобразователь кода, последовательно соединенные сумматор, первый элемент задержки и кодер эоны квантования; выход которого соединен с вторыми входами шифратора и дешифратора, а такде передат50 чик, выход которого является выходом передающей части устройства передачи

ТВ-сигнала, при этом выход первого элемента задержки подключен к второму

55 входу блока вычитания, а на приемной стороне — последовательно соединенные приемник, вход которого является входом приемной части устройства передачи ТВ-сигнала, дешифратор и преобра-.. зователь кода, последовательно соединенные первый сумматор, первый элемент задержки и кодер зоны квантования, выход которого соединен с вторым входом дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости передачи THсигнала, введены на передающей стороне блока запрета, включенный между выходом преобразователя кода и входом сумматора, последовательно соединенные дешифратор зоны квантования, к входу которого подключен выход кодера эоны квантования, формирователь пределов зоны квантования, второй сумматор и второй элемент задержки, первый и второй коммутаторы, третий элемент задержки.и формирователь управляющих импульсов, вход которого является входом импульсов с частотой дискретизации, а выход соединен соответственно с вторымй входами. блока запрета и преобразователя кодов и первыми входами первого и второго коммутаторов, к второму и третьему -входам которого подключены соответственно выходы первого и второго элементов задержки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, к второму и третьему входам первого коммутатора подключены соответственно выход шифратора и выход дешифратора эоны квантования через третий элемент задержки, а выход соединен с входом передатчика, при этом к второму входу второго сумматора подключен второй выход формирователя. пределов эоны квантования, а на приемной стороне введены блок запрета, включенный между выходом преобразователя кода и первым входом первого сумматора, последовательно соединенные формирователь пределов зоны квантования, к входу которого подключен выход приемника, второй сумматор, к другому входу которого подключен второй выход формирователя ape" делов зоны квантования, и первый коммутатор, к второму входу которого подключен выход первого элемента задержки, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, последовательно соединенные дешифратор зоны квантования, к входу которого подключен выход кодера зоны квантования., второй элемент задержки и блок сравнения, к второму входу которого подключен выход приемника, последовательно соеди1 570028

12 пенные первый формирователь управляю щих импульсов, к первому входу кото-. рого подключен выход блока сравнения, и второй коммутатор, к второму и тре- тьему входая которого подключены первый и второй выходы введенного регистра сдвига, к сигнальному входу которого подключен выход первого сумма.тора, а также второй формирователь управляющих импульсов,.к входу кото,рого подключены второй вход первого. формирователя управляющих импульсов, тактовый вход регистра сдвига и который является входом импульсов с частотой дискретизации устройства передачи

ТВ-сигнала, а выход второго формирователя управляющих импульсов соединен с третьим входом блока сравнения, вторым входом блока запрета и третьим

1ð входом первого коммутатора, а выход второго коммутатора является выходом устройства передачи ТВ-сигнала, 1570028

Составитель И.Грацианская

Редактор Н,Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Бескид

Тираж 541

Заказ )460

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ф ф/

39