Система передачи телевизионного сигнала с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией

Авторы патента:

H04N7/42 - включающего дифференциальную модуляцию (системы с использованием дифференциальной импульсно-кодовой модуляции вообще H04B 14/06)

Изобретение относится к телевидению. Цель изобретения - повышение быстродействия. Система передачи содержит канал 2 связи, на передающей части 1 АЦП 4, квантователь 5, кодер 6, блок 7 управления, блок 8 памяти и блок 9 формирования порогов квантования, а на приемной части 3 декодер 10, блок 11 управления, блок 12 памяти и блок 13 восстановления. Данная система передачи осуществляет преобразование четырехразрядных кодов эл-тов в двухразрядные выходные коды. В приемной части 3 системы двухразрядные выходные коды передающей части 1 преобразуются в четырехразрядные коды предсказанных значений эл-тов, которые затем преобразуются в аналоговый сигнал. Цель достигается за счет уменьшения времени, затрачиваемого на кодирование сообщений. Система по пп.2 и 3 ф-лы отличается выполнением квантователя 5 и блока восстановления 13, даны их ил. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.8Ц„„ Я5532 (51)5 Н 04 N 7 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4371091/24 вЂ” 09 (22) 26.01.88 (46) 30.06.90. Бюл. ¹ 24 (72) Е.H.Ïåñòðîâ и А.Ç.Ходоровский (53) 621 ° 397.2.037.37 (088.8) (56) Претт У. Цифровая обработка изображения. M. Мир, 1982, т.2, с. 670, рис; 22.5.6. (54) СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ iMПУЛЬСНО-КОДОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к телевидедению. Цель изобретения вЂ” повышение быстродействия. Система передачи содержит канал 2 связи, на передающей части 1, АЦП 4, квантователь 5, кодер 6, блок 7 управления; блок 8 памяти и блок 9 формирования порогов

2 квантования, а на приемной части 3 декодер 10, блок 11 управления, блок

12 памяти и блок 13 восстановления.

Данная система передачи осуществляет преобразование четырехразрядных .кодов эл-тов в двухразрядные. выходные коды. В приемной части 3 системы двухразрядные выходные коды передающей части 1 преобразуются в четырехразрядные коды предсказанных значений эл-тов, которые затем преобразуются в аналоговый сигнал. Цель достигается эа счет уменьшения времени, затрачиваемого на кодирование сообщений. Система по пп.2 и 3 ф-лы отличается выполнением квантователя 5 и блока 13 восстановления, даны их ил.

2 з и. ф лы, 7 ил.

1575324

Изобретение относится к телевидению и может быть использовано для кодирования и декодирования сигналов изображений.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена структур-, ная схема системы передачи телевизионного сигнала с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией на фиг.2 вЂ” структурная схема квантователя на фиг.3 вЂ” структурная схе- ма блока восстановления, на фиг.4вЂ” пример выполнения передающей части, на фнг.5 вЂ” пример выполнения приемной части, на фиг.6 вЂ” таблица шкалы квантования, на фнг.7 вЂ” временная диаграмма работы системы, Система передачи телевизионного сигнала с дифференциальной импульснокодовой модуляцией (фиг.1) состоит из передающей части 1, канала 2 связи и приемной части 3. Передающая часть 1 содержит аналого-цифровой преобразователь 4, квантователь 5, кодер 6, первый блок 7 управления, первый блок 8 памяти и блок 9 формирования порогов квантования. Приемная часть 3 содержит декодер 10, второй блок 11 управления, второй блок

12 памяти и блок 13 восстановления.

Вход 14 системы объединен с входом аналого-цифрового преобразователя 4, выход 15 кодера 6 является выходом передающей части 1, вход 16 декодера 10 вЂ” входом приемной части 3, а выход 17 блока 13 восстановлениявЂ” выходом системы.

Квантователь 5 (фиг.2) содержит блок 18 сравнения с порогами и дешифратор 19 поддиапазонов. Блок 13 восстановления (фиг.3) содержит шифратор 20 и цифроаналоговый преобразователь 21.

Система работает следующим образом.

С приходом импульса запуска (цепи запуска и тактирования не показаны) на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 фиксируется и-разрядный код первого элемента, который поступает на первый вход квантователя 5, а в первый 8 и второй 12 блоки памяти заносится информация о предсказываемом значении первого элемента. Эта информация с выхода первого блока 8 памяти поступает на вход блока 9 формирования порогов кванто10

1 5

45 вания и на второй вход первого блока

7 управления, а с выхода второго блока 12 памяти вЂ” на вход блока 13 восстановления и на второй вход второго блока 11 управления. В шифраторе 20 блока 13 восстановления (фиг.3) выходной сигнал второго блока 12 памяти преобразуется в и-разрядный код предсказанного значения первого элемента иэображения и после преобразования в аналоговый сигнал цифроаналоговым преобразователем 21 поступает на выход 17 системы. Одновременно блок 9 формирования порогов квантования вырабатывает и-разрядные коды порогов соответствующей шкалы квантования, которые поступают на второй вход квантователя 5 ° В квантователе

5 блок 18 сравнения с порогами (фиг.2) осуществляет сравнение двоичного кода А первого элемента изображения с и-разрядными кодами порогов (В, В,..., В,, где В вЂ” двоичный и-разрядный код порога шкалы квантования, ближайшего к нижней границе диапазона изменения входного сигнала В вЂ” код следующего, считая от нижней границы, порога шкалы В

2 -1 двоичный код порога, ближайшего к верхней границе диапазона, m вЂ” число разрядов выходного кода, формируемого на выходе 15 передающей части 1 системы) .

На выходе блока 18 сравнения с по рогами формируется единичный код

1-г,...kq, k,, где k.;=1 при А В,, и k;= О при А В . (1,2 вЂ” 1)

Этот код поступает на вход дешифратора 19 поддиапазонов, на выходе которого формируется сигнал (1е (1, 2 1), несущий информацию о том участth 1 ке шкалы квантования, внутри которого лежит значение первого элемента изображения. Алгоритм работы дешифратора

19 поддиапазонов описывается логическими выражениями вида

R4 =, р, = 1;1;;„8, = 1

6 2, 2 -1 1

Сигнал 8 поступает одновременно

8 на вход кодера 6 и на первый вход первого блока 7 управления, на второй вход которого поступает информация с выхода первого блока 8 памяти о предсказанном значении первого элемента. Такая же информация о предсказанном значении первого элемента поступает с выхода второго блока 12 на двухвходовых элементах ИЛИ 28 и 29, а первый 8 и второй 12 блоки памяти собраны на D-триггерах 30, 31, 32, 33 (фиг.4). Опрос аналого-цифрового преобразователя осуществляется через двухвходовый элемент ИЛИ 34. Декодер

10 приемной части 3 системы (фиг.5) выполнен на двухвходовом элементе И

35 и на двух двухвходовых элементах

И 36 и 37 с одним инверсным входом и на элементе ИЛИ-НЕ 38.

Система осуществляет преобразование четырехразрядных кодов элементов в двухразрядные выходные коды. В приемной части системы двухразрядные выходные коды передающей части преобразуются в четырехразрядные коды предсказанных значений элементов, которые затем преобразуются в аналоговый сигнал.

В таблице на фиг.6 показаны шкалы, используемые в процессе преобразования. Каждому предсказанному значению элемента, указанному в первой строке таблицы, соответствует своя шкала, записанная в столбце под этим значением. Заштрихованными клетками отмечены пороги квантования, а перечеркнутыми клетками отмечены уровни кван.вЂ” тования соответствующей шкалы. Принцип функционирования системы поясняется временной диаграммой на фиг.7.

В момент С, импульсом запуска обнуляются D â€” триггеры Т +Т, позиции

31-33 первого 8 и второго 12 блоков памяти, а триггеры То 30 этих блоков переводятся в единичное состояние.

Одновременно этим же импульсом через двухвходовый элемент ИЛИ 34 производится опрос аналого-цифрового преобразователя 4. На выходе АЦП фиксируется четырехраэрядный код первого элемента Х,: код 0110 числа 6. Шифратор 20 блока 13 .восстановления формирует на своих выходах нулевой код

0000. Соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 21 устанавливается напряжение,.совпадающее с нижней границей диапазона.

5 15753 памяти на второй вход второго блока

11 управления. Кодер 6 преобразует сигнал g, в m-разрядный выходной код (m (n) . Этот код с выхода канала 2 связи поступает на вход 16 декоде5 ра 10 ° В декодере 10 m-разрядный выходной код преобразуется в сигнал

g;, поступающий на первый вход второго блока 11 управления. Первый 7 и второй 11 блоки управления формируют на входах первого 8 и второго

12 блоков памяти сигналы управления записью информации о предскаэываемом значении второго элемента. Первым тактовым импульсом на выходе аналого-цифрового преобразователя 4 фиксируется и-разрядный двоичный код второго элемента изображения,, а в первый 8 и второй 12 блоки памяти 20 заносится информация о предсказываемом значении второго элемента. Предсказанное значение второго элемента иэображения преобразуется блоком 13 восстановления в аналоговый сигнал 25 и поступает на выход 17 .системы.

Одновременно на втором входе квантователя 5 в соответствии с информацией о предсказанном значении второго элемента формируются коды лоро- 30 гов квантования очередной шкалы. Квантователь осуществляет сравнение кода второго элемента с этими порогами и формирует сигнал 8 об участке шкалы, внутри которого находится значение второго элемента. В соответствии с этим сигналом кодер 6 .формирует новое значение выходного. кода, а первый

7 и второй 11 блоки управления формируют на входах первого 8 и второго 4п

12 блоков памяти сигналы управления записью информации о предсказываемом значении третьего элемента. Вторым тактовым импульсом эта информация за- . носится в первый 8 и второй 12 блоки 45 памяти, а на выходе аналого вЂ цифрового преобразователя фиксируется код третьего элемента. Далее весь процесс обработки повторяется. с

Система передачи телевизионного сигнала может быть выполнена как показано на.фиг.4 и 5.

В квантователе 5 блок 18 сравнения с порогами выполнен на компараторах кодов CII, (фиг.4 позиции 22, 23, 24), а дешифратор 19 поддиапазоноввЂ” на двухвходовых элементах И с одним инверсным входом (позиции 25, 26) и на элементе НЕ 27. Кодер 6 выполнен

В соответствии с информацией, записанной в первом блоке 8 памяти, блок 9 формирования порогов квантования вырабатывает четырехразрядные коды порогов шкалы, приведенной в первом столбце таблицы (фиг.6), двоичные коды уровней 2, 5, 9 диапазона (0,151 возможных значений элементов. 1575324

В результате сравнения кода первого элемента с порогами в блоке 18 сравнения с порогами формируется единичный код 100, который поступает в дешифратор 19 поддиапазонов. На одном из выходов дешифратора появляется единичный сигнал g, поступающий на вход первого блока 7 управления. Одновременно в кодере 6 формируется выходной код 00, несущий. информаций об участке (5,8) первой шкалы, которому принадлежит Х . Работа кодера 6 происходит в соответствии с логическими выражениями 15

С1 = g) g4;

С =я,+g,, Этот код по каналу 2 связи поступает на вход 16 приемной части 3 системы. В декодере 10 по двоичному коду

С,С восстанавливается сигнал g -. .Pa1 бота и структура декодера описывается выражениями: Р, = С С, g =С С, ЮЗ C((У 84 С4 2

Восстановленный таким образом сигнал g подается на вход второго бло3 ка 11 управления.

Первый 7 и второй 11 блоки управ- 30 ления работают аналогично. Они формируют сигналы .управления записью единицы в тот триггер блока памяти, который соответствует уровню квантования найденного участка шкалы вЂ” еди- 35 ничный сигнал íà D-входе триггера Т, соответствующего уровню 6 участка (5,8) (см. таблицу на фиг.б). Логические выражения, выборочно описывающие работу и структуру первого . и 40 второго блоков управления, имеют вид

Т, = (Т,+Т, +Т,) g,;

Т, (Т+ Т,) g+(T,+ò +Т +т +

Т вЂ” (Т,+Т) g+(Т+Т) g

Т вЂ” (Т6+Т ) g +(Т +Ти+Т ) g y

О где Т," (iG 10,151) - логические пере- 50 менные, описывающие управляющие сигналы, подаваемые на D-входы соответствующих триггеров первого 8 и второго 12 блоков памяти.

Первым тактовым импульсом в момент ,времени t триггеры Т первого 8 и второго 12 блоков памяти переводятся в единичное состояние, а все остальные вЂ” в нулевое. Одновременно на выходе аналого-.цифрового преобразователя 4 фиксируется четырехразрядный код 1000 второго элемента Х (фиг.7).

На выходе шифратора 20 образуется двоичный код 0110 числа 6, который после прохождения через цифроаналоговый преобразователь 21 преобразуется в соответствующий аналоговый уровень (фиг.7) ° В соответствии с новой информацией, .записанной в первом блоке 8 памяти, на выходе блока 9 формирования порогов квантования вырабатываются коды порогов., соответствующие уровням 5, 8, 12 (фиг.б). После сравнения с порогами и дешифрации формируется сигнал g (в нашем при,1 мере g ) об участке (8, 11), которому принадлежит значение второго элемента Х . В соответствии с этим сиг-, налом формируются единичные сигналы на D-входах триггеров Т блоков па9 мяти.

С приходом очередного тактового импульса триггеры Т первого 8 и вто7 рого 12. блоков памяти переводятся в единичное состояние, а все остальные вЂ” в нулевое. Соответственно на выходе цифроаналогового преобразователя 21 устанавливается аналоговый уровень числа 9. Далее весь процесс преобразования повторяется..Восстановленный сигнал X(t) на выходе цифроаналогового преобразователя 2.1 появляется с задержкой на такт по отношению к входному сигналу X(t).

Для иллюстрации качества воспроизведения первичного сигнала на, фиг.7 пунктиром показана ступенчатая функция, являющаяся сдвинутой на такт влево. функцией X(t).

В предлагаемой системе передачи телевизионного сигнала благодаря введению новых блоков и связей удалось исключить из алгоритма функционирования системы операции сложения и вычитания.и соответствующие блоки из структуры системы. При этом время, затрачиваемое на кодирование сооб-. щений, оказывается существенно меньше, чем в прототипе. При прочих равных условиях общий выигрыш в быстродействии определяется соотношением суммарного времени .выполнения операций вычитания и суммирования в прототипе и формировании сигналов управления памятью в предлагаемой системе. Конкретные чиспенные значения

1 выигрыша зависят оТ параметров сНс

Формула и з о 6 р е т е н и я

1. Система передачи телевизионного сигнала с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией, состоящая из передающей и приемной частей, соединенных последовательно через канал связи, передающая часть содержит 20 аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом систевЂ” мы, и последовательно соединенные квантователь и кодер, выход которого является выходом передающей части, 25 приемная часть содержит декодер, вход которого является входом приемной части, и блок восстановления, выход которого является выходом сис-, темы, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, в передающую часть системы введены последовательно соединенные первый блок управления, первый блок памяти и блок формирования порогов кван1

30 (g 15753 темы (числа разрядов АЦП и числа двоичных символов в выходном коде), а также от выбранной элементной базы. В среднем время, затраченное предлагаемой системой от момента получения

5 кода на выходе АЦП до момента формирования информации о предсказанном значении очередного элемента, уменьшается по сравнению с прототипом в

2-5 раз.

24 1О тования, выход которого соединен с вторым входом квантователя, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход квантователя соединен с первым .входом первого блока управления, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, в приемную часть введены последовательно соединенные второй блок управления и второй блок памяти, выход которого соединен с входом блока восстановления и с вторым входом второго блока управления, первый вход которого соединен с выходом декодера °

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что квантователь выполнен в виде последовательно соединенных блока сравнения с порогами и дешифратора поддиапазонов, выход которого является выходом квантователя, а первый и второй входы блока сравнения с порогами вЂ” соответственно первым и вторым входами квантователя.

3. Система по п.1 о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок восстановления выполнен в виде последовательно соединенных шифратора и цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом блока восстановления, а вход шифратора вЂ” входом блока восстановления.

3575324

ФИ2. 4

1575324

С1 ср

Фиг.Ю

1575324

ff 0

6 ф

3 г

Фиг. 7

Составитель А.Цветков

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Дидык. . Корректор Э.Лончакова