Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала
Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться для кодирования и декодирования телевизионных и других быстроменяющихся сигналов Целью изобретения является повышение быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании, Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала содержит на передающей стороне аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, кодер 2, первый блок памяти 3, на приемной стороне декодер 4, второй блок памяти 5, блок восстановления сигнала 6. Первый и второй блоки памяти 3 и 5 содержат 2 D-триггеров, где п - разрядность кода на выходе АЦП 1. Цель достигается гем, что блоки памяти 3 и 5, включенные в цепи обрат ной сапзи соответственно кодера 2 и декодера 4, обеспечивают предсказание сигнала с разной шкалой квантования 1 з п. ф-лы,9 ил (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
l lls Н 04 N 7/18
ГОСУДАРСТВЕ1-ГНЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ l1 ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4609757/09 (22) 25.11.88 (46) 30,09.91. Бюл. N. 36 (72) А.З. Ходоровский, А.М. Волков, В.Н, Дворников и Е.Н. Пестров (53) 621.397(088.8) (56) Патент США N 4467346, кл. Н 04 N 9/32, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА
ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к телевизионной технике и может использоваться для кодирования и декодирования телевизионных и других быстроменяющихся сигналов, Целью изобретения является повышение
Изобретение относится к телевизионной технике, в частности может использоваться для кодирования и декодирования телевизионных и других типов быстроменяющихся сигналов.
Цель изобретения — повышение быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала; на фиг. 2 — структурная схема блока кодирования; на фиг, 3 — таблица, поясняющая принцип работы блока кодирования; на фиг, 4— функциональная схема блока кодирования; на фиг. 5 — таблица входов-выходов блока декодирования; на фиг. 6 — функциональная схема блока декодирования; на фиг. 7— структурная схема первого блока памяти на передаче; на фиг. 8 — структурная схема блока восстановления; на фиг. 9- диаграм„„50„„1681406 Al быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании, Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала содержит на передающей стороне аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, кодер 2, первый блок памяти 3, на приемной стороне декодер 4, второй блок памяти 5, блок восстановления сигнала 6, Первый и второй блоки памяти 3 и 5 содержат 2" О-триггеров, где и — разрядность кода на выходе АЦП 1. Цель достигается тем, что блоки памяти 3 и 5, включенные в цепи обратной связи соответственно кодера 2 и декодера 4, обеспечивают предсказание сигнала с разной шкалой квантования. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. ма, поясняющая работу устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала, Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала (фиг. 1) содержит на передаче а "алого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 кодирования, первый блок 3 памяти, на приеме блок
4 декодирования, второй блок 5 памяти и блок 6 восстановления сигнала, а также канал 7 связи, Входом устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала является вход аналого-цифрового преобразователя 1, выход которого соединен с первым входом блока 2 кодирования. первый выход которого соединен с каналом 7 связи, а второй выход соединен с входом первого блока б памяти, выход которого соединен со вторым входом блока 2 цифрового кодирования. Входом приемной части устройства
1681406
20
35
50
55 передачи и приема цифрового телевизионного сигнала является вход блока 4 декодирования, выход которого соединен с входом сигнала второго блока 5 памяти, и входом блока 6 восстановления сигнала, выход блока 5 памяти соединен со вторым входом блока 4 декодирования. Синхровходы аналого-цифрового преобразовате.",я 1, первого и второго блоков 3 и 5 памяти соединены с синхровходом устройства передачи и приема цифрового телевизионного сигнала.
Блок 2 кодирования (фиг. 2) содержит последовательно соединенные блок 8 логического умножения и блок 9 логического сложения. Блок 8 логического умножения (фиг. 4) состоит из набора элементов И (8-1) — (8 — 18), а блок 9 логического сложения состоит из набора элементов ИЛИ (9 — 1)-(918), Блок 4 декодирования (фиг, 6) также содержит последовательно соединенные логический блок 10 умножения, состоящий из набора элементов И (10-1)-(10-18), и блок 11 логического сложения, состоящий из элементов ИЛИ (11 — 1) — (11 — 16).
Первый и второй блоки 3 и 5 памяти 25 (фиг. 7) состоят из 2" D-триггеров (3 -1) - (316), (5 — 1) — (5 — 16), где n — число двоичных разрядов кода на выходе аналого-цифрового преобразователя 1, В рассматриваемом примере n=4.
Bce D-триггеры используются для хранения кода предсказываемого значения элемента. В рассматриваемом примере предсказываемые значения элементов хранятся в виде единичных кодов, т.е. каждому
I-му из возможных предсказанных элементов изображения соответствует единичное состояние Ti-ro триггера первого и соответствующего триггера второго блоков 3 и 5 памяти при нулевом состоянии остальных триггеров.
Блок восстановления сигнала построен в виде последовательно соединенных шифратора 12 и цифроаналогового преобразователя 13 (фиг. 8).
Устройство передачи и приема цифроваго телевизионного сигнала работает следующим образом.
В исходном состоянии аналого-цифровой преобразователь 1 обнулек, а в первый и второй блоки 3 и 5 памяти записаны коды предсказываемых значений первого элемента. В примере первое предсказываемое значение принято равным нулю и этому значению соответствует единичное состояние
0-триггера То 3 — 1 первого блока 3 памяти и соответствующего триггера второго блока 5 памяти. Остальные 0-триггеры этих блоков памяти находятся в нулевых состояниях.
Первым тактовым. импульсом в момент времени tl (фиг, 9) производится опрос аналого-цифрового преобразователя 1 и на его выходе фиксируется код первого элемента изображения. В примере это код числа 9, Зтот код поступает на первый вход блока 2 кодирования, Одновременно на второй вход этого блока подается единичный код нулевого значения первого предсказанного элемента. Работа этого блока поясняется таблицей на фиг. 3. Каждому I-му предсказанному значению элемента, указанному в верхней части таблицы. соответствует своя шкала квантования элементов, изображенная в столбце под этим значением. Каждая шкала состоит из участков, разделенных горизонтальными линиями.
Всем значениям элементов, попавших в соответствующий участок шкалы, приписывается оценочное значение, отмеченное на этом участке крестиком. Величина этого оценочного значения элемента, соответствующая цифре в левой части таблицы, принимается в следующем такте кодированля за предсказываемое значение очередного элемента. Кодирование участков шкалы .производится rn-разрядным (в нашем примере двухразрядным) кодом. Нижний участок шкалы кодируется кодом 00, следующий — кодом 01, третий участок - кодом 10, а верхний — кодом 11. В первом такте кодирования используется шкала, указанная в первом столбце таблицы. В поимере первый элемент, равный 9, попал в верхний участок шкалы. Поэтому на выходах блока 9 логического сложения (фиг. 4) формируются единичные уровни, Одновременно единичный уровень появляется на том выходе логического блока 9, который соединен с D-входом триггера 3 — 11 блока 3 памяти.
На фиг. 4 логические переменные, соответствующие информационным выходам, обозначены через gl, 92, а остальные—
l l логическими переменными Tl . Таким сбра1 зом, в первом такте кодирования единичное значение принимают логические переменные g1, 92, Т11 С приходом очередного
1 I тактового импульса в момент tz на выходе аналого-цифрового преобразователя 1 фиксируется код следующего элемента изображения. В примере это код числа 10, Одновременно в первом блоке 3 памяти триггер 3-11 переводится в единичное состояние. Во втором блоке памяти 5 сохраняется единичное состояние 0-триггера 5-1.
Во втором такте (интервал t2, сз) происходит кодирование второго элемента изображе1681106 ния. При этом используется шкала, приве- Логические выражения, описывающие денная в столбце под предсказанным зна- работу и структуру блока кодирования 2, чением, равным 11. имеют вид
" = Too(.Ô2 o 3 + 3 ® «z o 3 + 3 i,o z o y 0 4
T =То б,с(2с 3+ Т1 О(,0 20(3К4 +Т30 ф20 3+ТЗО,О(20(3М4+Т40(1М2Ж3 4 с(1К20(30(Т = Т2 210(,2 О(, 0(4 4 Т2 0(, б1 2 OC 3 + Т5 g, O(2 + ТО Ы, М2
Т3 Т м.,(к20(3 @Too(iO(20(30 4+T)0(ikzo(30(g+T39,0(20"3Ы 4+Tiso(10 2+ Е С 10 20 30"4+
+TòO, 0(2+Т70 10 20(3iTPO(, Rz+Ò O(,o(20 3 О 4 110 10 2 + 11 10 2 23
Т = Т1 <(M 2 (x . 3 О(e + Т(g, 0(2 (к 3 + T4 o((0(z ф 3 M4. + Т4 0(1 б(2 o(3 + Тi o(1,(к 2 g 3 Т1 О О(.1 о 2 +
Т б i OL 2 + Т1 2 О(, oL 2 0 3 i 7 (2 g.,ô z 0(. 5 5 0 <б 20 3+Т gio zк4 +Т 01О(20 3 1 lg ocigzo(4 +Т13К((Т(Ф 0(1
142 3 о 2 4 Ыф2 3Ы4+ 120(1М2+Тф,б(2M30(4+ТЗR K20(3 +
3 (2 + 13 1ы2ь-30 + 6 (К10 zoc3 Ф Т6 О, o(20 4+Т30(1ф 20(3+Т ((10(.2 О(4
Тт — Т Ы,О(2М3 1" Т м1®20 3 +Т4 М О М3 Т4 (1М20(3+ Т7 ф1М2 073 1 Т к О(Я, ф 4 +
Ю 1 2 .3 В 0 30 4 1 0 2 3 !5 О 2 4 13 10 2 3
0(.3ы4. + О 0 20.3+ТОГО 10. О(+ Г О ы 0 0 +Т (к О(, ы. +
+ Т ф10(z O(3 + Т(К1 0 2 М3
Т = TgО,Юг <3 + Т Ы,02<4 + " О(1 б(2б 3 Т М1Ы2 >4+ 1120 1Ь. М3 4 +
+Т1 М,0620С3 Т12 1Ы2iV-4
Т Т g Ы2бс3 + Тт М М294 « (ой,О(.20 Т10 10(20(4 13 (0 2 «4 1 2
Т = 1 М М2+Тоб Ы3 + Гоф(1 б(+Т2Ы,OZ+T25.10 3 + Т20 10 4 Э 1 М2 3 10 3
4. Г O(М4+Т М,QCz Тек,с 2+3+Т(10(10(гЖ3 +Т1, М1М213 0 4
Т =Ты.,g,+Т,O(.,0(О(3 q Г б Ы, 0 (4+ 1 бС10(2 3M4+Ò12Ì10 2 Ì3 4+ ((S 10 2 3 15 1 2 3 Т Tso(м2+ Т50 О zk3%4+Т7 0 1 и 10 О 1 2+Т13 1 2 3 (4 2 3 Т 14 - T(, 0(М2 0 3 + T 11 O(i < 2 O(4 + T 120 i Oi 2 0(3 4 12 Ы« 2 0(4 13 О(, О 042О(з + Т Ь 1(62 O(3 Т 0(g 07 + Т g (gб СБ4 +То(gioáZ 0(30 4 + î 2 0 2+ Òî0 10" 3 а 1 4 +Т О <2Ы,,+Т(М,М,+ T OC М20 3+Т2010 2+ 2 2 "30 4 + 10 30Б20 3+ Т О О(0 + Г (ф 0(,, 4- T30(i(Kzocyk4. 3 1 3 1 +Т КМ (x Ф. + 40 10(2 3+ 4.0 1 р „Т- с((+Т- с gzo(.3 i (3 10(20 бф4 +Т3ж10 20 3 5 1 2 4 o(0(g 0(, + T g с g, + б 0(10 2 (к 4+Тбк(мz+ 60"1О"20 3 4 7 1 2 3 7(10(.20 4 1 7 1 24 Д i 2. 3 4 8 — 0((+-Т 0 б б б +Т 0(0(®3+ ТВО(.10(2+Т80"10620" 3 Ч Т (0(0(, + Т ф 0(,2 (. t Р,О(, g O(,4. +T)0 Nio(Z_#_34 T(oo(1062 0 4 10 o(, ф,20 OLФ 1-Т б(1920c>(-т(10(,10(О(, +т 6Li0(.20(.30(ф ФT,èы1 20 30(Ф !2(1 е 3 +Т20 10(20(4+ Т130(10(.2e73+ Т(3М10(20 3б 14«<20 3+Т14040 2МЪ+ is«0 20" 3+ iS 0 10" г0 3 12 1 1681406 )2 О < z+9 о0 <0 2 0 30 4 i То0"<0 2+ То 0<.< ®pi To0<.< k4 i Ti 0< <<2 <5 0< . «1 Т< 0 <0 2 065 + iT<0< «0 < 0 2 0" $ Т« < Мг + 1 4 М< 0"2 <х 5 Т 0 0 2 (3 (5 0< < 0Ег Я«+ Т5 0(< 0< 2 4 Т5 Я 2+ g+«i i Тб Ос< 0420 5 б 0 < О г 0 «6 Ф Тт м< 0" г + Т8 м < 06 2 0 g т Тр 0 < 0" 2 0< «Ф Т8 0 < 0 z + 7В 0 < 042 0 5 (Г9 0 < 0<. z 0 g + 9 0"20"«Tq <0-2 90 <0 20 50 «1а <0 20 3 Т<о0<0 г0"5"-4- (о < 2 (+ (((0<<0< z 0 3 Т(< М<М.г Ос З + Т<(<Мz 0< -y+ T«0<.< Мz0<. «+Т<2 1<0< z 0 -00 «Т<д (к< 0- г 0 5+ < т 0 < 2 0< «+ Tj22<0<.2 +g + Т<2 м< Ос20" «+ цО <м 2 <50 < 0 гмбх + Т1«< м2 + +T K В этих выражениях логические переменные Т(описывают состояние соответствующих D-триггеров первого блока 3 памяти. Одновременно с кодированием второго элемента иэображения в передающей части в приемной части происходит восстановление оценочного значения первого элемента. Восстановление происходит по единичному коду предсказанного значения первого элемента (т.е. по переменной KO), хранимому во втором блоке 5 памяти, и по m-разрядному коду, поступающему на вход блока 4 декодирования. Таблица входов-выходов блока 4 декодирования приведена на фиг.5, Логические выражения, описывающие работу и структуру блока 4 декодирования,в рассматриваемом примере имеют вид (3) К0 =Kog1g2+K2g1g2 K1=K191g2+K3g1g2+K4g1g2 К2 К29192+К59192+К89192+К159 192 K3=KOg1g2+ К39192+ К69192+ +,К791Я2+ К991Я2+ К191Я2 K4=K1g 1g 2+ К49 1g2+ K10g 1g2+ K12g 1Я2 К =К59192+К89192+ К139192+К149192 K6=K0g1g2+K2g1g2+K3g192+ + K6g192+K9g1g2 К7 К19192+К49192+К79192+ + К10Я1Я2+К1591Я2 К =K5g1g2+K8g1g2+ K11g 192 К69192+К99192+ К129192 K 10= K7g1g2+ K10g i g 2iK13g1g2+ + К14Я1Я2 K11=K091g2+K2g tg2+ КЗЯ192+ +,К89 192+ К119 192 K12=K1g 1g2+K4g1g2+ К69192+ + К9Я1Я2+К129192 K15g1g2 К1З=К591Я2+К79192 < K10g1g2+ + К139192+К1491<72 20 K14=K119192 K1391g2 < К149192 K15=K14g1g2iK15g1g2 В нашем примере на интервале (t(, t3) единичное значение имеют логические переменные 91, g2, Ке, В соответствии с выра25 жениями (3) к MoMG< D-вход соответствующего триггера второго блока 5 памяти подается единичный сигнал. В момент времени тз соответствующий 3Q D-триггер переводится в единичное состояние, Соответственно на выходе блока восстановления формируется оценочное значение первого элемента изображения. Таким образом, восстановлейие оценочного 35 значения элемента в приемной части происходит с задержкой на два такта, Для бог<ее наглядного сопоставления исходного и выходного сигналов устройства восстановленный сигнал на фиг, 9 смещен влево на два 40 такта, В устройстве передачи и приема цифрового телевизионного сигнала время, затрачиваемое на кодирование очередного элемента изображения, складывается иэ времени выполнения операции логического умножения, времени выполнения операции логического сложения и времени, затрачиваемого на запись кода очередного отсчета и оценочного значения этого элемента в первый блок памяти. В известных случаях время, затрачиваемое на кодирование. складывается из времени выполнения операции вычитания, операции квантования разностного сигнаоперации суммирования и операции формирования предсказываемого значения следующего элемента изображения. При прочих равных условиях (т.е. Пр(4 использовании одной элементной базы) время, затрачиваемое на кодирование в этом случае. 1681406 хй) --+ С дыхО ДЦП1 Нй блом emu 3 С дыхдд дюОФИ оказывается в 5-7 раз больше, чем в данном устройстве передачи и приема телевизионного сигнала, 1 Формула изобретения 1. Устройство передачи и приема цифрового телевизионного сигнала, содержащее на передающей стороне последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и кодер, а на приемной стороне — последовательно соединенные декодер и блок восстановления сигнала, при этом первый выход кодера соединен с первым входом декодера через канал связи, информационный вход АЦП и синхровход АЦП являются соответственно входом и синхровходом устройства, а выход ,блока восстановления сигнала является выходом устройства, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения быстродействия путем сокращения времени предсказания при кодировании, введены на передающей стороне первый блок памяти, вход которого соединен с вторым выходом кодера, а выход — с вторым входом кодера, на приемной стороне — второй блок памяти, вход которого соединен с выходом декодера, а выход— с вторым входом декодера, причем синхровходы первого и второго блоков памяти соединены с синхровходом АЦП. 2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый и второй блоки памяти содержат 2 D-триггеров, где п — раэрядл ность кода на выходе АЦП, при этом 2".. информационных входов 0-триггеров являются входом первого и второго блоков памяти, 2" выходов 0-триггеров являются выходом перого и второго блоков памяти и тактовые входы D-триггеров объединены и 2р являются синхровходом первого и второго блоков памяти. СЙ)хада МЯ Вх.f.Сброда блака пйг6юЛ N.2 Сю cia s 1681406 Фаг. 5 К К Х J к к Фиг 6 к, к, а конаюа сузи 7 s ЮюхсЮ bruarnumr)AS Ь Гу К &xcdug дюка ю6up0h7 y 1681406 на &up xakpy. 6аим2, и &ей атмаиХи der ЮмслаейкпиЕ 1681406 gf /ф Q (2 с< 5+ 7 ь Составитель О,Канатчикова Редактор А,Долинич Техред М,Моргентал Корректор О. Кундрик Заказ 3317. Тираж Подписное 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1
