Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала

Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О 0 И С А Н И Е ооио1

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 04.12.81 (21) 3362156/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 28.02,83, Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (51) M. Кл.

Н 04 и 7/12

Гееударстеенкые кеиитет (53) УДК 621.397 (088.8) м делаи кэебретеккй и втхрмтий (72) Автор изобретения

С. С. Коган

j (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА

ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к телеви-. зионной технике .и может использоваться в системах связи, предназначенных для передачи Сигналов монохромного или цветного телевизионного сигнала методом импульсно-кодовой модуляции.

Известно устройство цифровой передачи и приема информации, содержащее на передающей стороне аналогоцифровой преобразователь (АЦП), два регистра, анализатор кодов, коммутатор кодов и преобразователь из параллельного кода в последовательный, а на приемной стороне два регистра, преобразователь из последо.вательного кода в параллельный, блок установки кода и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

В устройстве видеосигнал подвергается и -разрядному аналого-цифровому преобразованию. Далее резкие

;изменения аналогового сигнала, приводящие к переключению одного или

2 нескольких из и/2 старших разрядов, - передаются "грубо" n/2 старшими разрядами. Старшие разряды запоминаются на приемном конце системы. При плавных изменениях аналогового сигнала передаются в основном п /2 младших разрядов кода, а на приемной стороне системы, с учетом ранее переданных старших разрядов, восстанавливается точное значение то сигнала. Передаваемый цифровой сиг» нал также содержит (— +1) -ый Разряд, 2 необходимый для различия старших и младших разрядов кода на приемной

l5 стороне системы. При приеме старших разрядов кода младшие разряды принимаются равными (при и =8) 0000 или 1111 в зависимости. от направления изменения сигнала (путем использования, например, цифровой схемы сравнения),что обеспечивает минимум.искажений на участках главного изменения видеосигнала.

SS

3 1001

В качестве "грубых" уровней квантования рассматриваются не..тол ь-, ко уровни, связанные с изменением

n/2 старших разрядов кода, но и лежащие посередине между ними. В последнем случае при передаче "грубых" отсчетов младшие разряды полагаются равными (при п =8) 1000. Система

"грубо"-точной передачи используется для передачи полного сигнала цвет tO ного телевидения систем NT S С, РА(. и SECAH при выборе частоты дискретизации Фю, кратной частоте строк

Ф телевизионной развертки и частоте цветовой поднесущей f<®. В этом 15 случае сравниваются коды, соответствующие близким точкам двух соседних кадров при одинаковой фазе цвето- вой поднесущей. Возможно также сравнение соседних по строке отсчетов, 26 разделенных О/k периодами временной дискретизации (при fo- — f 1. К цв

Качество передачи сигналов монохромного телевидения в системе "грубо"-точной ИКИ практически не отличается от качества передачи в обычной системе с ИКИ, Достоинством такой системы является простота и высокая помехозащищенность от сбоев в канале связи, сравнимая с анало- 36 гичным параметром в обычной системе с ИКИ и значительно более вы сокая, чем в системе с дифФеренцйальной ИКИ jt j.

Недостатком является возможность возникновения эффекта оконтуривания при определенных скоростях изменения сигнала, связанного с,тем, что сигнал слишком быстро пересекает уровни квантования, определяемые первыми и /2 разрядами двоичного кода. Значение сигнала после пересечения одного из уровней "грубого" квантования передввтся с и /2 разрядной точностью, т.е. "грубо". В за, висимости от скорости изменения сигнала, его значение на приемной стороне системы отличается от истинного, например при и =8 на 0-15 шагов амплитудного квантования, определяемых младшим,восьмым разрядом. Особенно этот недостаток сказывается при передаче сигналов цветного телевидения. Такой сигнал представляет собой аддитивную. смесь яркостного сигнала и модулированной цветовой поднесущей. Даже при сравнении от-, счетов., разделенных 0/k периодами

501 4 временной дискретизации. (например тремя), велик .пооиент отсчетов. передаваемых "грубо". Применительно к системе СЕКАИ при больших значениях девиации частоты цветовой поднесущей, процент "грубых" отсчетов велик, что ведет к определенным искажениям цветопередачи при насыщенностях более 253, даже при интерполяции искаженных отсчетов на приеме..Связано это с тем, что коррекция "грубого" отсчета происходит лишь на участках плавного изменения видеосигнала и при разности отсчетов, не превышающей кванта и/2-r o разряда (при n=8 кванта 4-ro разряда) .

Цель изобретения — повышение достоверности. С указанной целью в устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала, содержащее на передающей стороне и -разрядный аналого-цифровой преобразователь,выход которого соединен с входом первого регистра, выход старших и,/2 разрядов которого соединены с первым входом первого коммутатора кодов, с первыми входами анализатора кодов и через второй регистр с вторым входом анализатора кодов, выход младших и /2 разрядов первого регистра соединен с вторым входом первого коммутатора кодов, выход которого соединен с первым входом преобра- зователя из параллельного кода в последовательный, а на приемной стороне преобразователь из последовательного кода в параллельный, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами третьего регистра, причем выходы старших n/2 разрядов третьего и четвертого регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока установки кода выход которого соединен с третьим входом третьего регистра, первый и второй выходы четвертого регистра соединены с первым и вторым входамм цифро-аналогового преобразователя соответственно, введены на передающей стороне первый дешифратор и цифровой компрессор, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходом младших и/2 разрядов первого регистра, вторым, третьим и четвертым выходами анализатора кодов, а первый и второй выходы — с третьим входом первого коммута1001501 d тора кодов и первым входом первого дешифратора, второй вход которого соединен с первым выходом анализатора кодов, а первый, второй, третий и четвертый выходы — с четвертым, пятым 5 и шестым входами первого коммутатора кодов и с вторым входом преобразователя из параллельного кода в последо вательныйй соответственно, четвертый выход анализатора кодов соединен с седьмым входом первого коммутатора кодов, а на приемной стороне вто рой дешифратор, блок задержки, вто рой коммутатор кодов и цифровой экспандер первый и второй входы которо- 15 го соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя из последовательного кода в параллельный, третий вход - с первым входом второго коммутатора кодов и с выходом 20 старших и /2 разрядов третьего регистра, а выход — c вторым входом второго коммутатора кодов, третий вход которого соединен с выходом младших

n/2 разрядов третьего регистра, а вы- 25 ход второго коммутатора кодов соединен с входом четвертого регистра, первый и второй входы второго дешифратора соединены с первым и третьим выходами преобразователя из 50 последовательного кода в параллельный соответственно, первый выход

° второго дешифратора — с четвертым входом третьего регистра и с третьим входом блока установки кода, второй выход через блок эадержкис четвертым входом второго коммутатора кодов, а третий выход - с пятым входом третьего регистра, причем первый вход второго дешифратора соединен с первым входом цифрового экспандера.

Сущность изобретения заключается в том, что кроме режимов передачи грубых (и/2 старших разрядо4. и точных (n/2 младших разрядов) отсчетов ТВ сигнала, предусмотрен режим передачи разности данного и предыдущего отсчетов ТВ сигнала, закодированной с использованием неравномерной шкалы, фиксированной относительно ближайших к предыдущему отсчету "грубых" уровней амплитудного квантования,.

Таким образом, исключается воз55 можность возникновения эффекта оконтуривания при определенных скоростях изменения сигнала, связанного с тем, что сигнал слишком быстро пересекает уровни квантования, определяемые первыми и /2 разрядами двоичного кода.

На фиг. 1 изображено устройство, передающая часть; на фиг. 2устройство, приемная часть.

Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала содержит шину 1 входного телевизионного сигнала, и -разрядный аналогоцифровой преобразователь 2, первый регистр 3,первый коммутатор 4 кодов, анализатор 5 кодов, второй регистр 6, цифровой компрессор 7, первый дешифратор 8, преобразователь 9 иэ параллельного кода в последовательный, входную шину 10 линии связи, выходную шину 11 линии связи, преобразователь 12 из последовательного кода в параллельный, третий регистр 13, второй дешифратор 14, цифровой экспандер 15, блок 16 задержки, второй коммутатор

17 кодов, четвертый регистр 18, цифро-аналоговый преобразователь 19, шину 20 выходного телевизионного сигнала> блок 21 установки кода.

Устройство работает следующим образом.

Телевизионный сигнал по шине 1 входного сигнала (фиг. 1) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП 2. С выхода АЦП 2 снимается цифровой эквивалент ТВ сигнала в виде последовательности и --разрядных двоичных кодовых групп в простом двоичном коде или коде

Грея,п -разрядный цифровой ТВ сигнал поступает на вход первого регистра

3, где он запоминается на один тактовый интервал. Старшие n/2 разрядов с первого выхода первого регистра 3 поступают затем на входы второго регистра 6, где они снова запоминаются на один тактовый интервал.

Старшие и /2 разрядов подаются с первых выходов первого и второго регистров 3 и 6 на входы анализатора

5 кодов. Анализатор 5 кодов сравнивает старшие разряды двух соседних во времени кодовых групп и выдает информацию о несовпадении (совпадении) старших разрядов, о знаке разности старших разрядов при их несовпадении, о случаях, когда модуль разности старших разрядов равен кванту и /2-го разряда или двум квантам и /2-го разряда. Последние три сигнала и младшие и/2 разрядов с

Т а б л и ц а 1

Выходы

Входы

Иодулв раз- Код ности кодов младших старших раз- разрярядов дов

Код нерав" номерной шкалы

Знак разности кодов старших разрядов

Перегрузка цифрового компрессора

0001

000

0000

0001

0010

0011

001

0101,010

0110

011

0111

1000

1001

100

1010

1011

1100

1101

1110

101

0000

0010

0001

0010

110

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

7 1001501 8

aioporo выхода .первого регистра 3 по- не того кванта и /2-го разряда, где ступают на цифр6вой компрессор 7, расположен предыдущий из двух сравгде они преобразуются в код неравно- ниваемых цифровых кодов, т.е, код мерной вкалы. Динамический диапазон содержащийся во втором регистре 6. цифрового компрессора равен, напри - у Цифровой компрессор работает в сомер четырем квантам п /2-го разря- ответствии со следующей кодовой да и размещается симметрично середи- табл. 1.

1001501

Продолжение табл. 1

Выходы

Входы

Перегрузка цифрового компрессора

Код неравномерной шкалы

Код младших разрядов

Модуль разности кодов старших разрядов

Знак разности кодов старших разрядов

1010

1011

1100

1101

Продолжение табл. 2

Выходы

Входы

Данный Предыду-. такт щи." . такт

Данный Предыдутакт щий такт

БП

СН

СН

CP

БП

- передача младших разрядов;

-передача старших разрядов;

-передача кода неравномерной шкалы;

-код неравномерной шкалы с перегрузкой;-код неравномерной шкалы без перегрузки;

-коды старших разрядов неравны;

-коды старших разрядов равны„

БП

Таблица2

Выходы

Входы

СН

Данный Предыдущии такт 55

Данный такт

Предыдущий такт

СН

СН

Для отрицательного знака разности кодов старших разрядов 1 таблица ана-. логична, только предполагается предварительная инверсия кода младших 20 разрядов. (n /2-1)- Разрядный код неравномерной шкалы с выхода цифрового компрессора вместе с и /2-ым знаковым, разрядом с выхода анализатора 5 ко- 25 дов подаются на первый коммутатор 4.

Сюда же подаются старшие и /2 разрядов (первый выход первого регистра 3) и мЛадшие и /2 разрядов (второй выход первого регистра 3). Работой первого 5В коммутатора 4 управляет первый дешифратор 8, который разрешает первому коммутатору 4 в определенные моменты времени пропускать на свой выход либо старшие и /2 разрядов, либо младшие и /2 разрядов, либо код неравномерной шкалы. На вход первого дешифратора 8 подается сигнал несовпадения кодов старших разрядов с выхода анализатора 5 кодов и сигнал перегрузки компрессора с выхода цифрового компрессора 7. Последний ,сигнал характеризует выход величины разности кодов, записанных в первом и втором регистрах 3 и 6 за пределы

f 45 динамического диапазона цифрового компрессора. Первый дешифратор 8 работает в соответствии с табл. 2 состояний.

Приме;ание:И

Табли ца3

Выходы

Входы (и/2-1) разрядов; нелинейной шкалы

Служебная посылка

Предыдущий такт

Данный такт

Предыдущий такт

Предыдущий такт

Данный такт

Данный такт

Х

X Х

6П

Н прием младших разрядов; прием старших разрядов; прием кода неравномерной шкалы; код нелинейной шкалы с перегрузкой; код нелинейной шкалы беэ перегрузки; наличие или отсутствие передачи нелинейной шкалы и других режимов несущественно.

П р и м е ч а н и е; МС

НПБПХ11 100

Х -величина или отсутствие перегрузки нели" нейной шка- лы несущественно.

С выхода первого коммутатора 4 n/2 разрядов подаются на входы " преобразователя 9 из параллельного кода в 1О последовательный. Сюда же подается .(и/2+1)-ый разряд (служебная посылка) с выхода первого дешифратора 8, который принимает значение "1" при, передаче старших разрядов и кода не-И равномерной шкалы и "0" при переда" че младших разрядов. С выхода пре-.

При приеме кода младших n/2 разрядов сигналы с первого и второго выходов п /гразрядов преобразователя 12 иэ последовательного кода в параллельный записываются в ячейки младших и /2 разрядов третьего регистра ll3 (в ячейках старших

in /2 разрядов сохраняется прежнее значение). В следующем такте осуществляется .перезапись и -разрядного кода из третьего регистра 13 через второй коммутатор 1 7 в: та ар тый . регистр 18.

1501 12 обраэователя 9 цифровой сигнал поступает на входную шину 10 линии свяэИ.

С выходной шины 11 линии связи цифровой сигнал поступает на преобразователь 12 из последовательного кода в параллельный, с первых двух выходов которого n/2 разрядов подаются на тоетий регистр 13, а с

Третьего выхода (и/2 +l)-ый разряд (служебная посылка) - на вход второго дешифратора 14, на другой вход которого поступают (и /2 -1) разрядов с первого выхода преобразователя 12.

Второй дешифратор 14 работает в

«соответствии с табл. 3.

При приеме кода старших и/2 разрядов сигналы с первого и второго выходов и /2 разрядов преобразователя 12 записываются в ячейки старших

n/2 разрядов третьего регистра 13 ° В этом же такте блок 21 установки кода сравнивает содержание ячеек старших и /2 разрядов третьего 13 и четвертого 18 регистров и либо, в зависимости от направления изменения цифрового сигнала, устанавливает младшие и /2 разрядов третьего регистра 13 в состояние 0000 или

01501. 14 старших разрядов, содержащихся в третьем регистре 13. На выходе цифрового экспандера 15 восстанавливается и --разрядный код, который в следующем такте. т.е. после перезаписи информации, из регистра 13 . в дешифратор 14, через второй коммутатор 17 записывается в четвертый регистр 18.

10 Цифровой экспандер работает в соответствии с кодовой табл. Т а.б л и ц а 4

Выходы

Входы

Восстановленный код

Код старших разрядов (например) Код неравномерной шкалы

Знаковый разряд

0110

000

001

010

011

100

101

110

Для отрицательного знака разности 35 кодов старших разрядов "1" младшие разряды восстановленного кода инвертируются, а старшие - формируются из входного кода старших разрядов не сложением, а вычитанием из него кода 0001 или 0010.

С выхода. четвертого регистра 18, восстановленные и - разрядные двоич ные кодовые группы поступают на цифро-аналоговый преобразователь 19, с выхода которого аналоговый телевизионный сигнал поступает на шину 20 . выходного сигнала телевизионного сигнала.

Таким образом, обеспечивается высокая точность передачи ТВ сигнала при широком диапазоне скоростей видеосигнала. Действительно, в отличие от известного устройства, где

"грубое" и /2 разрядное, восстановление отсчетов происходит при разности соседних отсчетов более одного кванта младшего и -го разряда, а "грубый" отсчет гарантирован при значе13 . 10

1111, либо просто устанавливает их в состояние 1000 (0111). В следующем такте осуществляется перезапись и-разрядного кода из третьего регистра 13 через второй коммутатор

17 в четвертый регистр 18.

При приеме кода неравномерной шкалы сигналы с первого и второго выходов и /2 разрядов преобразователя 12 подаются на цифровой экспандер 15. Сюда же подается код и /2, 01110000

01111001

01111101

10000001

10000101

10000101 ниях этой разности большей или равной кванту и/2 разряда, в предлагаемом устройстве "грубое" восстановление отсчетов происходит при раэ; ности соседних отсчетов более 1,5 кванта и /2-го разряда, а "грубый" отсчет гарантирован, при значениях этой разности больше или равной 2,5 кванта и /2-го разряда. При меньших значениях разности соседних отсчетов точность восстановления сигнала колеблется от и до (a -2 ) разрядной, в зависимости от величины разности. При этом сохраняется высокая помехозащищенность от сбоев в канале связи, значительно более высокая, чем в системе с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией.

Формула изобретения

Устройство цифровой передачи и приема телевизионного сигнала, со15 1001 держащее на передающей стороне и -разрядный аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом первого регистра, выход старших и /2 разрядов которого"соединены с первым входом первого коммутатора кодов, с первым входом анализато-: ра кодов и через второй регистр с вторым входом анализатора кодов, выход младших и /2 разрядов первого IO регистра соединен с вторым входом первого коммутатора кодов, выход которого соединен с первым входом преобразователя из параллельного кода в последовательный, а на приемной 1$ стороне - преобразователь из последовательного кода в параллельный, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами третьего регистра, причем выходы 20 старших n/2 разрядов третьего и четвертого регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока установки кода, выход которого соединен с третьим входом третьего регистра, первый и второй выходы четвертого регистра соединены с первым и вторым входами цифро-аналогового преобразователя соответственно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, в него введены на передающей стороне первый дешифратор и цифровой компрессор, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходом младших n/2. разрядов первого регистра, вторым треть3 им и четвертым выходами анализатора кодов, первый и второй выходы — с

r третьим входом первого коммутатора кодов и первым входом первого дешифратора, второй вход которого соеди501 16 нен с первым выходом анализатора кодов, а первый, второй, третий и четвертый выходы - с четвертым, пятым и шестым входами первого коммутатора кодов и с вторым вхсдом пре образователя из параллельного кода в последовательный соответственно, четвертый выход анализатора кодов соединен с седьмым входом первого. Камм мутатора кодов, а на приемной стороне второй дешифратор, блок задержки, второй коммутатор кодов и цифровой экспандер, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя из последовательного кода в параллельный, третий вход — с первым входом второго коммутатора кодов и с выходом старших n/2 разрядов третьего регистра, а выход - с вторым входом второго коммутатора кодов, третий вход которого соединен с выходом младших n/2 разрядов третьего регистра, а выход второго коммутатора кодов соединен с входом четвертого регистра, первый и второй входы второго дешифратора соединены с первым и третьим выходами преобразователя из последовательного кода в параллельный соответственно, первый выход. второго дешифратора - с четвертым входом третьего регистра и с третьи 1 входом блока установки кода, второй выход через блок задержки — с четвертым входом второго коммутатора кодов, а третий выход - с пятым вхедом третьего регистра, причем первый вхор второго дешифратора соединен с первым входом цифрового экспандера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

% 1.289.015, кл. H Оч 1. 3/02, 1976 (прототип).

1001501

1001501

ВНИИПИ Заказ 1453/76 ТиРаж 675 Подоисное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4