Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИМ ПУЛЬСНЫЙ КОДЕР ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА, содержащий последовательно соединенные аналого-цифроврй преобразователь , блок памяти, блок умножителей, первый сумматор, инвертор и второй сумматор , a также квантователь, выход кото рого соединен с входом блока кодирования , отличающийся тем, что, с целью уменьшения избыточности без ухудшения визуального качества декодированного телевизионного изображения, в него введен сумматор модулей, вход которого соединен с выходом второго сумматора, a выход соединен с вход квантователя, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом блока памяти, a второй выход первого сум маторв - с вторым входом квантователя. сл 05 4 сл ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО,ИЬЪЮ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ASTOPCHOhfIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЙЪЙ (21) 3465829/18-09

r (22) 07.07.82 (46) 23,11.83, Бюл. ¹ 43 (,721 С.В. Сардыко и И.И. Буккерман (53) 621.397(088.8) (56) 1. Иифровое кодирование телевизионных изображений. Под ред. Буккррма . . на И.И. М., "Радио и свяя., 1981, с. 91, рис. 4.9В.

2. ИККР. Структура уплотнения телевизионного сигнала до 34, 368, Мбит/с .

Документ Франции, октябрь 1981 (прото° тяп). (54) (67) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИМ «

ПУЛЬСНЫЙ КОДЕР ТЕЛЕВИЗИОННОГО

СИГНАЛА, содержащий последовательно

„«SU„„1056455 A

3 Н 03 К 13/22; Н 04М 7/12. соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок умножителей, первый сумматор, инвертор и второй сумматор, а также квантователь, выход кото рого соединен с входом блока кодирования, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения избыточности без ухудшения визуального качества декодированного телевизионного изображения, в него введен сумматор модулей, вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход соединен с входом квантователя, причем второй вход второго сумматора соединен с выходом блока памяти, а второй выход первого сум

I матОра - с вторым входом квантователя. с е

1 1056

Изобретение относится к промышлен . ности средств связи и может быть использовано при построении цифровых систем передачи сигналов телевизионных (ТВ) программ для уменьшения избыточности беэ ухудшения визуального качества декоративного изображения.

Наиболее значительное уменьшение избыточности достигается в кодерах, реализующих способ дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ЛИКМ)

ТВ сигнала и позволяющих уменьшить избыточность при передаче изображений вещательного телевидения по сравнению с кодерами, реализующими cnoco6 HM = пульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

Известен дифференциальный импульсный кодер, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой дреобразователь (АБП), первый сумматор и кван тователь, выход которого через умножи той, второй сумматор и блок памяти соединен с вторым входом первого сумматора 51 ) .

Уменьшение избыточности в данном д устройстве достигается за счет сокращения числа уровней квантования при нелинейном преобразовании сигнала ошибки предсказания в квантователе.

Однако эффективность подобного коде- З, ра относительно невелика, поскольку предсказание ведется по одному элементу и недостаточно адаптивен, так как шкала квантования в квантователе фиксирована е

Наиболее близким по технической сущ35 ности является дифференциальный импульсный кодер, содержащий последовательно соединенные AUII, блок памяти, блок умножителей, первый сумматор, инвертор, 40 второй сумматор, квантователь и блок кодирования, причем выход АБП соединен с вторым входом второго сумматора 327 .

В этом устройстве шкала квантования не фиксирована и положение уровней определяется значением яркости предсказы45 ваемого элемента, что достигается схемой самого квантователя.

Уменьшение избыточности в известном устройстве по сравнению с устройством

ИКМ основано на том, что число уровней50 квантования сигнала ошибки предсказания для каждого отсчета ТВ сигнала выбирают в квантователе меньшим, чем число уровней квантования при ИКМ, Это удается в известных пределах сдедать 55 без заметного для зрителя ухудшения качества изображения благоцаря ограничениям зрительного восприятия резких пере455

2 падов яркости и мелких деталей и сколь зящей шкале квантования.

Однако, известное устройство кодирует сигнал ошибки предсказания отдельно для каждого отсчета и это существенно ограничивает возможности сокращения избыточности. Число двоичных единиц (бит), приходящееся на один элемент кодируемого изображения, остается еще достаточно большим. В этом устройстве только для яркостной составляющей оно равно 4 бит/элемент. Чтобы сократить цифровой поток до величины 34, 368 Мбит/с, что соответствует пропускной способности третичного канала Единой автоматизированной системы связи (ЕАСС), в рас сматриваемом устройстве пришлось уменьшить число отсчетов на активной части строки до 462, т.е. почти вдвое по сравнению со стандартным значением, а также занять на передачу изображений большую часть времени, приходящегося на сигнал гашения.

Бель изобретения - уменьшение избыточности беэ ухудшения визуального качества декодированного ТВ изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный импульсный кодер, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преоьразователь, блок памяти, блок умножителей, первый сумматор, инвертор и второй сумматор, а также квантователь, выход которого соединен с входом блока кодирования, введен сумматор модулей, вход которого соединен с выходом второго сумма тора, а выход соединен с входом квантователя, причем второй вход второго сумматора соединенс выходом блока памяти, а второй выход первого сумматора соединен с вторым входом квантователя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема дифференциального импульсного кодера.

Устройство содержит АБП 1, блок 2 памяти, блок 3 умножителей, первый сумматоре 4, инвертор 5, второй сумматор 6,. второй сумматор 7 .модулей, квантоватепь 8 и блок 9 кодирования.

Устройство работает следующим образом..

В АБП 1 исходный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток, например, по методу ИКМ, характеризующийся значительной психофизиологической избыточностью. В блоке 2 памяти благодаря задержкам цифрового потока создается ряп цифровых потоков, каждый кэ которых соответствует одному из элементов мноТир: ж 936

Подписное

Фили:ля ППП " опт . т, г. Ужгород, ул. Проектляя, 4

3 10564 гоэлементной и рт ры — группы соседних элементов ТВ иэображения. После умножения на весовые коэффициенты в блоке 3 эти потоки оцновременно пос- тупают в первый сумматор 4, где путем их суммирования вычисляют. среднее значение (например яркость) по кодируемой группе. Во втором сумматоре 6 из цифровых потоков многоэлементной апертуры, поданных туда из блока 2 памяти, 1о вычитается среднее значение, поданно через инвертор 5. В сумматоре 7 модулей производится сложение модулей разностей между значениями яркости элементов группы и их средним значением. Pe g эультаты усреднения поступают в квантователь 8, где используется шкала квантования с меньшим числом уровней, чем . шкала квантования в АЦП 1. Кроме того в «вантователь 8 постурает сигнал среднего значения по группе с сумматора 4. В блоке 9 кодирования объединяются все указанные значения (срецняя яркость, среднее значение моцуля разности) и знаки разности в единое кодовое слово, представляющее группу.

Уменьшение избыточности достигается благодаря тому, что вместо раздельного кодирования каждой межэлементной разности, кодируется одним числом среднее значение модуля разности по всей группе, причем число уровней квантования может быть меньше, чем для исходного преобразования в AU11, без заметного для зрителя снижения качества. Теоретическим обоснованием для этого является свойство зрения одновременно кодировать груп. пу элементов в рецептивных полях сетчатки, адаптируясь к среднему значению в каждом иэ рецептивных полей, и вос40 принимать малые контурные отрезки внут" ри рецептивного поля, не различая в широких пределах изменения их значений от элемента к элементу.

В конкретно выполненных устройствах 45 размеры групп были 4х2 или 4х4 элемента. Число уровней квантования яркостного сигнала было 256(8 раэряцов), число уровней квантования среднего значения яркости — 128 (7 разрядов), чис- 50 ло уровней квантования среднего значения модуля разности — 32 (5 разрядов).

В первом случае расход цифрового потока на янформацию о яркости одного элеменРЕИИПИ какя-, 9339/55

5й 4 та составлял 2,5 бит/элемента, во втором — около 1,8 бит/элемента вместо

4 бит/элемент в известном при высоком качестве изображения. Благодаря дополнительному кодированию цветности всех элементов группы двумя ц естиразряцными числами общий цифровой поток для цветного изображения составил 30 Мбит/с без необходимости уменьшать число отсчетов на активной части строки до указанного для известного устройства количества, что ссн=тавило дополнительный резерв качества. Гаким образом, применение предлагаемого устройства более чем вцвое уменьшает избыточность и сокращает цифровой поток, расходуемый на передачу информации о яркости, по сравнению с известными и более чем вчетверо по сравнению с известными системами ИКМ.

В настоящее время лучшим решением задачи передачи сигналов цветных TB программ по каналам ЕАСС является аппаратура ТВ канала АТК-ФЦСП, входящая в состав комплекса четверичной цифровой системы перецачи ИКМ-1920. В указанной аппаратуре передача цифрового ТВ сигнала осуществляется путем ко дирования полного ТВ сигнала СЕКАМ методом ИКМ., что потребовало цифрового потока 114 Мбит/с.

Применение изобретения по данным испытаний экспериментального образца позволит получить после декодирования вМсокое качество цветных ТВ изображений (4,5 балла по шкале МККР) при передаче потоком 30 Мбит/с. Это обеспечивает возможность передачи цветной ТВ программы по третичному каналу связи с пропускной способностью 34 Мбит/с или передачу четырех программ вместо одной по четверичному каналу с пропускной способностью 140 Мбит/с. Основной выигрыш в уменьшении избыточности достигается благодаря сокращению доли цифрового потока, приходящегося на информацию о яркости. Этот выигрыш оценивается величиной порядка 70 Мбит/с, поскольку на перецачу яркостной составляющей в предлагаемом устройстве расходуется лишь 25 Мбит/с вместо приблизительно

95 Мбит/с в системе АТК-4ЦСП. Приме« нительно к системе ИКМ-1920 это равносиЛьно высвобождению почти тысячи дуплексных цифровых телефонных каналов.