RU2030843C1

RU2030843C1 - Method of and device for receiving and transmitting color picture signals

Info

Publication number: RU2030843C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Борисович Майзлин
Original assignee: Юрий Борисович Майзлин
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: television engineering. SUBSTANCE: method involves modulation of subcarrier frequencies by color-difference signals, addition of signal obtained to brightness signal; full high- and low-frequency video band signals are discriminated in reception, color-difference signals are formed together with brightness signal; in transmission vertical-time spectra of video signal are clipped and lines of color-difference signals and high-frequency components of brightness signal are selected; each remaining line is transmitted twice in two adjacent lines of frame; in reception, transmitted lines of color-difference signals and high-frequency components of brightness signal are interpolated. Device for implementing this method has two horizontal low-frequency filters, three vertical-time low-frequency filters, two delay lines, three switches, phase switch, frequency modulator, equalizing delay line, and adder on the encoding end; two horizontal low-frequency filters, field delay line, equalizing delay line, two adders, subtracter, frequency detector, three interpolators on the decoding end. EFFECT: enlarged functional capabilities. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в сетях телевизионного вещания. The invention relates to television technology and can be used in television broadcast networks.

Целью изобретения является повышение четкости изображения и уменьшение перекрестных искажений между сигналами цветности и яркости. The aim of the invention is to improve image clarity and reduce crosstalk between color and brightness signals.

На фиг. 1 изображено кодирующее устройство; на фиг. 2 - декодирующее устройство; на фиг. 3 - вертикально-временной спектр передаваемых сигналов; на фиг. 4 - структуры отсчетов исходных (а, б) и передаваемых (в, г) сигналов. In FIG. 1 shows an encoding device; in FIG. 2 - decoding device; in FIG. 3 - vertical-temporal spectrum of transmitted signals; in FIG. 4 - sampling structures of the initial (a, b) and transmitted (c, d) signals.

Система включает кодер и декодер. The system includes an encoder and a decoder.

Кодер содержит горизонтальные фильтр низких частот (ФН Ч) 1 и фильтр высоких частот (ФВЧ) 2, на входы которых подан сигнал яркости, три вертикально-временных ФНЧ 3-5, две линии 6 и 7 задержки на поле, три коммутатора 8-10 и коммутатор 11 фазы, частотный модулятор 12, выравнивающую линию 13 задержки и сумматор 14. На входы первого 3 и второго 4 вертикально-временных ФНЧ поданы цветоразностные сигналы, а вход третьего соединен с выходом горизонтального ФВЧ 2. Выходы первого 3 и второго 4 ФНЧ соединены с входами первого коммутатора 8, на вход управления которого подан сигнал полустрочной частоты. Выход первого коммутатора 8 и выход третьего ФНЧ 5 соединены соответственно с первыми входами второго 9 и третьего 10 коммутаторов непосредственно и с вторыми входами через первую 6 и вторую 7 линии задержки на поле соответственно. Выход второго коммутатора 9 через частотный модулятор 13 и коммутатор 11 фазы соединен с входом сумматора 14. Другие входы сумматора 14 соединены с выходом выравнивающей линии 13 задержки и выходом третьего коммутатора 10. На входы управления второго 9 и третьего 10 коммутаторов подан сигнал частоты кадров. The encoder contains a horizontal low-pass filter (LPF) 1 and a high-pass filter (HPF) 2, the inputs of which are supplied with a brightness signal, three vertical-time low-pass filters 3-5, two delay lines 6 and 7 on the field, three switches 8-10 and a phase switch 11, a frequency modulator 12, an equalization delay line 13 and an adder 14. Color-difference signals are applied to the inputs of the first 3 and second 4 vertical-time low-pass filters, and the input of the third is connected to the output of the horizontal high-pass filter 2. The outputs of the first 3 and second 4 low-pass filters are connected with the inputs of the first switch 8, to the control input which A half-line frequency signal has been sent. The output of the first switch 8 and the output of the third low-pass filter 5 are connected respectively to the first inputs of the second 9 and third 10 switches directly and to the second inputs through the first 6 and second 7 delay lines in the field, respectively. The output of the second switch 9 through the frequency modulator 13 and the phase switch 11 is connected to the input of the adder 14. Other inputs of the adder 14 are connected to the output of the equalizing delay line 13 and the output of the third switch 10. A frame frequency signal is supplied to the control inputs of the second 9 and third 10.

Декодер содержит горизонтальные ФНЧ 15 и 16, на входы которых подан полный видеосигнал, линию 17 задержки на поле, выравнивающую линию 18 задержки, два сумматора 19 и 20, вычитатель 21, частотный детектор 22 и три вертикально-временных интерполятора 23-25. Выход горизонтального ФВЧ 16 соединен с первыми входами первого сумматора 19 и вычитателя 21 непосредственно и с вторыми входами через линию 17 задержки на поле. Выход вычитателя 21 через частотный детектор 22 соединен с входом первого 23 и второго 24 вертикально-временных интерполяторов, с которых снимают цветоразностные сигналы. Выход первого сумматора 19 через третий вертикально-временной интерполятор 25 соединен с первым входом второго сумматора 20. Выход горизонтального ФНЧ 15 через выравнивающую линию 18 задержки соединен с вторым входом второго сумматора 20, с выхода которого снимают сигнал яркости. The decoder contains horizontal low-pass filters 15 and 16, the inputs of which are fed a complete video signal, a delay line 17 to the field, an equalizing delay line 18, two adders 19 and 20, a subtractor 21, a frequency detector 22, and three vertical-time interpolators 23-25. The output of the horizontal HPF 16 is connected to the first inputs of the first adder 19 and the subtractor 21 directly and to the second inputs through the delay line 17 on the field. The output of the subtractor 21 through the frequency detector 22 is connected to the input of the first 23 and second 24 vertical-time interpolators, from which color-difference signals are removed. The output of the first adder 19 through the third vertical-time interpolator 25 is connected to the first input of the second adder 20. The output of the horizontal low-pass filter 15 through the equalizing delay line 18 is connected to the second input of the second adder 20, from the output of which a luminance signal is taken.

Способ передачи и приема сигнала цветного изображения и устройство для его осуществления работают следующим образом. The method of transmitting and receiving a color image signal and a device for its implementation are as follows.

На вход декодера (фиг. 1) подают яркостный и цветоразностные сигналы. В фильтрах 1 и 2 выделяются низкочастотные и высокочастотные горизонтальные составляющие яркостного сигнала. Частота среза этих фильтров выбрана равной минимальной частоте сигнала цветности. Вертикально-временные фильтры 3-5 ограничивают высокие вертикально-временные частоты цветоразностных сигналов и высокочастотных составляющих сигнала яркости соответственно. Эти фильтры позволяют избежать перекрытия побочных спектров дискретизации с основным спектром, которое может возникнуть в результате уменьшения числа передаваемых строк. Сечения идеализированных пространственно-временных частотных характеристик фильтров 3-5 приведены на фиг. 3а, б соответственно. Для сравнения пунктирной линией показана граница передаваемой и чересстрочной системе области частот (для низкочастотных горизонтальных составляющих сигнала яркости). В стандартной системе временной частоте ω_т =

соответствует частота полей 50 Гц, пространственной частоте ω_у=

соответствует частота строе 575 периодов на высоту экрана. С выходов фильтров 3 и 4 цветоразностные сигналы поступают на коммутатор 8, который пропускает их на выход поочередно через строку. С выхода фильтра 5 высокочастотные составляющие яркостного сигнала поступают на коммутатор 10 непосредственно и через линию задержки на поле 7. Аналогично чересстрочная последовательность цветоразностных сигналов с коммутатора 8 поступает на входы коммутатора 9 непосредственно и через линию 6 задержки на поле. Коммутаторы 8 и 10 переключаются с частотой кадров, пропуская на выход сигнал одного и того же поля непосредственно и с задержкой на поле. Цветоразностные сигналы с выхода коммутатора 9 поступают на частотный модулятор 12, фаза модулированного колебания цветности в соседних полях коммутаторов 11 фазы изменяется на 180^о. Сигнал цветности в сумматоре 14 складывается с высокочастотными составляющими яркостного сигнала и низкочастотными, прошедшими линию 13 задержки.The input of the decoder (Fig. 1) serves luminance and color difference signals. In filters 1 and 2, low-frequency and high-frequency horizontal components of the luminance signal are distinguished. The cutoff frequency of these filters is chosen equal to the minimum frequency of the color signal. Vertical-temporal filters 3-5 limit the high vertical-temporal frequencies of color difference signals and high-frequency components of the brightness signal, respectively. These filters allow you to avoid overlapping side sampling spectra with the main spectrum, which may occur as a result of reducing the number of transmitted lines. Sections of idealized spatial-temporal frequency characteristics of filters 3-5 are shown in FIG. 3a, b, respectively. For comparison, the dashed line shows the boundary of the transmitted and interlaced system of the frequency domain (for low-frequency horizontal components of the brightness signal). In a standard system, the time frequency ω _t =

the field frequency corresponds to 50 Hz, the spatial frequency ω _y =

corresponds to a frequency of 575 periods per screen height. From the outputs of filters 3 and 4, color-difference signals arrive at switch 8, which passes them to the output alternately through the line. From the output of the filter 5, the high-frequency components of the luminance signal arrive at the switch 10 directly and through the delay line in the field 7. Similarly, the interlaced sequence of color-difference signals from the switch 8 goes to the inputs of the switch 9 directly and through the delay line 6 in the field. Switches 8 and 10 switch at a frame rate, passing the signal of the same field directly and with a delay to the field. Color-difference signals from the output of the switch 9 are fed to the frequency modulator 12, the phase of the modulated color fluctuation in the adjacent fields of the phase switches 11 is changed by 180 ^about . The color signal in the adder 14 is added to the high-frequency components of the luminance signal and low-frequency components that have passed the delay line 13.

Исходная структура передаваемых сигналов цветности и ВЧ-составляющих сигнала яркости представлена на фиг. 4а, б. По оси абсцисс отложено время, по оси ординат - вертикальная координата. Точками отмечены строки, передаваемые в стандартной системе, кружками - передаваемые заявляемым способом. Буква обозначает тип сигнала (Y-ВЧ-составляющие яркостного, R, B - цветностные), первая цифра индекса - номер поля, вторая - номер строки. Знак при цветностном сигнале обозначает фазу поднесущей. The initial structure of the transmitted color signals and the RF components of the luminance signal is shown in FIG. 4a, b. The time is plotted on the abscissa, and the vertical coordinate on the ordinate. Dots mark the lines transmitted in the standard system, circles indicate the transmitted method. The letter indicates the type of signal (Y-RF components of the luminance, R, B - color), the first digit of the index is the field number, the second is the line number. The sign in the color signal indicates the phase of the subcarrier.

На фиг. 4 в, г представлена структура передаваемых сигналов. Из сравнения с исходной структурой фиг. 4а, б видно, что взамен пропущенных четных строк четных полей передаются повторно задержанные нечетные строки нечетных полей, причем фаза сигналов цветности в одноименных строках противоположна. In FIG. 4 c, d presents the structure of the transmitted signals. From a comparison with the original structure of FIG. 4a, b, it is seen that instead of skipped even lines of even fields, repeatedly delayed odd lines of odd fields are transmitted, and the phase of the color signals in the same lines is opposite.

Сформированный кодером сигнал поступает на вход декодера (фиг. 2) и разделяется ФНЧ 15 и ФВЧ 16 на низкочастотные и высокочастотные составляющие соответственно. Высокочастотный сигнал поступает на первые входы сумматора 19 и вычитателя 21 непосредственно и вторые входы через линию 17 задержки на поле. В результате на выходах сумматора и вычитателя каждое второе поле выделяется чистый сигнал яркости (его ВЧ-составляющие) и цветности соответственно. Пропущенные поля и строки ВЧ-составляющих сигнала яркости восстанавливаются интерполятором 25. В сумматоре 20 они складываются с низкочастотными составляющими сигнала яркости. Таким образом формируется декодированный сигнал яркости. Выделенный вычитателем 21 сигнал цветности детектируется частотным детектором 27. Пропущенные поля и строки цветоразност- ных сигналов интерполируются интерполяторами 23 и 24 и поступают на выход системы передачи. The signal generated by the encoder is fed to the input of the decoder (Fig. 2) and is divided by the low-pass filter 15 and high-pass filter 16 into low-frequency and high-frequency components, respectively. A high-frequency signal is supplied to the first inputs of the adder 19 and the subtracter 21 directly and the second inputs through the delay line 17 on the field. As a result, at the outputs of the adder and subtractor, every second field is allocated a clean signal of luminance (its RF components) and color, respectively. Missed fields and lines of the RF components of the luminance signal are restored by the interpolator 25. In the adder 20, they are added to the low-frequency components of the luminance signal. Thus, a decoded luminance signal is generated. The color signal extracted by the subtractor 21 is detected by the frequency detector 27. The missing fields and lines of the color difference signals are interpolated by the interpolators 23 and 24 and fed to the output of the transmission system.

Способ и устройство передачи позволяют полностью разделить яркостный сигнал и сигнал цветности. Устраняются перекрестные искажения. Становится возможным реализовать полную разрешающую способность системы по горизонтали. Совместно с другими способами обработки (например переходе к прогрессивной развертке) способ позволяет существенно повысить качество изображения, обеспечивая полную совместимость с действующей системой СЕКАМ. Благодаря гребенчатой фильтрации сигнала на приемной стороне повышается помехоустойчивость системы, применяемой в заявляемом решении. Это особенно важно для сигналов цветности, поскольку при их частотной демодуляции шумы существенно возрастают по достижении некоторого порога, а фильтрация позволяет повысить этот порог. Фильтрация на приемной стороне позволяет уменьшить искажения, вызванные ограничением полного видеосигнала. Даже при полном ограничении одной полуволны поднесущей, она будет восстановлена из сигнала соседней строки. Эффективность фильтрации на приемной стороне определяется противофазностью поднесущей в соседних строках. Способ же обеспечивает противофазность. The transmission method and device allows to completely separate the luminance signal and the color signal. Eliminates crosstalk. It becomes possible to realize the full horizontal resolution of the system. Together with other processing methods (for example, switching to progressive scan), the method allows to significantly improve image quality, ensuring full compatibility with the current SECAM system. Due to the comb filtering of the signal at the receiving side, the noise immunity of the system used in the claimed solution is increased. This is especially important for color signals, since with their frequency demodulation the noise increases significantly when a certain threshold is reached, and filtering allows this threshold to be increased. Filtering on the receiving side reduces the distortion caused by the limitation of the total video signal. Even with the full limitation of one half-wave subcarrier, it will be restored from the signal of the adjacent line. The filtering efficiency at the receiving side is determined by the antiphase of the subcarrier in adjacent rows. The method provides antiphase.

Claims

METHOD FOR SENDING AND RECEIVING A COLOR IMAGE SIGNAL AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION.

1. The method of transmitting and receiving a color image signal, which consists in the fact that when transmitting frequency-modulated subcarriers with color difference signals, summarize the received signal with a luminance signal, and the subcarrier frequencies are located in the high frequency region of the luminance signal and their phases in adjacent lines of the frame differ by 180 ^o , when receiving, low-frequency and high-frequency bands of the full video signal are extracted, color-difference signals are formed by subtracting the high-frequency components of the video signal from two adjacent lines frame, frequency-detect the difference signal, form the luminance signal by adding the high-frequency components of the signal to the sum of two adjacent lines of the frame and the signal of low-frequency components, characterized in that, in order to reduce crosstalk, during transmission, the vertical-temporal components of the spectrum of the video signal are limited and the color-difference signal lines are selected and high-frequency components of the luminance signal, transmit each remaining line twice in two adjacent lines of the frame, and when receiving, producing interpolating missing lines of chrominance signal and high frequency components of luminance signal.

2. A device for transmitting and receiving a color image signal, containing on the transmitting side a horizontal low-pass filter (LPF) and a high-pass filter, the inputs of which are a brightness signal input, an equalizing delay line, a switch, a frequency modulator, a phase switch, an adder, and the horizontal output The low-pass filter is connected to the input of the equalizing delay line, the output of the delay line is connected to the first input of the adder, the output of the frequency modulator through the phase switch is connected to the second input of the adder, the output of the adder is is a device output, the switch control input is an input for a half-line frequency signal, and the phase switch control inputs are an input for phase switching pulses, on the receiving side it contains horizontal low-pass and high-pass filters, the inputs of which are a full video signal input, a delay line to the field aligning the delay line , two adders, a subtractor, a frequency detector, the output of the horizontal low-pass filter through the equalizing delay line connected to the input of the first adder, the output of the horizontal high-pass filter connected to the first inputs of the subtractor and the second adder directly and with the second inputs - through the delay line to the field, the output of the subtractor is connected to the input of the frequency detector, the output of the first adder is the output of the brightness signal, characterized in that three vertical-time low-pass filters are introduced in the transmitting side, two lines delays in the field, two switches, and the inputs of the first and second vertical-time low-pass filters are inputs for color-difference signals, and their outputs are connected to the inputs of the switch, the output of the switch is connected to the first by moving the second switch directly and with the second input of the second switch through the first delay line to the field, the output of the second switch is connected to the input of the frequency modulator, the horizontal HPF output is connected to the input of the third vertical-time low-pass filter, and its output is connected to the first inputs of the third switch directly and the second the input of the third switch through the second delay line to the field, the output of the third switch with the third input of the adder, the control inputs of the second and third switches are the signal input simplicity of frames in the receiving side administered three vertical-temporal interpolator being provided between the first output of the second adder and a second input of the first adder, the inputs of the second and third interpolators connected to the output of the frequency detector, and their outputs are the outputs of the color difference signals.