RU72780U1

RU72780U1 - DECODER

Info

Publication number: RU72780U1
Application number: RU2007148313/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Мейстер; Николай Кириллович Миленин; Андрей Владимирович Дмитриев
Original assignee: ОАО Всероссийский научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2008-04-27

Abstract

Заявляемое устройство относится к телевизионной технике и может быть использовано в преобразователях телевизионных стандартов. Целью заявляемого устройства является увеличение ширины спектра результирующего сигнала яркости при сохранении необходимой степени подавления сигнала цветности в области резких насыщенных цветовых переходов в исходном композитном сигнале. Указанная цель достигается за счет выполнения декодирующего устройства, содержащим блок коррекции высокочастотных предыскажений, частотный детектор, блок коррекции низкочастотных предыскажений, блок задержки на строку и коммутатор, причем оно дополнительно содержит режекторный фильтр с двумя управляющими входами, один из которых соединен через фильтр нижних частот с выходом частотного детектора, а второй вход соединен с выходом того же частотного детектора через дифференциатор, вычислитель модуля и фильтр нижних частот, и, кроме того, в канал цветности дополнительно введены гребенчатые вертикальные фильтры, состоящие из блоков задержки на строку и сумматоров, а в канал яркости введены фильтры нижних и верхних частот, блок подавления колебательности, гребенчатый вертикальный фильтр второго порядка, состоящий из блоков задержки на строку и сумматора, а также выходной сумматор канала яркости.The inventive device relates to television technology and can be used in converters of television standards. The purpose of the claimed device is to increase the width of the spectrum of the resulting luminance signal while maintaining the necessary degree of suppression of the color signal in the region of sharp saturated color transitions in the original composite signal. This goal is achieved by performing a decoding device comprising a high-frequency predistortion correction block, a frequency detector, a low-frequency predistortion correction block, a line delay block and a switch, and it further comprises a notch filter with two control inputs, one of which is connected via a low-pass filter to the output of the frequency detector, and the second input is connected to the output of the same frequency detector through a differentiator, a computer calculator and a low-pass filter, and, in addition to , comb vertical filters, consisting of delay units per line and adders, are additionally introduced into the color channel, and low and high frequency filters, an vibration suppression unit, a second-order comb vertical filter consisting of delay units per line and an adder are introduced into the luminance channel, and also the output adder of the brightness channel.

Description

Полезная модель относится к области телевизионной техники и может быть использована в профессиональных преобразователях телевизионных стандартов.The utility model relates to the field of television technology and can be used in professional converters of television standards.

В последнее время все более актуальной становится проблема переноса архивных видеоматериалов, записанных, как правило, на устаревших моделях магнитофонов в композитном формате, например, в стандарте SECAM, на другие носители в современных форматах. В большинстве современных преобразователей стандартов для выделения сигнала яркости из исходного композитного сигнала указанного стандарта используется широкополосный режекторный фильтр с фиксированными параметрами, необходимый для достаточного подавления (не менее 42 дБ) частотно модулированной цветовой поднесущей при максимальном ее отклонении от частот покоя. Так как это отклонение в соответствии со стандартом на параметры сигнала SECAM может достигать порядка ±0,5 МГц, приходится расширять полосу максимального подавления режекторного фильтра до 1 МГц, а с учетом ограниченной крутизны спада частотной характеристики режекторного фильтра, полоса частот, на которой этот фильтр вносит заметные (более 1 дБ) искажения амплитудно-частотной характеристики (далее - АЧХ) канала яркости, оказывается еще шире и достигает 2,5 МГц. При этом результирующая полоса частот сигнала яркости существенно сокращается (на 2,5 МГц по сравнению со стандартным значением 6 МГц), что заметно снижает четкость изображения. Основная задача состоит в максимальном сохранении качества, то есть сохранении максимально возможной полосы частот сигналов яркости и цветности. Одновременно решается задача корректного декодирования с минимальными перекрестными помехами.Recently, the problem of transferring archived video materials recorded, as a rule, on obsolete models of tape recorders in a composite format, for example, in the SECAM standard, to other media in modern formats has become more and more urgent. Most modern standard converters use a broadband notch filter with fixed parameters to isolate the luminance signal from the original composite signal of the specified standard, which is necessary to sufficiently suppress (at least 42 dB) the frequency-modulated color subcarrier with its maximum deviation from the rest frequencies. Since this deviation in accordance with the standard for SECAM signal parameters can reach about ± 0.5 MHz, it is necessary to expand the band of maximum rejection filter rejection to 1 MHz, and taking into account the limited slope of the frequency response of the notch filter, the frequency band on which this filter introduces noticeable (more than 1 dB) distortion of the amplitude-frequency characteristic (hereinafter - the frequency response) of the brightness channel, it turns out even wider and reaches 2.5 MHz. At the same time, the resulting frequency band of the luminance signal is significantly reduced (by 2.5 MHz compared to the standard value of 6 MHz), which significantly reduces the clarity of the image. The main task is to preserve quality as much as possible, that is, to preserve the maximum possible frequency band of luminance and color signals. At the same time, the problem of correct decoding with minimal crosstalk is solved.

Из литературы (Хохлов Б.Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров // М.: Радио и связь, 1998. - С.251, 509.) известно устройство для декодирования сигнала СЕКАМ, в котором использован адаптивный режекторный фильтр, имеющий достаточно узкую (порядка 0,5 МГц) фиксированную полосу. Но для того, чтобы подавление сигнала цветовой поднесущей оставалось достаточным при любом возможном отклонении ее частоты, этот режекторный фильтр перестраивают по частоте так, что центральная частота режекции сигнала яркости совпадает с мгновенной частотой цветовой поднесущей. Преимуществом известного устройства является то, что за счет более узкой полосы режекции расширяется результирующая полоса частот сигнала яркости.From the literature (Khokhlov B.N. Decoding devices of color TVs // M .: Radio and communication, 1998. - P.251, 509.), a device for decoding a SECAM signal is known in which an adaptive notch filter is used that has a fairly narrow (of the order 0.5 MHz) fixed band. But in order for the suppression of the color subcarrier signal to remain sufficient for any possible deviation of its frequency, this notch filter is tuned in frequency so that the central frequency of the rejection of the luminance signal coincides with the instantaneous frequency of the color subcarrier. An advantage of the known device is that due to a narrower notch band, the resulting frequency band of the brightness signal is expanded.

Недостатком известного устройства является увеличение перекрестной помехи цветность - яркость при наличии резких насыщенных цветовых переходов в изображении. Отмеченное связано с тем, что эффективная ширина локального скользящего спектра частотно-модулированного сигнала цветности в указанном стандарте в области этих переходов может существенно превышать полосу узкополосного режектора.A disadvantage of the known device is the increase in crosstalk color - brightness in the presence of sharp saturated color transitions in the image. The aforementioned is due to the fact that the effective width of the local moving spectrum of the frequency-modulated color signal in this standard in the region of these transitions can significantly exceed the band of the narrow-band notch.

Целью заявляемого устройства является увеличение ширины спектра результирующего сигнала яркости при сохранении необходимой степени подавления сигнала цветности в области резких насыщенных цветовых переходов в исходном композитном сигнале.The purpose of the claimed device is to increase the width of the spectrum of the resulting luminance signal while maintaining the necessary degree of suppression of the color signal in the region of sharp saturated color transitions in the original composite signal.

Указанная цель достигается за счет использования адаптивного режекторного фильтра, имеющего два независимых регулируемых параметра: центральная частота режекции и ширина полосы режекции.This goal is achieved through the use of an adaptive notch filter having two independent adjustable parameters: the center frequency of the notch and the width of the notch band.

Центральная частота режекции, также как и в устройстве, принятом в качестве ближайшего аналога, должна совпадать с мгновенной частотой цветовой поднесущей входного сигнала. В качестве измерителя этой частоты можно использовать основной частотный детектор декодера, например, декодера SECAM.The center frequency of the notch, as well as in the device adopted as the closest analogue, must coincide with the instantaneous frequency of the color subcarrier of the input signal. As a meter of this frequency, you can use the main frequency detector of a decoder, for example, a SECAM decoder.

Ширину полосы режекции выбирают, учитывая компромисс между недостаточным подавлением спектра сигнала цветности и чрезмерным сокращением полосы сигнала яркости. Самым заметным артефактом при недостаточном подавлении спектра цветности The width of the notch band is selected, given the trade-off between insufficient suppression of the spectrum of the color signal and excessive reduction of the band of the luminance signal. The most noticeable artifact with insufficient color spectrum suppression

оказывается появление расцвеченных структур в непосредственной близости от насыщенных цветовых переходов на фоне практически полного подавления помех на протяженных насыщенных участках. Именно вблизи таких переходов приходится расширять полосу режекции и мириться с локальным сокращением полосы яркости, которое до некоторой степени маскируется окружающими насыщенными деталями. Субъективное ощущение четкости изображения связано с наличием многочисленных мелких ненасыщенных деталей, которые в основном сосредоточены в яркостной компоненте сигнала, и именно на таких деталях полоса режекции должна оставаться минимальной.it appears that colored structures appear in the immediate vicinity of saturated color transitions against the background of almost complete suppression of noise in extended saturated regions. It is near such transitions that you have to expand the notch band and put up with a local reduction in the brightness band, which is masked to some extent by the surrounding saturated details. The subjective feeling of image sharpness is due to the presence of numerous small unsaturated details, which are mainly concentrated in the luminance component of the signal, and it is on such details that the notch band should remain minimal.

Структурная схема цифрового декодирующего устройства, в котором реализована адаптивная схема фильтрации сигнала, приведена на рис.1.The block diagram of a digital decoding device in which an adaptive signal filtering scheme is implemented is shown in Fig. 1.

Цифровой композитный сигнал поступает параллельно на канал цветности и канал яркости. В канал цветности этого декодера входит блок коррекции высокочастотных предыскажений (КВП) (1), который за счет избирательной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), по существу, выделяет сигнал цветности из композитного сигнала. Последовательный, чередующийся через строку цветоразностный сигнал Dr/Db' с выхода частотного детектора (2) поступает на корректор низкочастотных предыскажений (КНП) (3), а затем на стандартную комбинацию блока задержки на строку (4) и коммутатора (5), на выходе которого происходит разделение на два цветоразностных сигнала (R-Y) и (B-Y).The digital composite signal is fed in parallel to the color channel and the luminance channel. The color channel of this decoder includes a high-frequency predistortion correction module (HIC) (1), which, due to the selective amplitude-frequency characteristic (AFC), essentially extracts a color signal from the composite signal. The serial color-difference signal Dr / Db 'alternating through the line from the output of the frequency detector (2) is fed to the low-frequency predistortion corrector (KNI) (3), and then to the standard combination of the delay unit to the line (4) and the switch (5), at the output which is divided into two color difference signals (RY) and (BY).

Описанная схема стандартного декодера обладает недостатком, который состоит в появлении дополнительного сдвига цветности на полстроки по вертикали из-за поочередной коммутации прямого и задержанного на строку сигналов.The described scheme of a standard decoder has a drawback, which consists in the appearance of an additional color shift by half a line vertically due to alternating switching of direct and delayed to a line of signals.

С учетом отмеченного в схему введены дополнительные вертикальные фильтры первого порядка, содержащие элементы задержки на строку (6 и 7) и сумматоры (8 и 9). Указанные фильтры дают дополнительный сдвиг цветности на полстроки вниз, а полный сдвиг по вертикали получается равным точно одной строке и может быть компенсирован дополнительной задержкой сигнала яркости на 1 строку.In view of the aforementioned, additional vertical first-order filters are introduced into the circuit, containing delay elements per line (6 and 7) and adders (8 and 9). These filters give an additional color shift half a line down, and the full vertical shift is exactly one line and can be compensated for by an additional delay of the luminance signal by 1 line.

Канал яркости содержит адаптивный режекторный фильтр (14), имеющий два управляющих входа. На вход управления центральной частотой режекции поступает сигнал Dr/Db' с выхода частотного детектора (2) канала цветности, прошедший низкочастотную фильтрацию в сглаживающем фильтре (10) с полосой пропускания порядка 0,35 МГц. Наличие такого фильтра существенно снижает влияние высокочастотных компонент сигнала яркости на точность измерения этой центральной частоты.The luminance channel contains an adaptive notch filter (14) having two control inputs. The dr / Db 'signal from the output of the frequency detector (2) of the color channel, which has passed low-pass filtering in a smoothing filter (10) with a passband of the order of 0.35 MHz, is received at the control input of the central frequency of the notch. The presence of such a filter significantly reduces the influence of high-frequency components of the luminance signal on the measurement accuracy of this center frequency.

Для определения ширины полосы режекции используется дифференциатор первого порядка (11), и последующие за ним вычислитель модуля (12) и сглаживающий фильтр (13). При появлении во входном сигнале резкого насыщенного цветового перехода на выходе дифференциатора возникает импульс, амплитуда которого пропорциональна первой производной от цветоразностного сигнала Dr/Db', а полярность зависит от конкретного цветового перехода. Вычислитель модуля приводит все импульсы к положительной полярности, и после сглаживания результирующий сигнал подается на второй вход адаптивного режекторного фильтра (14) и управляет шириной полосы режекции.To determine the width of the notch band, a first-order differentiator (11) is used, followed by a module calculator (12) and a smoothing filter (13). When a sharp saturated color transition occurs in the input signal, a different pulse arises at the output of the differentiator, the amplitude of which is proportional to the first derivative of the color-difference signal Dr / Db ', and the polarity depends on the specific color transition. The module calculator leads all pulses to positive polarity, and after smoothing the resulting signal is fed to the second input of the adaptive notch filter (14) and controls the bandwidth of the notch.

При работе адаптивного фильтра из-за различия центральных частот режекции в соседних строках может появиться полустрочная помеха в яркостном сигнале. Для ее подавления в схему введен дополнительный гребенчатый фильтр второго порядка, содержащий два элемента задержки (19 и 20) и сумматор с постоянными коэффициентами (21). Такой вертикальной фильтрации подвергается не весь сигнал яркости, а только его высокочастотные компоненты, выделенные фильтром верхних частот (16).When the adaptive filter is working, due to the difference in the center frequencies of the notch in the adjacent lines, a half-line interference in the luminance signal may appear. To suppress it, an additional second-order comb filter is introduced into the circuit, containing two delay elements (19 and 20) and an adder with constant coefficients (21). Such a vertical filtering does not undergo the entire luminance signal, but only its high-frequency components isolated by a high-pass filter (16).

Фильтр нижних частот (15) выделяет низкочастотную часть спектра сигнала яркости Yнч, которая проходит через блок компенсирующей задержки на строку (17) и не подвержена вертикальной фильтрации. Высокочастотная часть спектра яркости после прохождения через гребенчатый фильтр восстанавливает на выходном сумматоре (22) спектр The low-pass filter (15) selects the low-frequency part of the spectrum of the luminance signal Ynch, which passes through the compensating delay unit to line (17) and is not subject to vertical filtering. The high-frequency part of the brightness spectrum after passing through the comb filter restores the spectrum at the output adder (22)

сигнала яркости до исходного. Общая задержка сигнала в канале яркости за счет наличия вертикального фильтра равна одной строке и, таким образом, точно совпадает с задержкой канала цветности.signal brightness to the original. The total signal delay in the luminance channel due to the presence of a vertical filter is equal to one line and, thus, exactly coincides with the delay of the color channel.

Еще одной проблемой, связанной с использованием режекторного фильтра, является появление паразитной колебательности в импульсной характеристике канала яркости из-за высокой крутизны спада и подъема АЧХ (порядка 60 дБ/МГц) в области частот режекции.Another problem associated with the use of a notch filter is the appearance of spurious oscillations in the impulse response of the luminance channel due to the high steepness of the decrease and rise in frequency response (of the order of 60 dB / MHz) in the frequency domain of the notch.

Именно поэтому в канал яркости декодера добавлен блок подавления колебательности (18), который включен непосредственно перед гребенчатым фильтром и воздействует только на высокочастотную часть спектра сигнала яркости. Этот блок имеет нелинейную амплитудную характеристику (рис.2), которой соответствует зона нечувствительности с двумя управляемыми симметричными порогами L1 и L2 (L2=-L1). Управление этими порогами должно быть таким, чтобы паразитные колебания оставались в зоне нечувствительности и, таким образом, не проходили на выход устройства. Так как амплитуда паразитных колебаний пропорциональна амплитуде входного видеосигнала (реально составляет несколько процентов от входного сигнала), в этом блоке производится измерение амплитуды входного сигнала и полученное значение управляет порогами. Кроме того, этот блок способствует дополнительному подавлению спектра сигнала цветности, а также повышению отношения сигнал/шум в высокочастотной части спектра сигнала яркости.That is why an oscillation suppression unit (18) has been added to the brightness channel of the decoder, which is turned on immediately before the comb filter and affects only the high-frequency part of the spectrum of the brightness signal. This block has a non-linear amplitude characteristic (Fig. 2), which corresponds to a deadband with two controlled symmetrical thresholds L1 and L2 (L2 = -L1). The control of these thresholds should be such that spurious oscillations remain in the dead zone and, thus, do not pass to the output of the device. Since the amplitude of spurious oscillations is proportional to the amplitude of the input video signal (actually amounts to several percent of the input signal), this block measures the amplitude of the input signal and the resulting value controls the thresholds. In addition, this unit contributes to the additional suppression of the spectrum of the color signal, as well as increasing the signal-to-noise ratio in the high-frequency part of the spectrum of the luminance signal.

Claims

A decoding device comprising a high-frequency predistortion correction unit, a frequency detector, a low-frequency predistortion correction unit, a line delay unit and a switch, characterized in that, in order to expand the luminance signal band for a given degree of suppression of the color signal spectrum, it further comprises a notch filter with two control inputs, one of which is connected through a low-pass filter to the output of the frequency detector, and the second input is connected to the output of the same frequency detector through d a preferentiator, a module calculator and a low-pass filter, and in addition, comb vertical filters consisting of delay units per line and adders are additionally introduced into the color channel, and low and high frequency filters, an oscillation suppression unit, a comb vertical filter are introduced into the luminance channel second order, consisting of delay units per line and adder, as well as the output adder of the brightness channel.