SU1107319A1 - Устройство дл сжати цифровых телевизионных сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого  вл етс  входом устройства , блок сравнени , блок выбора передаваемого символа и блок кодировани , блок установки опорного уровн  и формирователь кода синхронизации , последовательно включенные между входом аналого-цифрового преобразовател  и вторым входом блока кодировани , а также последовательно соединенные первый блок управлени  пам тью, первый вход которого соединен с выходом блока выбора передаваемого символа, и первый блок пам ти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока управлени  пам тью, причем выход блока установки опорного уровн  соединен с входом сброса первого блока пам ти, отличающеес  тем, что, с целью повышени  четкости восстанавливаемого изображени  при сохранении заданного коэффициента сжати , в него введены второй блок управлени  пам тью, второй блок пам ти и блок формировани  предсказанного значени  кода, включенные последовательно между вьрсодом блока выбора передаваемого символа и вторым вхо (Л дом блока сравнени , причем выход блока установки опорного уровн  соединен с входом сброса второго блока пам ти, второй выход второго в блока пам ти соединен с вторым входом второго блока управлени  пам тью, выход блока формировани  предсказанэ vj ного значени  кода соединен с вторыми входа ш первого и второго блоков :о ;о пам ти, а вторсда вход - с вторым выходом первого блока пам ти.

Description

i1 Изобретение относитс  к системам передачи информации и может использоватьс  при передаче телевизионных изображений в замкнутых телевизионных системах, а также дл  телеграфнуй св зи в ycTpoHctfeax с преобразованием кода внутри передатчика. Известно устройство дл  передачи цифровых сигналов, содержащее последовательно соединенные аналого-цифро вой преобразователь (АЦП) блок сравнени , блок выбора передаваемого сим вола и блок кодировани , блок управлени  пам тью и регистр пам ти, вклю ченные последовательно между выходом блока выбора передаваемого символа и вторым входом блока сравнени , а также блок определени  уровн , выход которого соединен с вторым входом блока кодировани , причем выход АЦП соединен соответственно с вторым входом блока управлени  пам тью и пе вым входом блока определени  уровн , второй вход которого соединен с выхо дом блока выбора передаваемого симво ла. В устройстве блок сравнени  определ ет , в каком из разр дов кода про изошло изменение по сравнению с состо нием разр дов кода предыдущего отсчета и передает оту информацию на вход блока выбора передаваемого символа, который выбирает изменение в старшем разр де, несущее максималь ную информацию об изменении  ркости телевизионного изображени . Номера разр дов, в которых произошли измене ни , кодируютс  блоком кодировани  и передаютс  в канал св зи. Блок управлени  пам тью устанавливает тригг ры блока пам ти в соответствии со следующим правилом: состо ние триг гера старшего из изменившегос  разр  да изменитс  на противоположное, истинное состо ние, а триггеры последующих младших разр дов кода будут переведены в состо ние, противоположное новому состо нию триггера старщего из изменивщихс  разр дов. В дальнейшем така  операци  называет с  Алгоритм 1. В таком устройстве при восьмиразр дном исходном коде может быть достигнуто сжатие до 4 бит на отсчет. при этом один бит информации служит дл  передачи знака.прошедшего изменени , а 3 бита информации служат 92 дл  передачи информации о номерах изменившихс  разр дов til. Недостатками устройства  вл ютс  большое количество передаваемой информации - А бита на отсчет и потер  четкости восстанавливаемых изображений , обусловленна  зат гиванием фронтов при передаче больших перепадов сигнала. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  сжати  цифровых телевизионных сигналов, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь , вход которого  вл етс  входом устройства, блок сравнени , блок выбора передаваемого символа и блок кодировани , блок установки опорного уровн  и формирователь кода синхронизации, последовательно включенные между входом аналого-цифрового преобразовател  и вторым входом блока кодировани , а также последовательно соединенные первый блок управлени  пам тью, первьй вход которого соединен с выходом блока выбора передаваемого символа, и первый блок пам ти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока управлени  пам тью, причем вьпсод блока установки опорного уровн  соединен с входом сброса первого блока пам ти. Устройство передает в канал св зи сигнал, несущий информацию о номерах изменивщихс  разр дов кода отсчета цифрового телевизионного сигнала по отношению к предыдущему отсчету. С учетом свойств наблюдател  и статистики сигналов телевизионных изображений такую информацию можно передавать в сокращенном алфавите, достига  сжати  информации . Цифровой телевизионный сигнал с выходов аналого-цифрового преобразовател  поступает на блок сравнени , на вторые входы которого подан код предыдущего отсчета, обработанного по алгоритму 1. Результат сравнени  подаетс  в блок выбора передаваемого символа, который в соответствии с выбранным алгоритмом 1 выбирает изменение, подлежащее кодированию . При восьмиразр дном коде отсчета и трехбитном варианте сжати  выбираетс  старший из изменившихс  разр дов, и в блоке кодировани  этому 31 изменению присваиваетс  соответствую ща  трехразр дна  кодова  комбинаци . В этом устройстве достигнут более высокий коэффициент сжати  за счет исключени  необходимости передачи знака происшедшего изменени  символа разр да кода, поскольку в моменты прихода синхроимпульсов производитс  обнуление блока пам ти, а все дальнейшие изменени  символов разр дов кода передаютс  относительно моментов синхронизации L2. Недостатком устройства  вл етс  потер  четкости восстанавливаемых изображений, свойственна  обработке цифровых видеосигналов согласно алгоритма 1. В системах сжати  теле визионной информации к потере четкос ти приводит определенна  обработка сигналов, проводима  на передающей стороне с целью сжати . Алгоритм 1 ил.пюстрируетс  в таблице примером преобразовани  цифрового сигнала с уровн  8 на уровень 19. Как видно процесс перехода с уровн  8 на уровень 19 удлин етс  до 3-х отсчетов, причем обработанному (сжатому) по алгоритму 1 сигналу присущи недоработка перепадов, апериодический характер приближени  к истинному значению кода, что и приводит к ухуд шению четкости. Цель изобретени  - повышение четкости восстанавливаемого изображени  при сохранении заданного коэ(5)фициент сжати , Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  сжати  цифровы телевизионных сигналов, содержащее последовательно соединенные аналого цифровой преобразователь, вход кото рого  вл етс  входом устройства, блок сравнени , блок выбора передаваемого символа и блок кодировани , блок установки опорного уровн  и фо мирователь кода синхронизации, посл довательно включенные между входом аналого-цифрового преобразовател  и вторым входом блока кодировани , а также последовательно соединенные первый блок управлени  пам тью, пер вый вход которого соединен с выходо блока выбора передаваемого символа, и первый блок пам ти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока управлени  пам тью, причем выход блока установки опорно уровн  соединен с входом сброса пер 94 вого блока пам ти, введены второй блок управлени  пам тью, второй блок пам ти и блок формировани  предсказанного значени  кода, включенные последовательно между выходом блока выбора передаваемого символа и вторым входом блока сравнени , причем выход блока установки опорного уровн  соединен с входом сброса второго блока пам ти, второй выход второго блока пам ти соединен с вторым входом второго блока управлени  пам тью, выход блока формировани  предсказанного значени  кода соединен с вторыми входами первого и второго блоков пам ти, а второй вход - с вторым выходом первого блока пам ти. Введение второго блока управлени , второго блока пам ти, блока формировани  предсказанного значени  кода и соответствую дих св зей позвол ет повысить четкость восстанавливаемых изображений за счет ускорени  пере-, дачи резких перепадов телевизионных сигналов. Положительный эффект достигаетс  тем, что в качестве предсказанного значени  кода i--ro отсчета сигнала дл  сравнени  с кодом текущего (г+О-го отсчета сигнала выбираетс  среднее арифметическое двух кодов, полученных в результате одновременной обработки кода отсчета согласно алгоритмов 1 и 2. Суть алгоритма 2 заключаетс .в сл следующем. Во втором блоке пам ти и втором блоке управлени  пам тью осуществл етс  обработка цифровых сигналов по правилуз старший из изменившихс  разр дов кода данного отсчета по отношению к предыдущему переводитс  в новое истинное значение, а разр ды, младше старшего из изменившихс , перевод тс  в состо ни , противоположные своим предыдущим, т.е. инвертируютс . Действие алгорит. ма 2 при малых изменени х сигнала эквивалентно действию алгоритма 1. .При больших изменени х сигнала действие алгоритма 2 существенно отличаетс  от алгоритма 1; поскольку; дл  алгоритма 2 характерна резка  передача больших изменений и в р де случаев возникает ситуаци , когда скачок, передаваемый за первый отсчет , превьш1ает истинное значение, а приближение к истинному значению носит колебательный характер. В таблице представлены алгоритмы..

Импульсно-кодова 

Алгоритм 1 модул ци 

Алгоритм 2

-10011 00100- -10000 -10010- 10011

8

19 Таким образом, если алгоритму 1 присущ апериодический характер приближени  к истинному значению кода сигнала и отрицательна  ошибка (недоработка перепадов), то алгоритму 2 - колебательный характер приближени  и по вление ошибок двух законов. На изображении, восстановленном после обработки по алгоритму 2, вследствие указанного эффекта заметны повторы Тсонтуров и искусственное подчеркивание контуров. Осуществл ема  в предлагаемом устройстве обработка кодов согласно алгоритма .е. вычисление среднего арифметического кодов, полученных обработкой по алгоритмам 1 и 2, обеспечивает более высокое качество восстановлени  изображени . Лучше , чем при алгоритме 1, передаютс  резкие перепады сигнала, поскольку добавку создает обработанное по алгоритму 2 слагаемое. Вместе с тем значительно ослаблены выбросы, что обусловлено слагаемым, полученным по алгоритму 1, дл  которого характерна недоработка резких перепадо Указанные свойства позвол ют повысить четкость восстанавливаемых изображений при сохранении остальных характеристик устройства. I На чертеже представлена структурна  электрическа  схема устройст дл  сжати  цифровых телевизионных сигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 сравнени , блок 3 выбора передаваемого символа, блок 4 кодировани  первый блок 5 управлени  пам тью, первьй блок 6 пам ти, блок 7 уставов ки опорного уровн , формирователь 8кода синхронизации, второй блок 9управлени  пам тью, второй блок

16 18

23 19

19 8

16 00100-10111-10000 --10011 iO пам ти и блок 11 формировани  предсказанного значени  кода. Устройство работает следующим образом . Входной аналоговьй сигнал поступа ет одновременно на входы аналогоцифрового преобразовател  1 и блока 7 установки опорного уровн . Селектор блока 1 выдел ет из аналогового телевизионного сигнала строчные и кадровые синхроимпульсы, которые используютс  дл  установки в нулевое состо ние первого и второго 10 блоков пам ти и дл  управлени  формирователем 8. Параллельный восьмиразр дный код с выходов АЦП 1 поступает на первые входы блока 2 сравнени , на вторые входы которого поступает с выхода блока 11 параллельный восьмиразр дный код предьщущего отсчета, обработанный согласно алгоритму 3. При несовпадении одноименных разр дов кодов на соответствующих выходах блока 2 по вл ютс  сигналы логические 1, причем в каждом изменившемс  разр де сигналы по вл ютс  на одном из двух выходов в зависимости от того, какое произошло изменение в (1+1)-ом отсчете по отношению к обработанному ч.-ому отсчету: переход от О к 1 или от 1 к О. В блоке 3 выбора передаваемого символа выбираютс  сигналы, принадлежащие самому старшему из изменившихс  разр дов, остальные сигналы запрещаютс . Таким образом, на выходах блока 3 выбора передаваемого символа сигнал логическа  1 существует только на одном из выходов, соответствующих старшему из изменившихс  разр дов кода. С выхода блока 3 сигналы поступают на первые входы блока 4 кодированных и на первые входы первого 5 и второго 9 блоков управлени  пам тью. В первом блоке 5 управлени  пам тью проводитс  подготовка к обработке кода отсчета хран щегос  в первом блоке 6 пам ти , по алгоритму 1. Дл  этого сигнал , соответствующий переходу данного разр да кода из О в 1, направл етс  на вход триггера данного разр да регистра первого бл ка 6 пам ти и на Р, входы триггеров разр дов младше данного, если пришел сигнал перехода из 1 в О, то он направл етс  на (, вход данного разр да и S входы всех триггеров младших р.озр дов. Триггеры регистра первого блока 6 пам ти , таким образом, устанавливаютс  в состо ни , соответствующие обработке по алгоритму 1. Во втором бло ке 9 производитс  подготовка к обработке кода отсчета, хран щегос  во втором блоке 10 пам ти, по алгор му 2. Дл  этого сигнал, соответствую щий переходу данного разр да кода из О в 1, направл етс  на S вход триггера данного разр да регис ра второго блока 10 пам ти, а сигнал соответствующий переходу из 1 в О - на Я. вход триггера данного разр да. Кроме того, любой из сигна лов изменени  данного разр да кода направл етс  во втором блоке 9 упра лени  пам тью на С входы триггеров всех разр дов регистра второго блока 10 пам ти, младше данного. Таким образом, производитс  обработка кода отсчета, хран щегос  во втором блоке 10 пам ти, согласно алгоритну 2, т.е. данный разр д принимает новое истинное значение, а все млад шие разр ды кода инвертируютс . Коды , полученные в первом 6 и втором 10 блоках пам ти, подаютс  на входы блока 11. На дев ти выходах , включа  выход переноса в старший разр д, возникает код суммы код двух отсчетов. За код полусуммы принимаетс  код, записанный в восьм старших разр дах, а младший разр д отбрасываетс . Полученный код полусуммы переписываетс  в первый блок пам ти и во второй блок 10 пам ти. 11 8 что необходимо дл  подготовки к проведению обработки кодов в следующем отсчете цифрового телевизионного сигнала. Положительные импульсы с выхода блока 7 установки опорного уровн  соответствуют логическим единицам и поступают на R. входы триггеров регистров первого 6 и второго 10 блоков пам ти и перевод т их в нулевое состо ние в моменты по влени  строчных и кадровых синхроимпульсов. Сброс первого 6 и второго 10 блоков пам ти в нулевое состо ние в моменты гашени  телевизионного сигнала как на передающей, так и на приемной сторонах цифровой телевизионной системы, позвол ет однозначно описывать цифровые сигналы информацией о передаче изменений символов разр дов кода. Сигналы с выхода блока 7 поступают также на вход формировател  8, который вырабатывает специальный код синхронизации Кодова  комбинаци , не встречающа с  при передаче цифрового видеосигнала. Кодова  комбинаци  сихронизации замен етс  с кодами цифрового сжатого видеосигнала в блоке 4 кодировани . Здесь на приход щий сигнал Унитарный код вырабатываетс  трехразр дный двоичный код, обозначающий изменение символа в определенном разр де кода. В блоке 4 кодировани  может быть получен как параллельный , так и последовательный двоичный код дл  передачи в канал св зи. Таким образом, введение новых блоков и св зей, позволивших производить обработку цифровых видеосигналов по алгоритму 3 в предлагаемом устройстве обеспечивает повышение такого качественного показател  телевизионной системы, как четкость. Четкость восстанавливаемых изображений зависит от способности устройств, вход щих в состав телевизионной системы , передавать мелкие детали изображений и резкие перепады  ркости при прочих равных услови х. Осуществление в устройстве дл  сжати  обрабоки телевизионных сигналов цифровых сигналов по алгоритму 3 улучшает указанные характеристики.

о

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, блок сравнения, блок выбора передаваемого символа и блок кодирования, блок устансвки опорного уровня и формирователь кода синхронизации, последовательно включенные между входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блока кодирования, а также последовательно соединенные первый блок управления памятью, первый вход которого соединен с выходом блока выбора передаваемого символа, и первый блок памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока управления памятью, причем выход блока установки опорного уровня соединен с входом сброса первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения четкости восстанавливаемого изображения при сохранении заданного коэффициента сжатия, в него введены второй блок управления памятью, второй блок памяти и блок формирования предсказанного значения кода, включенные последовательно между вьрсодом блока выбора передаваемого символа и вторым входом блока сравнения, причем выход Г блока установки опорного уровня соединен с входом сброса второго блока памяти, второй выход второго блока памяти соединен с вторым входом второго блока управления памятью, выход блока формирования предсказанного значения кода соединен с вторыми входами первого и второго блоков памяти, а второй вход - с вторым выходом первого блока памяти.

   SU п,.1107319