SU1569990A1

SU1569990A1 - Кодер телевизионного сигнала

Info

Publication number: SU1569990A1
Application number: SU884484856A
Authority: SU
Inventors: Сергей Анатольевич Куликов
Original assignee: Предприятие П/Я А-1772
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-06-07

Abstract

Изобретение относитс к технике св зи и вычислительной технике. Его использование позвол ет повысить информативность за счет исключени структурной избыточности кодируемого сигнала. Кодер содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 пам ти, блок 3 умножени , сумматоры 4, 6, блок 5 инвертировани , сумматор 7 модулей, квантователь 8, дешифратор 9, блок 10 коммутации и блок 11 кодировани . Благодар введению преобразователей 12 - 14 кодов обеспечиваетс полное исключение структурной избыточности дл групп из 2^.2 элементов кодируемого изображени . 2 табл., 4 ил.

Description

П 01 Го п LI oj о ij

Матрица (I) знаков соответствует 55наклонным контурам, а матрицы (XIV) и

группам с а 0, матрицы (II) и (III)(XV) принадлежат наклонным одноэлегоризонтальным , матрицы (IV) и (V) -ментным лини м. Веро тности горизонвертикальным , матрицы (VI) - (XIII) -тальных и вертикальных контуров при (IV)

(V)

1 Н1 Ч

О 1J О OJ

(IX)

(X)

-1 01 Го 11

LO ij 1 о

(XIV)

(XV)

мерно одинаковы и существенно превышают веро тность наклонных контуров и наклонных линий. Эксперименты показывают , что исключение наклонных контуров и линий путем обнулени кода а дл этих групп практически не приводит к ухудшению качества кодированных изображений

В последние годы дл улучшени качества изображений широко используют- |С так называемые FIR-фильтры, в которых ограничиваетс полоса пространственных частот в диагональном направлении . Это возможно из-за того, что зрение человека вл етс анизотропным оно менее остро в диагональном направлении . Исключение с 6 по 14 структуры S по сути также вл етс анизотропной фильтрацией (FIR-фильтрацией) ТВ-изображений„

В выходном восьмиразр дном кодовом слове 56 кодовых комбинаций отвод тс на кодирование групп с аа О,

т.во на а - с 1 по 56-ю. Комбинации с 57-й по 106-ю отвод тс на группы с матрицей (II) знаков, с 107-й по 156-ю - с S матрицей (III), с 157-й по 206-ю - с S матрицей (IV) и с 207-й по 256-ю с матрицей (V) знакбв номер, т.е. на каждый контур из четырех возможных типов отводитс по 50 кодовых комбинаций.

Дл того, чтобы предотвратить по вление ложных контуров на монохромных изображени х, обычно требуетс 50 и более уровней квантовани х {. Из-за значительной межэлементной коррел ции статистика а( близка к статистике х-, поэтому оказываетс , что дл а , также достаточно 50 уровней нелинейного квантовани

Дл каждого из четырех передаваемых контуров число единиц кода S равно 2, т0е. р 2. И дл каждого контура возможные значени аг лежат в пределах треугольника допустимых кодовых комбинаций (фиг. 2)„

Дл каждого ат значение аг лежит в пределах (0, (п-р)-а,) при а ,6128 или (0, (255 - а,)-р) при а, 128. В предлагаемом кодере реализовано совместное кодирование а 1 и аа: дл каждого контура значени а, и &г выбираютс из треугольника допустимых значений.

Если дл групп с а г 0 на а , отводитс 56 кодовых .комбинаций, то при а л 0 на две переменные а1 и а л отводитс 50 кодовых комбинаций. Таким

9990

10

5

образом, дл групп с а2 ф 0 и вертикальным или горизонтальным контуром число комбинаций уменьшаетс . Это оказываетс возможным из-за маскирующих свойств контуров. Эксперименты показывают, что сжатие потока видео- данных в четыре раза по изложенному алгоритму практически не приводит к ухудшению качества изображений.

Блок 2 пам ти может быть выполнен (фиго 3) на буферном регистре 15, адресном счетчике 16Л оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 17 и регистре 18 сдвига.

Блок 3 служит дл умножени каждого элемента х

на величину - и мо- п

жет быть реализован как на ППЗУ, так и на буферных регистрах и сумматорах.

Сумматор 7 модулей осуществл ет вычисление

1 S7 х;

а.

0

5

i

а также матрицы S знаков каждой из п сумм вида d; х. - а1.

Квантователь 8 содержит (фиг. 4) преобразователь 19 кодов и первый 20 и второй 21 блоки задержки, первые 22 и вторые 23 входы и первые-третьи выходы 24-26.

Блок 11 кодировани служит дл преобразовани параллельного кода в последовательный .

На первые входы дешифратора 9 поступает код S (4 разр да), на вторые - код аг (3 разр да), а считываетс один разр до Этот разр д равен нулю, когда код аг равен 000 или когда на входе блока 9 присутствует одна из 12 кодовых комбинаций S 0000, 0001, 0010, 0100, 0101, 0111, 1000, 1010, 1011, 1101, 1110, 1111.

Если на управл ющий вход блока 1,0 коммутации подаетс ноль, то к выходам блока 10 подключаетс код с выходов второго преобразовател 13 кодов.

Третий преобразователь 14 кодов выполнен в соответствии с табл. 1 (на 0 ППЗУ).

В табл. 1 выходной код определен только дл четырех из 16 кодовых комбинаций входного кода. Эти четыре ко- довые комбинации соответствуют двум горизонтальным и двум вертикальным кодируемым контурам. В определении других двенадцати кодовых слов нет необходимости, так как дл других

5

0

5

структур S, соответствующих наклонным контурам и лини м, код а обнул етс и к выходу блока 10 подключено кодовое слово с выходов второго преобразовател 13. В данном преобразователе содержатс кодовые комбинации, соответствующие равно ркостным кодируемым группам. Кодовые комбинации,соответствующие группам с вертикальным или горизонтальным контуром, хран тс в преобразователе 12 кодов, который может быть выполнен на ППЗУ по таблице., перекодировани , приведенной-в табл.2.

На вход преобразовател 13 посту- 1 пает семиразр дный код а (128 кодовых комбинаций)3 а считываетс восьмиразр дный код В. При этом на выходе преобразовател 13 могут быть только 56 кодовых комбинаций из 256 воз- 2 можных . комбинации, соответствующие числам от 0 до 55 включительно, т.е. от (00000000) до (00110111). Значени а и В св заны следующей функциональной зависимостью:

при

419;

+20, при а 19,

где Јх - цела часть числа х,

т,е, алгоритм нелинейного квантовани

а представл ет собой грубую аппроксимацию логарифмической функции: наиболее точно восстанавливаютс малые значени а,

V

При этом дл а1 $ 19

/ровни квантовани а, и В совпадают, а при а 7 19 каждые три соседних

представл ютВыбор логарифмической функуровн квантовани - одним

ции целесообразен, поскольку согласуетс с классическим психофизическим законом Вебера-Фехнера

50

На вход первого преобразовател 12 поступают четыре старших разр да а, три старших разр да аг и два разр да е выхода преобразовател 14 - итого дев ть разр дов. Дев тиразр дный код преобразуетс в восьмиразр дный. При этом на выходе преобразовател 12 могут быть только 200 комбинаций из 256 возможных: комбинации, соответствующие числам от 56 до 255 включитель- но, т.е. от (OOJ11000) до (11111111) . 55 В табл. 2 дл S 007 (с выходов преобразовател 14) приведены возможные пары значений а1 и аг по входу

45

и п тьдес т (i 1,50) кодовых комбинаций по выходу, которые соответствуют числам F(i) от 56 до 105. Дл S 01 и i-й пары (а1, 2) на выходе преобразовател 12 формируетс комбинаци , соответствующа числу V (i)- F(i) + 50, дл § - 10 - F(i) - F(i) + 100 и дл S С11 - F Ш F(i) + 150. В преобразователе 19 кодов квантовател 8 производитс грубое равномерное квантование восьмиразр дного кода &i в трехразр дньй а

по правилу а

Г 1 I 32 J5 0

0

5

55 Кодер ТВ-сигнала изображени работает следующим образом. В АЦП 1 аналоговый сигнал монохромного изображени подвергаетс дискретизации с частотой Јт 12 МГц и квантованию на 256 уровней. Восьмиразр дные элементы х. цифрового ТВ- сигнала с выходов АЦП 1 поступают в блок 2 пам ти. Имеющийс в этом блоке 2 регистр 15 необходим дл выравнивани разр дов с выхода АЦП 1. В блоке 2 производитс задержка ТВ-сигнала на поле, при этом в ОЗУ 11 запоминаютс нечетные пол . Элементы чет- (ных полей минуют ОЗУ 11 и подаютс на

гшрвые информационные входы регистра 18, на вторые информационные входы которого подаютс элементы нечетного (Пол с выходов ОЗУ 17. В регистре 18 производитс формирование кодируемой группы из четырех элементов х ., х.

,. -Ј., х г прихз x,j, причем элементы х., надлежат строке нечетного пол , а элементы х3, х4 - соответствующей строке четного пол 0 Все четыре элементы х. с выхода блока 2 в блок ра 6.

В блоке 3 каждый элемент х умно- 45 жаетс на 1/4 и результат каждого ум i - .w«. .w ви НОСТуПсИОТ

3 и на вторые входы суммато

ножени подаетс в сумматор 4, где

4- j производитс вычисление а 2. (г х ).

1 4 i

Семиразр дный код а, (без младшего разр да) подаетс в блок 5 инвертировани и в квантователь 8. После инвертировани код а, поступает в сумматор 6, где осуществл етс вычисление четырех разностей (х .-а ,) , которые передаютс в сумматор 1 модулей, где производитс вычисление

1г -

Iх-,

и формирование матрицы знаков S из знаков разностей (х а,)« В квантователь 8 поступает на входы 23 семиразр дный код а.., а на входы 22-четырехразр дный S и восьмиразр дный а . Коэффициент аг в квантователе 8 подвергаетс равномерному грубому квантова- нию по правилу а2 fa2/32 i а переменные а. и S задерживаютс на врем квантовани а,. Разр дность а

т.е. информативной В кодере за счет векторного квантовани а, а2, S удаетс полностью исключить структурную избыточность переменных a., a-, S. Благодар этому четырехкратное сжатие потока видеоданных получено дл размера группы 2x2, дл которого сведены к минимуму потери качества кодированных изображений

10

И

Claims

Формула изобретени Кодер телевизионного сигнала, соЗ .Л i aOЈS/l llSV. -U «-4. - } 1.

S на выходах квантовател 8 равны 7, 3 и 4 соответственно. Коды а4 и S поступают с выходов 26 и 24 квантовател 8 в дешифратор 9, сигнал на выходе ко- держащий аналого-цифровой преобразсв торого равен единице, когда 0 и S равна одной из четырех комбинаций: 0011, 0110, 1001, 1100. Этот сигнал вл етс управл ющим дл блоков 10 коммутации, на одни входы которого 20 подаетс восьмиразр дный код с выходов преобразовател 13, а на другие - восьмиразр дный код с выходов преобразовател 12. В преобразователе 13

тель, вход которого вл етс входом кодера, первый сумматор, первые выходы которого череч блок инвертирование соединены с соответствующими первыми входами второго сумматора, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора модулей, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами квантовател , выходы

осуществл етс грубое нелинейное кван-25 аналого-цифрового преобразовател

тование а1 дл групп с аг 0, по закону s

11

при а 19;

+20 при а 19

0 отводитс 56 ко

На а1 при а г довых комбинаций, В восьмиразр дном итоговом кодовом слове им соответст- вуют комбинации с (00000000) по

(00110111). Комбинаци из этого множества подключаетс к выходам блока 10, если управл ющий сигнал равен нулю . В преобразователе 12 хран тс ко- довые комбинации с (00111000) по (11111111), соответствующие кодируемым группам с а 2 0 и вертикальным или горизонтальным контурам. На каждый из четырех возможных контуров (но мера их задаютс с помощью преобразовател 14) отводитс 50 кодовых комбинаций , которые формируютс в соответствии с табл. 2 о

Полученное итоговое слово кодируе- мой группы с выходов блока 10 в параллельном коде подаетс на входы блока 11 кодировани , где сворачиваетс в последовательный код и поступает в цифровой канал св зи..

Кажда из 256 комбинаций, отводимой на группу, вл етс разрешенной,

990Ю

т.е. информативной В кодере за счет векторного квантовани а, а2, S удаетс полностью исключить структурную избыточность переменных a., a-, S. Благодар этому четырехкратное сжатие потока видеоданных получено дл размера группы 2x2, дл которого сведены к минимуму потери качества кодированных изображений

10

Формула изобретени Кодер телевизионного сигнала, содержащий аналого-цифровой преобразсв

держащий аналого-цифровой преобразсв

тель, вход которого вл етс входом кодера, первый сумматор, первые выходы которого череч блок инвертирование соединены с соответствующими первыми входами второго сумматора, выходы которого подключены к соответствующим входам сумматора модулей, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами квантовател , выходы

0

5

0 5

0 5

подключены к входам блока пам ти, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами второго сумматора и входами блока умножени , выходы которого додключены к соответствующим входам первого сумматора, вторые выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами квантовател , первые выходы которого подключены к первым входам дешифратора, выход которого соединен с управл ющим входом блока коммутации, выходы которого подключены к соответствующим входам блока кодировани , выход которого вл етс выходом кодера, отличающийс тем, что, с целью повышени информативности за счеУ исключени структурной избыточности кодируемого сигнала, в кодер введены первый - третий преобразователи кодов , вторые выходы квантовател соединены с первыми входами первого и входами второго преобразователей кодов , выходы которых подключены к первым и вторым информационным входам блока коммутации, третьи выходы квантовател соединены с вторыми входами дешифратора и первого преобразовател кодов, входы и выходы третьего преобразовател кодов подключены соответственно к первым выходам квантовател и третьим входам первого преобразовател кодов.

11

156999012

Таблица 1

56

33

Таблица 2

88

,3 156999014

Продолжение табл. 2

Примечание. Если кодова комбинаци на выходе блока 12 отводитс

на несколько кодируемых пар (а,,а2), то в колонках ач и аг приведены значени at и а2, которые приписываютс декодируемой группе с этой комбинацией.

°ima

255 Фиг .З