SU1481900A2 - Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и технике св зи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости кодера . Кодер содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 пам ти, блок 3 умножителей, сумматоры 4, 6, инвертор 5, сумматор 7 модулей, квантователь 8, узел 9 внесени  кода коррекции, состо щий из блоков 10, 12 задержки, генератора 11 контрольных символов, дешифратора 13 и коммутатора 14, и блок 15 кодировани . Благодар  введению преобразовател  16 позиционного кода в статически согласованный полный код улучшаетс  защита наиболее веро тных кодовых комбинаций. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и технике св зи и может быть использовано в цифровых телевизионных системах и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт.св. № 1290530.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости кодера.

На чертеже приведена блок-схема кодера.

Дифференциальный импульсный кодер телевизионного ТВ сигнала со- ,держит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2 пам ти, блок 3 умножителей, сумматор 4, инвертор 5, второй сумматор 6, сумматор 7 модулей ,, квантователь 8, узел 9 внесени  кода коррекции, состо щий из первого блока 10 задержки, генератра П кон- трольных символов, второго блока 12 задержки, дешифратора 13 и коммутатора 14, блок 15 кодировани  и преобразователь 16 позиционного кода в статистически согласованный полный , код,выполненный например- на программируемом ПЗУ.

В АЦП исходный аналоговый сигнал преобразуетс  в цифровой поток. Затем цифровое телевизионное изображе- ние разбиваетс  на группы по п элементов в группе. Дл  каждой кодируемой группы вычисл ютс  три переменные; средн    ркость элементов х; группы

1

, - L Т. п А- ,

полусумма модулей отклонений x-t от а

а

1 2

л

1| ; - ,

матрица знаков отклонений х; от a, i Г 1, если х; s а;;

s - |хн

I 0, если х; а;.

Эти три переменные передаютс  вместе исходных п элементов группы (4 п Ј. 16). За счет этого, а также грубого кодировани  высоко-частотной составл ющей а2 достигаетс  сжатие цифрового потокаt Как показывают многочисленные эксперименты, качество ТВ-изображений после кодировани  практически не ухудшаетс . Коэффициент сжати  потока зависит в первую очередь от числа одновременно кодируемых элементов. В конкретном варианте кодера кодируемые элементы

0

5 0 5

0 5

0

5

0

5восьмиразр дные , . При этом а1 , а2, S кодируютс  соответственно семи- , п ти-, и четырехразр дными кодами . Таким образом, вместо исходных 32 разр дов, отводимых на группу, в канал считываютс  16 разр дов, т.е. устройство позвол ет сократить цифровой поток видеоданных в 2 раза.

На приемной стороне по прин тым а,аг и S  ркость 1-го декодируемого элемента у,; находитс  следующим образом:

а, + а2/р, если ;

У; |- (О

а,- аг/(п-р), если S; 0,

где р - число единиц кода матрицы знаков разности S.

Как следует из (1), дл  .групп с а 0 все элементы у; декодируемой группы равны а; и равны х. , Следова- тельно, дл  групп с передача матрицы знаков S оказываетс  избыточной . В устройстве эта избыточ-., ность используетс  следующим образом . Дл  каждой кодируемой группы значение аг сравниваетс  (в дешифраторе ) с нулем. В случае равенства а нулю вместо избыточных разр дов матрицы знаков передаютс  контроль-- ные символы некоторого помехоустойчивого кода. Эти символы формируютс  в генераторе контрольных символов. Информационными символами кода коррекции  вл ютс  разр ды кода средней  ркости.

На приемной стороне в случае выполн ютс  контрольные проверки, формируетс  синдром и при наличии ошибки в коде а , производитс  ее коррекци . Код коррекции, формируемый в узле внесени  кода коррекции, не добавл етс  к выходному цифровому потоку, а размещаетс  на месте алгоритмически избыточных разр дов S.Если при передаче поразилс  равный нулю код а2Э то на приемную сторону он придет не равным нулю. И несмотр  на то, что на месте S располагаетс  контрольные символы, вычисление синдрома не производитс , так как он формируетс  в случае . Поскольку аг Ј0, происходит ошибочное восстановление элементов декодируемой группы по правилу (1) и на равно ркост- ном фоне возникает контрастна  точка. Контраст ее зависит от номера пораженного разр да: чем старше пораженныи рлзрчд, тем кон i pjciнее точка. Если на а( отводи ген 7 разр дов, на и на S 4 разр да, то в случае поражени  кода группы с веро тностью

или S

7+4

77 поражены 1 о

и с веро тностью 5/16 поражен код а,,. Так как при а2 0 поражение S не приводит к ошибке, а разр ды а1 защищаютс ,то из всех пораженных групп с а2

II

веро тности величины 10

групп будут исправлены, а

5/16 - нет,

Дл  обеспечени  правильной работы кодера при увеличении ошибки канала до величины JU введен преобразователь кодов, осуществл ющий преобразование позиционного кода в статистически согласованный полный код (ССПК).

П тиразр дный второй коэффициент ad может быть передан одним из М (2 Х кодов. ССП кодом будет тогда тот код из М, который обеспечивает минимум среднеквадратичной ошибки передачи дл  заданных статистически ошибок в канале и распределени  веро тностей аг, Эксперименты показывают , что распределение а - экспо- тенциальное: наиболее веро тны малые значени  аг,

Дл  данного распределени  и одиночных ошибок в канале св зи синтезирован ССПК, приведенный в таблице.

Из таблицы видно, что значение а равное нулю, кодируетс  одной и той же кодовой комбинацией (0000) как и в позиционном коде, так и в новом коде При прохождении через канал комбинации 00000 возможно ее поражение и в результате на приемную сторону придет одна из п ти комбинаций: 00001, 00010, 00100, 01000 или 10000.

В позиционном коде эти комбинации соответствуют следующим по пор дку значени м а2:8,16,32,64 и 128. Вес п того разр да п тиразр дного кода а Ј равен не 1, а восьми, поскольку в кодере отбрасываютс  три младших разр да at, в декодере они приравниваютс  нулю и добавл ютс  к а2.Поэтому , когда приходит комбинаци  00010, к ней добавл ютс  три младших разр да 00010000 и в том написании кодова  комбинаци  соответствует 16.

819006

, В новом коде к пришедшей кодовой комбинации также добавл ютс  три разр да, равные нулю. Но в нем кодовые комбинации с одной единичкой соответствуют другим значени м а±, а именно (по пор дку) 8,16,32,32,40. Из сравнени  этих значений с аналогичными дл  позиционного кода слеЮ дует, ч го если в позиционном коде при поражении одиночной ошибкой комбинации 00000 среднее приращение az 49,6, то в CCIIV оно равно 24, т.е. уменьшено больше, чем в два раза0

15 Перекодирование позвол ет как бы исключить ошибки передачи старшего и второго разр дов позиционного кода

передачи ла, когда а измег а сл а 128 и 64. В новом коде максимальна.

0 ошибка равна 40, а она менее контрастна , чем ошибка при порэ чоШ И старшего разр да позиционного кода л. т.е. сама  веро тна  кодова  комбинаци  наиболее защищена.

5 Управление блоками, вход щими в дифференциальный импульсный кодер ТВ-сигнала, осуществл етс  с помощью синхрогенератора (СГ), который не приведен. На СГ с датчика по0 даетс  полный видеосигнал, из которого выдел ютс  сигналы строк и полей, т.е. передающий синхрогенеротсг ведетс  от синхрогенератора (датчики. С передающего СГ на ЛЛП подаетс  такg това  частота элементов f . Дл  (в строке) блок 2  вл етс  последовательно-параллельным регистром, на который подаютс  частоты fT и f /4. Дл  выравнивани  разр дно-временных

0 интервалов в блоки 4 и 8 на D-регист- ры подаетс  fT. В блок 15, представл ющий собой параллельно-последовательный регистр, подаютс  частоты

fT/4

и канальна  частота f

и

с которой в последовательном коде с выхода блока 15 считываетс  выходное кодовое слово.

Кодер работает следующим образом. В АЦП 1 исходный аналоговый сигнал преобразуетс  в цифровой поток например, по методу ИКМ. В блоке 2 пам ти благодар  задержкам цифрового потока создаетс  р д цифровых потоков , каждый из которых соответствует одному из элементов много элементной апертуры - группы соседних элементов ТВ-изображени . В блоке 3 значение  ркости каждого из элементов апертуры умножаетс  на весовой

коэффициент I/п, где п - число одновременно кодируемых элементов. После умножени  элементы апертуры одновременно поступают в первый сумматор 4, где путем их суммировани  вычисл ют среднее значение  ркости по кодируемой группе. Во втором сумматоре 6 из цифровых потоков многоэлементной апертуры, поданных туда из блока 2 пам ти, вычитаетс  среднее значение, поданное через инвертор 5. В сумматор 7 модулей одновременно подаютс  п значений разностей х, -а из сумматора 6. В сумматоре 7 модулей производитс  вычисление модул  каждой х - а

разности л

и сложение модулей На выходы сумматора 7 модулей передаетс  код приведен- jn ной суммы без младшего разр да, тем самым формируетс  второй коэффициент

ai 2

х; - а

0

5

n

сигналы с дешифратора 13 к выходу блока 14 подключаютс  контрольные символы корректирующего кода. Если сигнал равен нулю, к выходу коммутатора 14 подключаютс  разр ды матрицы знаков о П тиразр дный позиционный код а с выхода блока 12 задержки поступает в преобразователь 16 кодов, где преобразуетс  в ССПК передачи коэффициента а2. Одинаковое задержанные позиционный код а(-, ССПК коэффициента а4 и код матрицы знаков S поступают в блок 15 кодировани . В последнем указанные коды объедин ютс  в единое кодовое слово, представл ющее кодируемую группу.

В конкретно реализованном устройстве дл  , а и а2 кодируютс  семи- и п тиразр дными кодами ственноо Конкретные символы гсчоль- эуемого линейного корректирующего кода вычисл ютс  следующим образом:

Кроме того, на выход блока 7 пере даетс  формируемый в этом блоке п- разр дный код матрицы знаков S, где S н fS; sign (,).

Коды а и S, а также код а с выходов блока 4 поступают в квантователь 8, где производитс  грубое равномерное квантование а на преобразователе кодов, задержка S на врем  квантовани  а2 и задержка а, на врем  вычислени  аг и квантовани  az Из квантовател  8 код средней  ркости а, поступает в блок 10 задержки и генератор 11 контрольных символов, в котором производитс  вычисление контрольных символов помехоустойчивого кода, информационными символами которого  вл ютс  разр ды кода средней  ркости

Вычисленные контрольные символы передаютс  в двухканальный коммутатор 14„ Туда же поступает код знаков разности и сигнал с выхода дешифратора 13, на которьй приходит код а2. Последний принимает значение, равное 1, когда , и нулю во всех других случа х, В спучае равенства (1)

К Е1 ЈЕЗ©Е4@Е6€Ј7; К Е2ЈЈ3®Е4; К4 Е5@Е6®Е7,

где К;- i-й контрольный символ, 1 1 ,4; Е. - j-й раз р д кол,а -средней  ркости a, j l ,7; © - операци  сложени  по модулю

два.

Предлагаемый кодер позвол ет получить приемлемое качество изображений при веро тности симметричной и независимой ошибки в канале св зи 10 и меньше о

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Дифференциальный импульсный кодер телевизионного сигнала по авт. св. № 1290530, отличающийс   тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости кодера, между выходами второго блока задержки узла внесени  кода коррекции и вторыми входами блока кодировани  включен преобразователь позиционного кода в статистически согласованный полный код.