SU379216A1 - - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к телевизионной измерительной технике и может использоватьс  дл  автоматического измерени  и контрол  отношени  сигнала к флуктуационной помехе в любой точке телевизионного тракта непосредственно в процессе передачи телевизионной программы или в перерывах между передачами .

Известно устройство дл  автоматического измерени  отношени  сигнала к флуктуационной помехе, состо щее из последовательно соединенных, управл емых блоком управлени  селектора импульсов, формировател  узких импульсов и импульса  ркостной отметки, модул тора, расширител  импульсов, коммутатора , фильтра, квадратора, интегратора, логарифматора , реверсивного счетчика и цифрового индикатора.

Однако известное устройство, име  невысокую чувствительность, не позвол ет в процессе передачи телевизионной программы измер ть большие отношени  сигнал/помеха (малые уровни помехи), т. е. имеет пределы измерений , ограниченные в сторону больших отношений сигнал/помеха и не обеспечивает высокой точности измерений. Это обусловлено тем, что в этом устройстве:

а) видеосигнал, содержащий измер емую помеху, не подвергаетс  никакой предварительной обработке, а подаетс  на вход модул тора непосредственно или через взвешивающий фильтр, ослабл ющий помеху;

б)измер ема  помеха претерпевает тройное преобразование (аналогова  форма -

дискретна -аналогова -дискретна ), что ведет к накоплению ошибок преобразовани ;

в)осуществл етс  недостаточна  компенсаци  видеосигнала, так как используетс  только межстрочна  коррел ци  значений видеосигнала и, вместе с тем, не предусмотрено исключение ошибочных отсчетов помехи, обусловленных остаточным видеосигналом.

Кроме того, указанное устройство имеет малое быстродействие из-за большой длительности цикла измерени  помехи и поэтому не позвол ет во врем  передачи телевизионной программы измер ть отношение сигнала к флуктуационной помехе в телевизионном канале линии св зи с быстро измен ющимис  параметрами , например, тропосферной линии св зи. Это отчасти обусловлено тройным преобразованием измер емой помехи, но главным образом тем, что в этом устройстве отсчет мгновенных значений помехи производитс 

только два раза за кадр или за поле.

Цель изобретени  - повыщение точности измерений.

Цель достигаетс  тем, что между расширителем и квадратором последовательно включены аналого-цифровой преобразователь и формирователь разности отсчетов; при этом ко входу устройства подключен своим входом блок предварительной обработки видеосигнала , другие входы которого соединены с выходами формировател  разности отсчетов и селектора импульсов, а выходы - со входами модул тора и коммутатора. При измерении на подвижном изображении цель достигаетс  тем, что между выходом формировател  разности отсчетов и входом квадратора включен анализатор разности отсчетов , соединенный с блоком управлени . На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства дл  автоматического измерени  отношени  сигнала к флуктуационной помехе в телевизионном тракте; на фиг. 2 приведена структурна  схема предварительной обработки видеосигнала. Предлагаемое устройство дл  автоматического измерени  отношени  сигнала к флуктуацнонной помехе состоит из подключенных ко входу 1 блока предварительной обработки видеосигнала 2 и селектора 3, с которым последовательно соединены формирователь узких импульсов 4, модул тор 5, коммутатор 6, расширитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, формирователь разности отсчетов 9, анализатор разности 10, квадратор 11, интегратор 12, логарифматор 13, блок индикации 14, а также блок управлени  15. Формирователь узких импульсов 4 имеет специальный выход 16, с которого снимаетс  импульс  ркостной отметки. Влок предварительной обработки видеосигнала 2 состоит из последовательно подключенных ко входу 17 регулирующего элемента 18, слагател  19, коммутатора 20, усилител  21, схемы фиксации 22, ключевой схемы 23 (соединенной такЖе с блоком управлени  15), усилител  24, ключа 25, фильтра 26 (или фильтра 27) и ключа 28 (спаренного с ключом 25), через который выход фильтра 26 (или 27) соединен с одним из выходов модул тора 5. Кроме того, блок предварительной обработки видеосигнала 2 содержит: формирователь эквивалента видеосигнала 29, входы которого подключены ко входу слагател  19 и к одному из выходов блока управлени  15, а выход подключен через ключ 30 к одному из входов слагател  19; формирователь эталонного сигнала 31, вход которого соединен с одним из выходов блока управлени  15, а выход- с другим входом слагател  19; схему автоматической регулировки усилени  (АРУ) 32,входы которой подключены к выходам слагател  19 (через коммутатор 20, соединенный также с блоком управлени  15), формировател  разности отсчетов 9 и блока управлени  15, а выходы подключены к одному из входов регулирующего элемента 18 и через коммутатор 6 - ко входу расширител  7; формирователь компенсирующего напр жени  33,входы которого подсоединены к одному из выходов селектора 3, выходам блока управлени  15 и выходу усилител  21, а выходы подсоединены ко входам схемы фиксации 22. Устройство работает следуюш,им образом. Весь период одного измерени , т. е. врем , в течение которого получают одно значение измер емой величины отношени  сигнал/помеха в любой точке телевизионного тракта, раздел етс  на два основных цикла: цикл измерени  сигнала и цикл измерени  помехи. Длительность и чередование циклов задаютс  блоком управлени  15. В цикле измерени  сигнала не производитс  непосредственного измерени  величины размаха видеосигнала между контрольными уровн ми , а осушествл етс  автоматическое регулирование размаха видеосигнала, поступающего на вход устройства, с целью доведени  его до некоторой посто нной величины. Это улучшает динамическую характеристику всего устройства и упрощает схемное выполнение р да блоков, поскольку в этом случае одной и той же величине отношени  сигнал/помеха на входе устройства независимо от величины размаха видеосигнала всегда соответствует одинаковое абсолютное значение напр жени  помехи. Первый основной цикл измерени  условно называетс  циклом измерени  сигнала. В этом цикле видеосигнал поступает на вход блока предварительной обработки видеосигнала 2 и на вход селектора 3. Если видеосигнал не содержит строчных и кадровых синхроимпульсов , то на специальные входы селектора 3 подают строчные и кадровые ведущие импульсы, используемые дл  синхронизации работы датчиков видеосигналов. Если видеосигнал содержит контрольные сигналы испытательных строк, то.в селекторе 3 из видеосигнала выдел ют синхроимпульс испытательной строки, содержащей импульс «белого и синхроимпульс какой-либо строки, наход щейс  в интервале кадрового гас щего импульса, но не содержащей никаких контрольных или других вспомогательных сигналов (например, синхроимпульс строки, предществующей первой испытательной строке), Выделенные синхроимпульсы с выходов селектора 3 подают на входы фopмиpoвaJeл  узких импульсов 4, блока управлени  15 и блока предварительной обработки видеосигнала 2. Видеосигнал, поступающий на вход 17 блока предварительной обработки видеосигнала, подаетс  на вход регулирующего элемента 18. а выходе регулирующего элемента 18 разах видеосигнала с высокой точностью подерживаетс  посто нным, равным выбранной еличине. При этом размах видеосигнала на ходе предлагаемого устройства может изме тьс  в значительных пределах. Поддержаие посто нства размаха видеосигнала достиаетс  с помощью схемы автоматической реулировки усилени  32. С выхода регулирующего элемента 18 виеосигнал подаетс  на вход слагател  19, в

котором в видеосигнал замешиваетс  импульс эталонного уровн  «белого, подаваемый на один из входов слагател  19 с выхода формировател  эталонного сигнала 31. Этот импульс необходим дл  поддержани  с высокой точностью посто нства размаха видеосигнала на выходе регулирующего элемента 18 при помощи схемы АРУ 32. В схеме АРУ амплитуда импульса «белого сравниваетс  с амплитудой импульса эталонного уровн  «белого .

Эталонный импульс вырабатываетс  в формирователе эталонного сигнала 31, на вход которого поступает управл ющий сигнал с одного из выходов блока управлени  15. Эталонный импульс в слагателе 19 замешиваетс  в одну из строк видеосигнала, наход щихс  в интервале кадрового гас щего импульса и не содержащих никаких контрольных или других вспомогательных сигналов (например, в строку, предшествующую первой испытательной строке). Длительность эталонного импульса выбираетс  достаточно большой (например , равной третьей части длительности строки), что упрощает выполнение схемы АРУ 32.

Если видеосигнал, подаваемый на вход 1 предлагаемого устройства, не содержит контрольных сигналов испытательных строк, или производитс  измерение отнощени  сигнал/ помеха на изображении, то в слагателе 19 кроме эталонного импульса в видеосигнал замешиваетс  импульс эквивалента видеосигнала (эквивалентный импульс), подаваемый на один из входов слагател  19 с выхода формировател  эквивалента видеосигнала 29 через ключ 30. Амплитуда эквивалентного импульса равна размаху видеосигнала между контрольными уровн ми «чеоного и «белого (т. е. размаху сигнала изображени ), а его длительность, примерно, така  же, как и у эталонного импульса. Эквивалентный импульс, будучи эквивалентом видеосигнала по амплитуде , позвол ет поддерживать с высокой точностью посто нство пазмаха видеосигнала с помощью схемы АРУ 32 в отсутствие в составе видеосигнала импульса «белого.

Эквивалентный импульс вырабатываетс  в (Формирователе эквивалента видеосигнала 29, на один вход которого поступает видеосигнал, подаваемый на вход слагател  19, а на другой - управл юпшй сигнал с одного из выходов блока управлени  15. Эквивалентный импульс в слагателе 19 замешиваетс  в одну из строк видеосигнала, наход щихс  в интервале кадрового гас щего импульса и не содержащих никаких контпольных или других вспомогательных сигналов.

С выхода слагател  19 видеосигнал с замеша ным эталонным импульсом (а также с эквивалентным импульсом, в случае nтcvтcтви  контрольных сигналов испытательных строк или измерени  отношени  сигнал/помеха на изображении) поступает чепез коммутатор 20 на один из входов схемы АРУ 32. Импульсы , управл ющие коммутацией, подаютс  на специальный вход коммутатора 20 с одного из выходов блока управлени  15. В цикле измерени  сигнала коммутатор 20 соедин ет выход .слагател  19 с одним из входов схемы АРУ 32.

Видеосигнал с выхода слагател  19 поступает через коммутатор 20 на вход стробирующего каскада, на другой вход которого поггаютс  стробирующие ИМПУЛЬСЫ, вырабатываемые в генераторе стробирующих импульсов. Работз этого генератора управл етс  импульсами, поступающими с одного ич выходов блока управлени  15. Стробирующие ИМПУЛЬСЫ следуют с частотой полей и периодически от пол  к полю мен ют свое временное - оложение относительно эталонного им ульса так. что в каждом последующем ооче ено осуществл етс  стробирование в стпобипуюп1ем каскаде) эталонного им ул-са и импульса «белого чвттпа тенти г мп Ьа п случае OTCVTCTB конт олны сигналов спытательных гтпок или и. от-н тирни  сигнал/помеха на изображентти). Длите. стробирующих импульсов выбираетс  пор дка нескольких микросекунд, но не больше, чем длительность импульса «белого, который  вл етс  самым КОРОТКИМ из импульсов, полвергаюшихс  стробированию. Образующиес  в результате стробировани  импульсы, ам литуды КОТОРЫХ пропорциональны амплитудам простробированных импульсов, поступают с выхода стробирующего каскагта чепез коммутатор 6 на вход расширител  7. Импульсы, управл ющие коммутацией, подаютс  на специальный вход коммутатора б с одного из выходов блока управлени  15. В цикле измерени  сигнала коммутатор б соедин ет выход стробирующего каскада схемы АРУ 32 со входом расширител  7.

В расщирителе 7 импульсы расшир ютс  на интервал пол . Сброс расширител  7 осуществл етс  специальным импульсом, поступающим с одного из выходов блока управлени  15. Расширенные импульсы с выхода расширител  7 подаютс  на вход аналого-цифрового преобразовател  8, в котором эти импульсы преобразуютс  в пакеты импульсов. Число импульсов в этих пакетах пропорционально амплитудам преобразуемых импульсов. С выхода аналого-цифрового преобразовател  8 пакеты импульсов поступают на вход формировател  разности отсчетов 9. Если число импульсов в одном пакете, пропорциональное амплитуде импульса «белого не равно числу импульсов в другом пакете, пропорциональному амплитуде эталонного импульса, то на одном из выходов формировател  9 образуетс  импульс, который подаетс  на вход реверсивного счетчика схемы АРУ 32. Кроме того , с выхода формировател  9 на управл ющую схему реверсивного счетчика поступает импульс знака разности между амплитудами эталонного импульса и импульса «белого. В зависимости от знака этой разности импульс,

7

поступающий на реверсивный счетчик, прибавл етс  или вычитаетс  из числа, зафиксированного в счетчике. Изменение этого числа импульсов на единицу передаетс  с выхода реверсивного счетчика на вход цифро-аналогового преобразовател  схемы АРУ 32, на выходе которого образуетс  положительное или отрицательное (в зависимости от знака разности ) приращение посто нного напр жени . Это приращение поступает на специальный вход регулирующего элемента 18 и вызывает соответствующее изменение его коэффициента передачи и, следовательно, изменение размаха видеосигнала, в том числе и импульса «белого , на выходе регулирующего элемента 18.

В последующих кадрах процесс сравнени  амплитуд эталонного импульса и импульса «белого и последующего изменени  размаха видеосигнала на выходе регулирующего элемента 18 повтор етс  до того момента, пока амплитуда импульса «белого не станет равной амплитуде эталонного импульса. В этот момент в формирователе разности отсчетов 9 вырабатываетс  импульс равенства, который с одного из выходов формировател  9 подаетс  на блок управлени  15, где из него формируютс  управл ющие импульсы, соответствующие окончанию цикла измерени  сигнала и началу цикла измерени  помехи.

В течение второго цикла (цикла измерени  помехи) измер ют эффективное значение напр жени  флуктуационной помехи, содержащейс  в видеосигнале. Измерение эффективного значени  помехи основано на усреднении по множеству разностей дискретных отсчетов (выборок) помехи, осуществл емых в соседних кадрах (пол х) или строках. В зависимости от того, в каком звене телевизионного тракта производитс  измерение отнощени  сигнал/помеха, а также в зависимости от р да других факторов режим работы предлагаемого устройства в цикле измерени  помехи может быть различным:

а)измерение производитс  в телевизионном канале линии св зи или отдельного ее участка . В этом случае выборка мгновенных значений помехи осуществл етс  в интервале кадрового гас щего импульса один или несколько раз в каждом поле или кадре;

б)измерение производитс  в телевизионном канале линии св зи с быстро измен ющимис  параметрами (например, тропосферной линии св зи). В этом случае выборка мгновенных значений помехи осуществл етс  в интервале каждого строчного гас щего импульса (например , на его задней площадке), что резко сокращает длительность измерени  и тем самым позвол ет производить измерение с достаточно высокой точностью.

в)измерение производитс  на выходе датчика видеосигнала или в какой-либо другой точке аппаратно-студийного канала изображени . В этом случае измерение производитс  непосредственно на сигнале изображени . Выборка мгновенных значений помехи может

8

осуществл тьс  в любой точке телевизионного растра. При этом используетс  межкадрова  или межстрочна  коррел ци , или совместно оба вида коррел ции сигнала изображени .

Видеосигнал поступает на вход блока предварительной обработки видеосигнала 2 и на вход селектора 3. В селекторе 3 из видеосигнала выдел ют синхроимпульс одной из испытательных строк или синхроимпульс любой другой строки, наход щейс  в интервале кадрового гас щего импульса. Выделенные синхроимпульсы с выходов селектора 3 подают на входы формировател  узких импульсов 4

блока управлени  15 и блока предварительной обработки видеосигнала 2.

Видеосигнал, поступающий на вход 17 блока предварительной обработки видеосигнала , подаетс  на вход регулирующего элемента 18, коэффициент передачи которого остаетс  неизменным в течение всего цикла измерени  помехи. С выхода регулирующего элемента 18 видеосигнал поступает на вход слагател  19, с выхода которого он подаетс 

через коммутатор 20 на вход усилител  21. Импульсы, управл ющие коммутацией, поступают на коммутатор 20 в момент окончани  цикла измерени  сигнала с одного из выходов блока управлени  15 и подключают к выходу

слагател  19 вход усилител  21. Вход схемы АРУ 32 отключаетс  от выхода слагател  19, видеосигнал перестает поступать на этот вход, и схема АРУ 32 не работает в течение цикла измерени  помехи.

Усилитель 21 и последующие схемы фиксации 22 (совместно с формирователем компенсирующего напр жени  33), ключева  схема 23 (последовательно с которой могут быть включены еще одна или несколько ключевых

схем) и усилитель 24 в значительной мере обеспечивают повыщение чувствительности предлагаемого устройства, т. е. расщирение пределов измерени  в сторону малых уровней помехи (больших отнощений сигнал/помеха).

В усилителе 21 производитс  предварительное усиление видеосигнала. С выхода усилител  21 видеосигнал подаетс  на вход схемы фиксации 22 и на вход формировател  компенсирующего напр жени  33.

В схеме фиксации 22 осуществл етс  фиксаци  видеосигнала в каждой строке по уровню «черного (уровню гас щих импульсов), причем фиксирующие импульсы и опорное напр жение поступают на схему фиксации 22 с выходов формировател  компенсирующего напр жени  33. Опорное напр жение вырабатываетс  в формирователе 33 таким образом, что на выходе схемы фиксации 22 и, следовательно , на входе ключевой схемы 23 происходит компенсаци  пьедестала от видеосигнала и вместе с тем вУ2 раз увеличиваетс  уровень флуктуационной помехи. Компенсаци  пьедестала позвол ет с высокой точностью измер ть

отнощение сигнал/помеха на любом уровне

видеосигнала и, следовательно, на любой (по  ркости) детали изображени , что особенно важно при измерении на подвижном изображении .

В режиме а, когда уровень помехи измер етс  в интервале кадрового гас щего импульса , видеосигнал с выхода схемы фиксации 22 подаетс  на вход ключевой схемы 23, на другой вход которой поступают импульсы, вырабатываемые в блоке управлени  15. Эти импульсы имеют длительность несколько микросекунд и совпадают по времени с тем участком видеосигнала в интервале кадрового гас щего импульса, на котором будет производитьс  выборка мгновенных значений помехи.

С выхода ключевой схемы 23,вырезки видеосигнала , представл ющие собой пакеты помехи, поступают на вход усилител  24. Значительно усиленные пакеты помехи с выхода усилител  24 подаютс  через ключ 25 на вход фильтра 26 или 27. Фильтр 26 учитывает особенности визуального воспри ти  флуктуационной помехи на черно-белом телевизионном изображении и используетс  при измерении отнощени  сигнал/помеха в тракте черно-белого телевидени . Фильтр 27 учитывает особенности визуального воспри ти  флуктуационной помехи на цветном телевизионном изображении и используетс  при измерении в тракте цветного телевидени . С выхода фильтра 26 (или 27) пакеты помехи поступают через ключ 28 на вход модул тора 5 в качестве модулирующего напр жени . На другой вход модул тора 5 с выхода формировател  узких импульсов 4 поступают импульсы малой длительности (пор дка нескольких дес тков наносекунд ), следующие с частотой полей (в режиме б - с частотой строк). Импульсы вырабатываютс  в формирователе 4 таким образом , что по времени они совпадают с участком видеосигнала, выбранным дл  измерени  уровн  помехи, т. е. они совпадают с пакетами помехи, получающимис  на выходе ключевой схемы 23. Это обеспечиваетс  с помощью импульсов, поступающих па вход формировател  4 с одного из выходов селектора 3. Кроме того, в формирователе 4 вырабатываютс  импульсы  ркостной отметки, которые с выхода 16 могут подаватьс  на видеоконтрольное устройство дл  индикации на его экрайе участка телевизионного изображени , на котором производитс  измерение уровн  помехи .

В модул торе 5 импульсы 4 модулируютс  по амплитуде мгновенными значени ми помехи , содержащейс  в выбранном участке видеосигнала (например, на уровне «черного в первой испытательной строке). В результате на выходе модул тора 5 образуетс  последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде по случайному закону, соответствующему закону распределени  мгновенных значений помехи. Таким образом, осуществл етс  дискретна  выборка мгновенных значений измер емой помехи. Следует отметить,

что выборка помехи может производитьс  в интервале кадрового гас щего импульса не один, а несколько раз в каждом поле, что сокращает длительность измерений.

Импульсы с выхода модул тора 5 подаютс  через коммутатор 6 на вход расширител  7, сброс в котором осуществл етс  импульсами , поступающими с одного из выходов блока управлени  15. В цикле измерени  помехи коммутатор 6 подключает ко входу расщирител  7 выход модул тора 5. В расширителе

7импульсы расщир ютс  на интервал пол , и расширенные импульсы с выхода расширител  7 подаютс  на вход аналого-цифрового преобразовател  8, в котором эти импульсы преобразуютс  в пакеты импульсов. Число импульсов в этих пакетах пропорционально амплитудам соответствующих расширенных импульсов и, следовательно, мгновенным значени м напр жени  измер емой помехи. Скорость аналого-цифрового преобразовани  выбираетс  достаточно высокой, чтобы обеспечить преобразование наибольшего из практически возможных мгновенных значений помехи в режиме с наименьшим интервалом между соседними выборками помехи. С выхода аналого-цифрового преобразовани  8 пакеты импульсов поступают на вход формировател  разности отсчетов 9.

В формирователе 9 осуществл етс  процесс поочередного запоминани  и вычитани  соседних отсчетов (выборок) мгновенных значений помехи, представленных пакетами импульсов.

8результате иа выходе формировател  9 образуетс  последовательность пакетов импульсов , число которых в каждом пакете представл ет в каком-либо коде (например в двоичном) разность соседних отсчетов помехи . Эта последовательность пакетов импульсов подаетс  на анализатор разности. 10. При измерении помехи на подвижном изображении управл ющие импульсы, поступающие с одного из выходов блока управлени  15, включают анализатор 10.

Пакеты импульсов, соответствующие разност м соседних отсчетов помехи, не превышающим величину пороговой разности, с выхода анализатора 10 поступают на вход квадратора 11, в котором осуществл етс  возведение в квадрат этих разностей. С выхода квадратора 11 импульсы, соответствующие квадратам разностей, подаютс  непосредственно на вход интегратора 12. В интеграторе 12 производитс  накопление интегральной суммы (суммирование) заданного числа квадратов разностей соседних отсчетов помехи. Это число выбираетс  заранее в зависимости от требуемого режима работы в цикле измерени  помехи и соответствует устанавливаемой емкости счетчика числа разностей, имеющегос  в анализаторе разности 10. С вы.хода интегратора 12 имиульсы, соответствующие накоплепной сумме квадратов разностей, поступают на логарифматор 13, где в цифровой форме осуществл етс  логарифмирование

И

При логарифмировании

этой суммы. учитываютс  масштабные коэффициенты: - ,

соответствующий операции извлечени  квадратного корн , и 20, необходимый дл  получени  величины отношени  сигнал/помеха в децибелах. С выхода логарифматора 13 импульсы , соответствующие эффективному значению помехи, подаютс  непосредственно на вход блока индикации 14, на индикаторе которого отсчитываетс  измер емое отношение размаха сигнала к эффективному значениЕО флуктуационной помехи.

Импульсы со специального выхода блока индикации 14 могут подаватьс  на вход цифропечатающего устройства дл  регистрации результатов измерени .

Предмет изобретени 

Claims (2)

1. Устройство дл  автоматического измерени  отношени  сигнала к флуктуационной помехе, состо щее из последовательно соеди12

ненных, управл емых блоком управлени  селектора импульсов, формировател  импульсов , модул тора, коммутатора, расширител , квадратора, интегратора, логарифматора, блока индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, между расширителем и квадратором последовательно включены аналого-цифровой преобразователь и формирователь разности отсчетов; при этом ко входу устройства подключен своим входом блок предварительной обработки видеосигнала, другие входы которого соединены с выходами формировател  разности отсчетов и селектора импульсов, а выходы -

со входами модул тора и коммутатора.

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений отношени  сигнал/помеха на подвижном изображении, между выходом формировател 

разности отсчетов и входом квадратора включен анализатор разности отсчетов, соединенный с блоком управлени .