УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано для цифрового телевещания одного стереоканала или двух каналов телевидения на одной несущей частоте.

Прототипом принята "Универсальная система телевидения" [1], на передающей стороне содержащая два фотоэлектрических преобразователя /ФЭП/, первый из них формирует сигналы цветов правого кадра В, G, R стереопары и трех цветов левого кадра B₂, G₂, R₂ стереопары, второй ФЭП формирует три цветовых сигнала одного кадра. Передающая сторона включает шесть АЦП видеосигналов, шесть кодеров, формирователь потока кодов, два ключа, первый и второй самоходные распределители импульсов /СРИ/, два АЦП сигналов звука 3в1, 3в2, синтезатор частот и одноканальный передатчик радиосигналов, на приемной стороне содержащая блок управления /выбор телеканалов/, тракт приема кодов видеосигналов, первый канал обработки кодов из трех каналов цветовых сигналов B, G, R, второй канал обработки кодов из трех каналов цветовых сигналов B_2, G₂, R₂, первый и второй экраны. Оба кадра передаются и принимаются параллельно. На приемной стороне сжатая видеоинформация восстанавливается декодерами, удваивается число отсчетов в строках, на двух экранах синхронно воспроизводятся кадры стереопары, которые зритель наблюдает через очки раздельных полей зрения. Воспроизводимый видеорежим 1000×1000×25 Гц.

Недостатком прототипа является передача цифровой видео- и звуковой информации полными двоичными 8-разрядными и 16-разрядными кодами и использование в матрицах экранов элементов, каждый из трех излучающих ячеек.

Цель изобретения - сократить загрузку околоземного пространства энергией электромагнитных волн и уменьшить размеры элементов матриц в экранах.

Техническими результатами являются передача видеоинформации одним сигналом в восьмиразрядных кодах, звуковой информации шестнадцатиразрядной 5-разрядными кодами, снижение энергопотребления передатчиком радиосигналов и повышение разрешения экранов.

Сущность изобретения в ведении на передающей стороне в каждый канал обработки цветовых сигналов блока выделения сигнала старшего paзряда в кодах, в каждый канал обработки звуковых сигналов введение последовательно соединенных блока выделения сигнала старшего разряда кода и шифратора, на приемной стороне стороне введение в каналы обработки кодов звука последовательно соединенных блока регистра, дешифратора и ЦАП соответствующей схемы.

Передающая сторона дана на фиг.1,

структура цифрового потока - на фиг.2,

блок выделения сигнала старшего разряда в кодах видеосигнала - на фиг.3,

блок выделения сигнала старшего разряда в кодах звука - на фиг.4,

формирователь потока кодов - на фиг.5,

спектр амплитудно-модулированного сигнала - на фиг.6,

двухполярный амплитудный детектор - на фиг.7,

приемная сторона - на фиг.8,

накопитель кодов кадра - на фиг.9,

блок регистров - на фиг.10, 11,

блок выделения сигнала ССИ, КСИ - на фиг.12,

элемент матрицы - на фиг.13,

принцип работы излучающей ячейки - на фиг.14,

блок регистра звука - на фиг.15,

схема ЦАП звука - на фиг.16,

временные диаграммы работы системы - на фиг.17.

Универсальная система телевидения работает в двух режимах: телевещание стереопрограммы и телевещание параллельно двух телеканалов. Видеорежим 1000×1000×25 Гц. Коды правого и левого кадров идут параллельно, разделение их сигналов кодов по полярному признаку. Частота дискретизации кодов видеосигналов в АЦП 12-17 /фиг.1/ составляет:

f_д=1000_стр×1000_отсч×25 Гц=25 МГц,

где 1000_стp - число строк в кадре,

1000_отсч - число отсчетов в строке,

25 Гц - частота стереопар.

Сжатие видеоинформации не применяется, период кода видеосигнала 40 нс , период разрядов в коде 5 нс .

Тактовая частота синусоидальных колебаний:

f_т=25 Гц×8×3=600 МГц,

8 - число разрядов в коде, 3 - число кодов цветовых сигналов, идущих последовательно.

Несущая частота в передатчике 39 /фиг.1/ принята:

f_и=600 МГц×12=7200 МГц. Верхняя боковая частота несущей;

f_нв=7200 МГц+600 МГц=7800 МГц, нижняя боковая частота несущей;

f_нн=7200 МГц-600 МГц=6600 МГц, которая и используется в системе при передаче видеоинформации.

Передающая сторона содержит первый фотоэлектрический преобразователь 1 /ФЭП/, является датчиком видеосигналов трех цветов В, G, R правого кадра и трех цветов B_2, G₂, R₂ левого кадра стереопары и включает первый объектив 2 и первую матрицу ПЗИ 3 /прибор с зарядовой инжекцией/ из трехслойного КМОП-датчика [2, с.832], фоточувствительная сторона которой расположена в фокальной плоскости объектива 2, разрешение матрицы ПЗИ 3·10⁶ /1000×1000/, первый-третий выходы матрицы ПЗИ 3 через диоды Д1-Д3 подключены к входам предварительных усилителей 4, 5, 6, выходы которых являются первым-третьим выходами ФЭП 1, который включает второй объектив 7 и вторую матрицу ПЗИ 8, идентичную матрице ПЗИ 3, фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ 8 расположена в фокальной плоскости объектива 7. Первый-третий выходы матрицы ПЗИ 8 подключены к входам предварительных усилителей 9, 10, 11, выходы которых являются 4-6 выходами ФЭП 1. Передающая сторона включает шесть идентичных каналов обработки видеосигналов, каждый включает последовательно соединенные АЦП 12 /13-17/, преобразующие аналоговые видеосигналы в 8-разрядные двоичные коды, АЦП 12-17 выполнены идентично АЦП видеосигналов в аналоге [3, с.5 фиг.3], и блок 18 /19-23/ выделения сигнала старшего разряда кода, первый-восьмой выходы которого подключены к соответствующим первому-восьмому входам первого и второго информационных входов формирователя 24 потока кодов. Передающая сторона включает формирователь 24 потока кодов, синтезатор 25 частот, первый 26, второй 27 ключи, первый самоходный распределитель импульсов 28 /СРИ/, второй CРИ 29, выполненные соответственно [4, с.269, 274], первый АЦП 30 и второй АЦП 31 сигналов звука, выполненные идентично АЦП сигналов звука в аналоге [5, с.5 фиг.7]. АЦП 30, 31 преобразуют аналоговые звуковые сигналы 3в1 и 3в2 в 16-разрядные коды с частотой 75 кГц. Каналы обработки кодов звука идентичны, первый канал 3в1 включает последовательно соединенные АЦП 30, блок 32 выделения сигнала старшего разряда в кодах и шифратор 33, повторно кодирующий выделенный сигнал старшего разряда пятиразрядным двоичным кодом от 00001 до 10000, поступающий в параллельном виде на третий информационный вход блока 24. Второй канал 3в2 включает АЦП 31, блок 34 выделения сигнала старшего разряда в кодах и шифратор 35, повторно кодирующий выделенный сигнал в пятиразрядный двоичный код от 00001 до 10000, поступающий в параллельном виде на четвертый информационный вход блока 24. СРИ 28 выдает код из пяти единиц 11111, означающий строчный синхроимпульс ССИ, поступающий на пятый информационный вход блока 24, СРИ 29 выдает код кадрового синхроимпульса КСИ из пяти единиц 11111 на шестой информационный вход блока 24. Передающая сторона включает второй ФЭП 36 из третьего объектива 37 и матрицы ПЗИ 38, фоточувствительная сторона которой расположена в фокальной плоскости объектива 37, первый-третий выходы матрицы через диоды Д4-Д6 подключены к входам соответственно 4, 5, 6 предварительных усилителей и содержит передатчик 39 радиосигналов из последовательно соединенных усилителя 40 несущей частоты, амплитудного модулятора 41 и выходного усилителя 42. Амплитудный модулятор включает кольцевой модулятор и полосовой фильтр [6, с.224], отфильтровывающий верхнюю боковую частоту несущей 7800 МГц в спектре амплитудно-модулированной несущей /фиг.6/, а кольцевой модулятор подавляет саму несущую 7200 МГц, нижняя боковая частота 6600 МГц с видеоинформацией кодов поступает в выходной усилитель 42 и излучается в эфир. Стабильность несущей не хуже 10^-7, поэтому занимаемая полоса в эфире ±660 Гц или 1320 Гц. Синтезатор 25 частот выдает: с первого выхода импульсы 25 Гц частоты стереопар, со второго выхода - импульсы 25 Гц частоты дискретизации кодов видеосигналов, с третьего - импульсы 75 кГц частоты дискретизации кодов звука, с четвертого - синусоидальные колебания тактовой частоты 600 МГц, с пятого выхода - импульсы 25 кГц частоты строк, с шестого - синусоидальные колебания несущей 7200 МГц, с седьмого выхода - импульсы U_выд частоты 200 МГц в регистр 43 /фиг.3/, с восьмого выхода импульсы 400 МГц U_выд сигналов с paзрядов регистра 45 /фиг.4/. Блоки 18-23 идентичны, каждый включает ключ 44 и восьмиразрядный регистр 43, выходы первый-восьмой которого являются выходами блока 18-23, и включает восемь диодов Д1-Д8, вход каждого диода подключен к выходу своего разряда, а выходы диодов объединены и подключены к второму управляющему U_в входу ключа 44, первый управляющий U_от вход которого подключен к выходу 2 /25 МГц/ синтезатора частот 25, вход ключа 44 подключен к седьмому выходу 200 МГц блока 25. С АЦП 12-17 двоичный код в параллельном виде поступает в регистр 43 блока 18-23. Первый импульс 25 МГц после поступления кода в регистр 43 открывает ключ 44, пропускающий импульсы выдачи 200 МГц в регистр 43, которые последовательно выдают импульсы с первого-восьмого разрядов регистра 43 на выход, начиная с первого /старшего/ разряда: первый выданный импульс и является сигналом старшего разряда в коде видеосигнала, этот же импульс через свой диод закрывает ключ 44, а сам поступает на информационный вход формирователя 24 потока кодов.

В результате на информационный вход формирователя 24 потока кодов в параллельном виде поступает восьмиразрядный код видеосигнала только с одним сигналом в одном из восьми разрядов кода, который и является выделенным сигналом старшего разряда кода, в остальных разрядах кода будут нули: сигнал старшего разряда в коде является единственным информационным сигналом для передачи его на приемную сторону, вместо восьми сигналов в эфир на приемную сторону передается только сигнал старшего разряда в каждом коде, снижается загрузка эфира электромагнитной энергией радиоволн в восемь раз / /. Получение информации о яркости трех цветов В, G, R только по сигналам одних старших разрядов в кодах не приводит к искажению цветов при воспроизведении цветового изображения на экране ввиду синхронного мгновенного получения кодов трех цветов /дискретизация кодов 25 МГц/, не использование сигналов в младших разрядах кодов не скажется и на уровнях яркостей цветов, так как их вес в коде к весу старшего разряда в коде в разы меньше, следовательно, предлагаемый процесс передачи цифровой видео- и звуковой информации ради снижения энергопотребления и уменьшения загрузки эфира энергией электромагнитных волн желателен быть к применению. Блоки 32 и 34 выделения сигнала старшего разряда в кодах идентичны, каждый включает /фиг.4/ последовательно соединенные ключ 46 и шестнадцатиразрядный регистр 45. Код звука в параллельном виде поступает в разряды регистра 45. Первый же импульс 25 МГц после поступления кода звука в регистр 45 открывает ключ 46, который в открытом состоянии пропускает импульсы 400 МГц в регистр 45, которые последовательно выдают сигналы из разрядов регистра: первый выданный импульс, начиная со старшего разряда регистра является сигналом старшего разряда кода звука, закрывает ключ 46, а сам поступает на соответствующий вход шифратора 33 /35/. В результате на вход шифратора в параллельном виде поступает шестнадцатиразрядный код звука только с одним старшим сигналом в коде, в котором и содержится вся информация кода, в остальных разрядах кода нули. В шифраторе 33 /35/ сигнал старшего разряда кода повторно кодируется двоичным кодом, поступая на один вход шифратора [7 с, 207], с выхода шифратора 33 /35/ выдается пятиразрядный код, представляющий номер размещения сигнала старшего разряда кода звука в последовательности разрядов в 16-разрядном коде звука (примеры в таблице 1).

Таблица 1 Коды с блока 32 /34/ Коды с шифратора 33, 35 0000000000000001 00001 /1/ 0000000000000010 00010 /2/ 0100000000000000 01111 /15/ 1000000000000000 10000 /16/

Коды с шифратора 33, 35 в параллельном виде поступают соответственно на третий и четвертый информационные входы формирователя 24 потока кодов (Фиг.1). Формирователь 34 потока кодов выполнен по схеме на Фиг.5 идентично формирователю потока кодов в прототипе [1, с.11 фиг.3], включает три канала, первый и второй каналы идентичны. Первый канал включает последовательно соединенные первый блок 47 элементов И из 24 элементов И, первый 48 и второй 49 элементы ИЛИ, первый выходной ключ 50 и первый СРИ 51, второй канал включает второй блок 52 элементов И из 24 элементов И, третий 53 и четвертый 54 элементы ИЛИ и второй выходной ключ 55 и второй СРИ 56. Третий канал включает два блока 57, 58 элементов И, каждый из пяти элементов И, пятый 59 и шестой 60 элементы ИЛИ, третий СРИ 61 и четвертый СРИ 62, блок 24 включает первый 63, второй 64 и третий 65 ключи, и последовательно соединенные 10-разрядный счетчик 66 и дешифратор 67. Информационными входами блока 24 являются: первым - первые входы элементов И блока 47, вторым - первые входы элементов И блока 52 /24 входы/, третьим - первые входы элементов И блока 57 /пять входов/, четвертым - первые входы элементов И блока 58 /пять входов/, пятым - сигнальный вход третьего ключа 65, шестым - третий вход четвертого элемента ИЛИ 54, подключенный к выходу СРИ 29. Первым выходом блока 24 являются объединенные выходы выходных ключей 50, 55: последовательность выдачи разрядов кодов видеосигналов и звука идет от старшего /первого/ разряда к младшему восьмому разряду. Вторым выходом блока 24 является третий выход дешифратора 67, подключенный к входу U_п СРИ 28. Управляющими входами являются: первым - объединенные входы ключей 63, 64 и счетный вход счетчика импульсов 66, вторым - объединенные сигнальные входы /600 МГц/ выходных ключей 50, 55, третьим - управляющий вход U_o /25 кГц/ счетчика 66 импульсов, четвертым - управляющий вход U_з /25 Гц/ ключа 65. Первый выход дешифратора 67 подключен к первому управляющему входу U_от ключа 63, второй выход подключен к второму управляющему входу U_з второго ключа 63 и к первому управляющему U_от входу ключа 64, третий выход подключен к второму управляющему входу U_з ключа 64 и является вторым выходом блока 24. Вторые входы элементов И блоков 47, 52 подключены к выходам СРИ 51, 56, а элементов И блокад 57, 58 подключены к выходам СРИ 61, 62, причем в СРИ 61, 62 к вторым входам элементов И подключены выходы с первого по пятый, остальные с шестого по 24-й выходы не используются.

Приемная сторона системы /Фиг.8/ содержит антенну, блок 68 управления /выбор телеканалов/, тракт приема и обработки кодов видеосигналов, канал формирования управляющих сигналов, первый и второй плоскопанельные экраны, очки раздельных полей зрения, и два канала воспроизведения звука. Тракт приема и обработки кодов видеосигналов выполняет прием кодов видеосигналов стереоканала или двух моноканалов и включает последовательно соединенные блок 69 приема радиосигналов, усилитель 70 радиочастоты и двухполярный амплитудный детектор 71, первый и второй каналы обработки кодов видеосигналов. Первый канал обработки кодов видеосигналов включает последовательно соединенные первый формирователь 72 импульсов, вход которого подключен к первому выходу двухполярного амплитудного детектора 71, первый ключ 73, первый приемный регистр 74 из двадцатичетырех разрядов /8 разр.×3/ и три канала цветовых сигналов: канал сигнала R. канал сигнала G. канал сигнала B. Последовательность поступления разрядов кодов в приемный регистр 74 приведена на Фиг.2. Канал сигнала R включает последовательно соединенные накопитель 75 кодов кадра и блок 76 импульсных усилителей, в котором импульсных усилителей 8×10⁶: по числу отсчетов в строке, по числу разрядов в коде и числу строк в кадре 1000×8×1000. Канал сигнала G включает последовательно соединенные накопитель 77 кодов кадра и блок 78 импульсных усилителей из 8×10⁶ импульсных усилителей. Канал сигнала B включает также накопитель 79 кодов кадра и блок 80 импульсных усилителей из 8×10⁶ импульсных усилителей. Выходы блоков 76, 78, 80 подключены к соответствующим 24×10⁶ входам первого плоскопанельного экрана 81. Второй канал обработки кодов видеосигналов включает последовательно соединенные второй формирователь 82 импульсов, вход которого подключен к второму выходу двухполярного амплитудного детектора 71, второй ключ 83, второй приемный регистр 84 из 24 разрядов /8 paзр.×3/ и три канала цветовых сигналов: канал сигнала R₂, включающий накопитель кодов 85 кадра и блок 86 импульсных усилителей из 8×10⁶ импульсных усилителей, канал сигнала G₂, включающий накопитель 87 кодов кадра и блок 88 импульсных усилителей из 8×10⁶ импульсных усилителей, канал сигнала В₂, включающий накопитель 89 кодов кадра и блок 90 импульсных усилителей из 8×10⁶ импульсных усилителей. Выходы блоков 86, 88, 90 подключены к соответствующим 24×10⁶ входам второго плоскопанельного экрана 91. Порядок работы приемной стороны задает канал формирования управляющих сигналов, включающий последовательно соединенные блок 92 выделения строчных синхроимпульсов /ССИ/, синтезатор 93 частот, первый ключ 94, десятиразрядный счетчик 95 импульсов и дешифратор 96, блок 97 выделения кадровых синхроимпульсов /КСИ/, второй ключ 98 и распределитель 99 импульсов, имеющий первый и второй выходы. Изображения правого и левого кадров стереопары воспроизводятся синхронно на экранах 81, 91. Зритель изображения с экранов воспринимает объемным через очки 100 раздельных полей зрения, которые представляют оправу с дужками для ушей, окна очков без стекол, между собой соединены вертикально осью подвижно, для разделения полей зрения каждое окно очков имеет съемную бленду конусной формы, на конце под форму экрана. Бленда из двух частей: первая часть вкручивается в окно очков, вторая часть подвижная: выдвигается и вдвигается в первую, изменяя длину бленды. Для просмотра стереопрограммы зритель разворотом окон очков и изменением длин бленд настраивает поля зрения глаз так, чтобы каждый глаз видел свой экран. Первый и второй каналы воспроизведения звука выполнены идентично. Первый канал воспроизведения звука включает последовательно соединенные ключ 101, подключенный к выходу первого формирователя 72 импульсов, блок 102 регистра, дешифратор 103, ЦАП 104, усилитель 105 мощности и громкоговоритель 106, второй канал воспроизведения звука включает последовательно соединенные ключ 107, блок 108 регистра, дешифратор 109, ЦАП 110, усилитель 111 мощности и громкоговоритель 112. Накопители 75, 77, 79, 85, 87, 89 кодов кадра выполнены идентично накопителям кодов кадра в прототипе [1, с.8 фиг.8], каждый включает /Фиг.9/ блоки 113_1-1000 регистров по числу строк в кадре, информационными входами являются поразрядно объединенные 1-8 входы блоков 113_1-1000 регистров, выходами являются параллельные выходы всех блоков 113 регистров, всего выходов 8×10⁶. Управляющими входами являются: первым - первый управляющий вход 25 Гц первого блока 113₁ регистров, подключенный к выходу блока 97 выделения КСИ, вторым - объединенные вторые управляющие входы U_выд 25 кГц блоков 113 регистров, подключенные к выходу блока 92 выделения ССИ, третьим - объединенные третьи управляющие входы U_д /25 МГц/ блоков регистров, подключенные к первому выходу синтезатора 93 частот. Управляющий выход каждого предыдущего блока регистров 113 является первым управляющим входом для каждого последующего блока 113 регистров /Фиг.9/, управляющий выход последнего блока 113₁₀₀₀ регистров подключен параллельно к четвертым управляющим входам всех блоков 113 регистров. Блоки 113 регистров выполнены идентично /Фиг.10, 11/, каждый содержит первый 114 и второй 115 ключи, распределитель 116 импульсов и восемь регистров 117_1-8, каждый из 1000 разрядов по числу отсчетов в строке. Информационными входами блока 113 регистров являются поразрядно объединенные третьи входы разрядов регистров 117. Второй-восьмой информационные входы /Фиг.10/ через диоды Д2-Д8 объединены и подключены к первому информационному входу: сигнал любого из 2-8 разрядов выполняет ввод цветного фильтра 124_R, 124_G, 124_B /Фиг.13/ в поток излучения в излучающей ячейке при отсутствии сигнала в первом разряде поступающего в блок 113 регистра кода. Выходами блока 113 регистра являются параллельные выходы всех 1000 разрядов, всего выходов 8000. Управляющими входами являются: первым - первый управляющий U_от вход первого ключа 114, вторым - сигнальный вход второго ключа 115, третьим - сигнальный вход U_д первого ключа 114, четвертым - первый управляющий U_от вход ключа 115. Выход ключа 114 подключен к входу распределителя 116 импульсов, выходы которого последовательно с первого по 1000 подключены к первым, тактовым, входам разрядов параллельно восьми регистров 117, последний выход /1000-й/ является управляющим выходом в следующий блок 113₂ регистров и подключен к второму управляющему U_з входу ключа 114. Выход второго ключа 115 подключен параллельно к вторым управляющим входам разрядов восьми регистров 117_1-8 и к второму управляющему входу U_з своего ключа 115: проходящий один импульс U_выд и закрывает ключ 115. С накопителей кодов кадров коды в параллельном виде поступают на входы 1-8×10⁶ блоков 76, 78, 80, 86, 88, 90 импульсных усилителей. Из восьми разрядов в кодах информационных разрядов всегда только два: первым всегда является сигнал в первом разряде кода, представляющий информацию о цвете R. G. B, вторым является сигнал в одном из разрядов 2…8 кода, несущий информацию о величине яркости цвета. Сигнал первого разряда кода вводит цветной светофильтр в поток для окрашивания излучения. С выходов блоков импульсных усилителей два импульса в каждом коде соответствующей амплитуды и длительностью 13 мс поступают на соответствующие входы матриц в экранах 81, 91. Плоскопанельные экраны идентичны, каждый включает матрицу из элементов по числу отсчетов в строке и числу строк в кадре 10⁶ /1000×1000/. Элемент матрицы формирует три пиксела тремя последовательно идущими и продолжительностью в 13 мс каждый излучениями трех цветов P, C, В. Общий вид одного элемента матрицы на Фиг.13 и включает непрозрачный корпус 121 соответствующей формы, в котором расположены во входном торце со стороны облучения микролинза 122, выполняющая роль микрообъектива, между микролинзой и выходным торцом расположены друг за другом семь нейтральных микросветофильтров 123_2-8, обслуживающие второй-восьмой разряды каждого кода, и группа из трех цветных микросветофильтров 124_R, 124_G, 124_B, обслуживающие первый /старший/ разряд в каждом коде. Нейтральный микросветофильтр 123 прикреплен к свободному второму концу своего микропьезоэлемента 125_2-8, первые концы которых с двумя управляющими входами жестко закреплены в корпусе 121 элемента матрицы. Нейтральные микросветофильтры 123_2-8 имеют коэффициенты поглощения излучения соответственно веса обслуживаемого им разряда представлены в таблице 2. Коэффициенты поглощения цветных светофильтров должны быть минимальными и для исключения разбаланса общего цвета должны быть почти одинаковы по величине. За период кадра 40 мс микропьезоэлементы 125 срабатывают три раза, каждый раз по длительности 13 мс. При частоте 13 мс наш глаз обладает свойством сохранять изображение в красном, зеленом и синем цветах, которые, накладываясь в сетчатке глаза одно на другое, создают суммарное изображение в натуральных цветах [8, с.79], что позволяет при частоте повтора изображений /13 мс/ 75 Гц /25 Гц×3/ получить на экране 81, 91 цветное изображение кадра из пикселов, получаемых тройным последовательным излучением трех цветов R, G, B, налагаемых на сетчатку глаза в периоде кадра 40 мс. Все элементы матрицы экрана делают за 40 мс тройное излучение: в первые 13 мс идет излучение изображения кадра только в красном R цвете с яркостью кода R, во вторые 13 мс идет излучение изображения кадра в зеленом цвете G с яркостью кода G, в третьи 13 мс идет излучение изображения кадра в синем цвете B с яркостью кода B.

Принцип работы излучающей ячейки на Фиг.14: в поток излучения, идущий от микрообъектива 122, введен цветной светофильтр 124_R, окрашивающий поток в красный цвет, и нейтральный микросветофильтр 123₆, пропускающий 3,125% излучения, далее цветной поток поступает на нейтральное экранное стекло 126 экрана 81 /91/. В отсутствие управляющих импульсов с блока импульсных усилителей микропьезоэлементы 125 /Фиг.13/ находятся в ненапряженном состоянии, все нейтральные микросветофильтры 123_2-8 находятся вне габаритов потока излучения, с элемента матрицы идет максимальное 100% излучение по цвету введенного цветного светофильтра. При поступлении управляющего импульса на один из микропьезоэлементов 125_2-8 свободный конец этого микропьезоэлемента изогнется и введет на 13 мс соответствующий нейтральный микросветофильтр в поток излучения: степень яркости излучения задается коэффициентом пропускания излучения нейтральным микросветофильтром, а цвет задается введенным цветным микросветофильтром. Излучающие ячейки работают синхронно, выполняются максимально миниатюрными с поперечными размерами 1×1 мм или 0,5×0,5 мм с привлечением микротехнологий: в этом случае экран уложится в размеры 1×1 м или 0,5×0,5 м. Изготавливаются излучающие ячейки отдельно, а экран из них набирается. Облучение микролинз 122 выполняется сверхяркими светодиодами белого излучения, расположенными в соответствующем количестве и в соответствующем порядке внутри корпуса экрана на его тыльной стороне. Последовательное излучение по 13 мс излучающих ячеек позволяет совместить три излучателя цветов R, G, B в одном корпусе и в одном излучателе, что позволит увеличить разрешение экрана в два раза против прототипа при тех же размерах экранов. Считывание сигналов пикселов с матриц ПЗИ 3 и ПЗИ 8 выполняется импульсами 25 МГц с ключа 27 /Фиг.1/ по горизонтали и импульсами 25 кГц с ключа 26 по вертикали [2, с.832]. Аналоговые видеосигналы с ПЗИ 3 через диоды Д1-Д3 поступают на входы предварительных усилителей 4, 5, 6, с которых видеосигналы поступают на кодирование в АЦП 12, 13, 14, а с ПЗИ 8, на входы предварительных усилителей 9-11, с которых видеосигналы поступают на кодирование в АЦП 15, 16, 17. С выходов АЦП 12-17 двоичные коды в параллельном виде поступают в блоки 18-23 выделения сигнала старшего разряда в коде, первый-восьмой выходы которых подключены к входам первого и второго информационных входов формирователя 24 потока кодов, в котором параллельные коды преобразуются в последовательные и представление единиц с импульсов заменяются на положительные или отрицательные полусинусоиды тактовой моночастоты 60 МГц. На третий и четвертый информационные входы блока 24 поступают пятиразрядные коды звука 3в1, 3в2. На пятый и шестой входы поступают пятиразрядные коды ССИ и КСИ. Единицы в кодах правого кадра представляются на выходе блока 24 положительными полусинусоидами частоты 600 МГц, единицы в кодах левого кадра представляются отрицательными полусинусоидами той же частоты.

Работа формирователя 24 потока кодов, Фиг.5

На первые входы 24-х элементов И блока 47 поступают три восьмиразрядных кода с блоков 18-20 выделения сигнала старшего разряда кода, на первые входы 24-х элементов И блока 52 поступают также три 8-разрядных кода с блоков 21-23 выделения сигнала старшего разряда кода. На вторые входы элементов И этих блоков поступают последовательно по 24 импульса с выходов СРИ 51, 56. С выходов блоков 47, 52 импульсы кодов последовательно через элементы ИЛИ 48, 49 и 53, 54 поступают на управляющие входы выходных ключей 50, 55 и открывают их на время своей длительности 1,66 нс . Выходной ключ 50 в открытом состоянии пропускает одну положительную полусинусоиду, выходной ключ 55 пропускает на выход одну отрицательную полусинусоиду частоты 600 МГц. Выходной сигнал с первого выхода блока 24 является полным и неполным синусоидами 600 МГц и является модулирующим сигналом для несущей частоты 7200 МГц в амплитудном модуляторе 41. Порядок следования кодов КСИ /ССИ/, кодов строки и коды звука /Фиг.2/ задается сигналами с дешифратора 67 /Фиг.5/. Счетчик 66 импульсов 10-разрядный, ведет счет импульсов строки с первого по 1000-й. При коде 0000000001 импульс с первого выхода дешифратора 67 открывает ключ 63, пропускающий импульсы 25 МГц, являющиеся сигналами U_п запуска для СРИ 51, 56, и идет формирование кодов строки с №2 по №997 /Фиг.2/. С приходом в счетчик 997-го импульса строки со второго выхода дешифратора 67 импульс U_з закрывает ключ 63 и открывает ключ 64: формируются три кода 3в1, 3в2, это 998, 999 и 1000 отсчеты строки. Импульсы кода 3в1 с элемента ИЛИ 59 поступают на второй вход элемента ИЛИ 49 и открывают на время своей длительности 1,66 нс выходной ключ 50. Импульсы кода 3в2 с элемента ИЛИ 60 поступают на второй вход элемента ИЛИ 54 и открывают выходной ключ 55: формируются по три кода 3в1, 3в2. С приходом в счетчик 66 1000-го импульса строки с третьего выхода дешифратора 67 закрывается ключ 64, и как сигнал пуска U_п, запускается СРИ 28, выдающий код из пяти импульсов подряд 11111 - код ССИ, который проходит открытый ключ 65 и поступает на третий вход элемента ИЛИ 49. По окончании периода кадра передний фронт импульса следующего кадра 25 Гц закрывает ключ 65 на длительность пяти разрядов кода КСИ 8,3 нс /1,66 нс ×5/ и передним же фронтом запускается СРИ 29, который выдает код КСИ 11111, сигналы КСИ поступают через элемент ИЛИ 54 на вход выходного ключа 55, с выхода которого следуют подряд пять отрицательных полусинусоид. Когда идет код КСИ, не идут импульсы ССИ, закрыт ключ 65. Полные и неполные синусоиды тактовой частоты 600 МГц поступают с выхода блока 24 на второй вход блока 41, являясь модулирующими сигналами для несущей 7200 МГц.

На приемной стороне радиосигналы принимаются блоком 69 /Фиг.8/, который является селектором каналов с электронной настройкой и содержит входную цепь, усилитель радиочастоты и смеситель, на второй вход которого с синтезатора 93 поступает на вход 3 частота, равная несущей частоте 7200 МГц передатчика 39, необходимая для детектирования однополосного сигнала [9, с.146]. Сигнал со смесителя является выходным сигналом блока 69, поступает в усилитель 70 радиочастоты, усиливается до необходимой величины и поступает на вход двухполярного амплитудного детектора 71, выполненного по схеме на Фиг.7. Диод Д1 выделяет положительную огибающую модулирующего сигнала, диагр.9 Фиг.17, диод Д2 из модулирующей выделяет огибающие положительных полусинусоид /символы единиц кодов правого кадра/, диагр.10 Фиг.17, диод Д3 из модулирующей выделяет огибающие отрицательных полусинусоид /символы единиц кодов левого кадра/ диагр.11, Фиг.17. С первого выхода блока 71 продетектированные полусинусоиды 600 МГц поступают на вход первого формирователя 72 импульсов, со второго выхода блока 71 продетектированные отрицательные полусинусоиды поступают на вход второго формирователя 82 импульсов. Формирователи 72, 82 выполнены по схеме несимметричного триггера с эмиттерной связью [10, с.209], формирующие прямоугольные импульсы из гармонически изменяющихся сигналов. Импульсы одной полярности и длительностью, равной длительности на передающей стороне, единицы в кодах опять представляются импульсами, нули - их отсутствием. При включении питания приемной стороны ключ 94 /Фиг.8/ в закрытом состоянии. Порядок работы приемной стороны задается сигналами канала формирования управляющих сигналов, начальная роль принадлежит блоку 92 выделения ССИ, при каждом приходе на вход блока 92 кода ССИ на его выходе появляется строчный синхроимпульс ССИ частотой 25 кГц, который открывает ключ 94. По сигналам ССИ идет и точная настройка частоты в синтезаторе частот 93, собственная стабильность частоты которого не хуже 10^-6. Блок 92 выделения ССИ и блок 97 выделения КСИ выполнены идентично, каждый включает /Фиг.12/ трехразрядный счетчик 118 импульсов, дешифратор 119, элемент НЕ 120 и два диода Д1 и Д2. Счетчик 118 ведет счет пяти следующих подряд импульсов кода ССИ /11111/, КСИ. Информационным входом является счетный вход счетчика 118, подключенный к выходу формирователя 72 /82/ импульсов, управляющим входом является вход Д1, подключенный к выходу формирователя 82 для блока 92 или к выходу 72 для блока 97. Первый и третий выходы счетчика 118 подключены к входам дешифратора 119, выход которого является выходом блока 92 /97/ и подключен через диод Д2 к входу элемента НЕ 120, а вместе они подключены после диода Д1 к управляющему входу U_о счетчика 118. Код ССИ /КСИ/ из пяти единиц подряд поступает на счетный вход счетчика 118, на выходах которого появляется код 101 /5/, который дешифрируется дешифратором 119, на выходе блока 92 /97/ появляется импульс, являющийся импульсом ССИ 25 кГц /или КСИ частотой 25 Гц/. Начиная со второго кода строки, с блока 72 на счетный вход идут коды видеосигналов, а так как в кодах видеосигналов один информационный импульс, а остальные нули, то элемент НЕ 120 будет выдавать на управляющий вход U_o импульс, который будет обнулять счетчик 118. На вход Д1 поступают также коды с формирователя 82 импульсов, и каждый такой импульс тоже обнуляет счетчик 118, в кодах звука тоже не набирается пять импульсов подряд, максимальный код звука 10000, и лишь с поступлением кода ССИ /КСИ/ 11111 счетчик 118 формирует на своем выходе код 101, по которому на выход блока 92 /97/ поступает импульс, этот же импульс через диод Д2 и на вход U_o счетчика 118 и обнуляет его. Схемы блоков 92, 97 исключают появление на выходе ложных импульсов ССИ, КСИ. Вторые входы синтезатора 95 частот подключены к второй группе выходов блока 68 выбора телеканалов, сигнал с которого определяет выдаваемую частоту на третий вход блока 69. Синтезатор 93 частот выдает: с первого выхода импульсы 25 МГц дискретизации кодов видеосигналов, со второго выхода - тактовые импульсы 600 МГц, с третьего - импульсы 75 кГц частоты дискретизации кодов звука, с четвертого - синусоидальные колебания несущей частоты на третий вход блока 69, с пятого выхода - импульсы 75 Гц в ключ 98, а с него в распределитель 99 импульсов. С первого формирователя 72 импульсов коды видеосигналов правого кадра поступают на вход первого ключа 73, который в исходном состоянии закрыт, и открывается импульсом ССИ через первый диод Д1 /Фиг.8/, а в начале каждого кадра импульс КСИ с блока 97 через диод Д2 открывает ключи 73 и 83, открываются ключи синхронно и первым кодом каждой строки ССИ /Фиг.2/. Коды правого кадра последовательно поразрядно при открытом ключе 73 поступают в разряды с первого по 24-й первого приемного регистра 74, коды видеосигналов левого кадра в том же порядке поступают при открытом ключе 83 в разряды с первого по 24-й второго приемного регистра 84. В первом приемном регистре 74 код сигнала R заполняет 1-8 разряды, код сигнала G заполняет 9-16 разряды, код сигнала В заполняет 17-24 разряды, таков же порядок заполнения разрядов и во втором приемном регистре 84. С обоих приемных регистров 74, 84 коды обоих кадров синхронно выдаются в параллельном виде в свои накопители 75, 77, 79 и 85, 87, 89 кодов кадра. Сосредоточение кодов первой стереопары идет в течение первого кадра 40 мс после включения приемной стороны. По окончании периода первого кадра коды в параллельном виде выдаются в свои блоки 76, 78, 80 и 86, 88, 90 импульсных усилителей, порядок выдачи следующий: первыми выдаются параллельно коды цвета R, R₂ с накопителей 75 и 85 кодов кадра в блоки 76 и 86 импульсных усилителей, с которых усиленные до соответствующей величины и длительностью 13 мс коды поступают на управляющие входы элементов матриц экранов 81, 91, в которых в течение 13 мс высвечиваются изображения кадров в красном цвете, вторыми выдаются коды цветов G и G₂ с накопителей 77 и 87 в блоки 78, 88 импульсных усилителей, с которых импульсы кодов соответствующей амплитуды и длительностью тоже 13 мс поступают на управляющие тех же элементов матриц экранов 81, 91, изображение кадров высвечивается 13 мс в зеленом цвете, третьими выдаются коды цветов В и В₂ с накопителей 79 и 89 в блоки 80 и 90 импульсных усилителей, с которых импульсы кодов соответствующей амплитуды и длительностью 13 мс поступают на входы элементов матриц экранов 81, 91, на которых 13 мс высвечиваются изображения кадров в синем цвете. В результате накладки изображения одного и того же кадра в трех цветах по 13 мс каждого на сетчатку глаза зритель видит изображение кадра в натуральных цветах.

Работа накопителей кодов кадра, Фиг.9, 10, 11

Сигналы кодов в накопитель 75 кодов кадра поступают на третьи входы разрядов регистров 117_1-8, заполнение которых кодами первой строки начинается с открытием ключа 114 /фиг.10/ сигналом 25 Гц. Ключ 114 пропускает импульсы U_д 25 МГц на вход распределителя 116 импульсов, которые последовательно поступают на первые, тактовые, входы разрядов параллельно восьми регистров 117_1-8. По заполнении регистров 117 сигнал с последнего 1000-го выхода блока 116 закрывает ключ 114 и открывает ключ 114 в следующем блоке регистров 113₂, регистры которого заполняются кодами второй строки. За период первого кадра 40 мс кодами строк заполняются регистры 117 во всех блоках 113_1-1000 регистров. С последнего блока 113₁₀₀₀ /фиг.9/ выходной управляющий сигнал поступает параллельно на четвертые управляющие входы всех блоков 113 регистров и открывает в них вторые ключи /фиг.11/, пропускающие по одному сигналу U_выд, синхронно выдающий из всех регистров 117 накопителей кодов 75 и 85 /77 и 87, 79 и 89/ коды видеосигналов последовательно цветов R, R₂; G и G₂; В и B₂ в свои блоки импульсных усилителей. Каждый накопитель кодов кадра имеет 8×10⁶ выходов. Последовательность выдачи кодов цветов R и R₂; G и G₂; В и B₂ через 13 мс выполняют блок 97 /выдача кодов R и R₂/ и распределитель 99 импульсов с ключом 98 в паре. Выдача кодов R и R₂ c накопителей 75 и 85 выполняется сигналом с блока 97, выдача кодов G и G₂ с блоков 77 и 87 выполняется через 13 мс сигналом с первого выхода распределителя 99 импульсов, выдача кодов В и В₂ выполняется через 13 мс сигналом со второго выхода блока 99. На вход распределителя 99 импульсов поступают импульсы частоты 75 Гц с пятого выхода синтезатора 93 частот, ключ 98 открывается импульсом 25 Гц с выхода блока 97, в ключ поступают сигналы 75 Гц, по прошествии двух импульсов ключ 98 закрывается импульсом со второго выхода распределителя 99 импульсов, затем процессы повторяются до выключения питания приемной стороны.

Работа каналов воспроизведения звука, Фиг.8

Работа начинается с открытия ключа 94, открываемый сигналом ССИ с блока 92. Ключ пропускает импульсы 25 МГц в счетчик 95, который с приходом 997-го импульса формирует код 1111100101, дешифрируемый дешифратором 96 и выдающий с первого выхода импульс U_от открытия ключей 101, 107 и закрывающий ключи 73, 83. Ключи 101, 107 пропускают по три кода звука в блоки регистра 102, 108, выполненные идентично, каждый включает /фиг.15/ 15-разрядный регистр 127 и три обслуживающие его ключа 128_1-3. Информационный вход блока 102, 108 является и информационным входом регистра 127, подключенный к выходу ключа 101, 107, первые управляющие входы U_т блоков 102, 108 объединены и подключены к второму выходу 600 МГц синтезатора 93 частот, вторые управляющее входы U_выд тоже объединены и подключены к третьему выходу 75 кГц блока 93. Три пятиразрядных кода звука через открытые ключи 101, 107 последовательно заполняют 15 разрядов в регистре 127: первый код заполняет 1-5 разряды, второй заполняет 6-10 разряды, третий код заполняет 11-15 разряды. Сигнальные входы ключей 128_1-3 объединены и являются вторым управляющим входом блока регистра 102, 108. Второй вход регистра 127 является первым управляющим входом блока 102, 108. Третий, четвертый, пятый входы U_выд регистра 127 подключены к выходам соответственно ключей 128₁, 128₂, 128₃. Выход первого ключа 128₁ подключен параллельно к третьему управляющему входу U_выд регистра 127, к своему управляющему U_з входу и к первому управляющему входу U_от второго ключа 128₂, выход которого подключен к четвертому управляющему U_выд входу регистра 127, к своему второму управляющему U_з входу и к первому управляющему U_от входу третьего ключа 128₃, выход которого подключен к пятому входу U_выд регистра 127, к своему второму управляющему U_з входу и к первому управляющему U_от входу первого ключа 128₁. Выдача кодов из регистра 127 идет с частотой 75 кГц: первым выдается код с 1-5 разрядов, вторым с 6-10 разрядов, третьим - с 11-15 разрядов. Коды поступают в дешифраторы 103, 109, каждый из которых соответственно комбинации пятиразрядного кода выдает на одном 16 выходах импульс, поступающий в ЦАП 104, 110, с выхода которого аналоговые сигналы звука усиливаются в усилителях 105, 111 мощности и воспроизводятся громкоговорителями 106, 112. ЦАП 104, 110 выполнены идентично, каждый включает (фиг.16) блок 129 импульсных усилителей, которых по числу разрядов в коде звука 16 шт, матрицу 130 импульсных светодиодов из 16 светодиодов импульсных белого излучения, каждый из которых имеет нейтральный светофильтр с коэффициентом поглощения излучения соответственно веса своего разряда, приведены в таблице 3.

Таблица 3

ЦАП включает объектив 131, оптическая ось которого совпадает с оптической осью матрицы 130, соответствующий фотоприемник 132 в фокальной плоскости объектива, выход фотоприемника 132 подключен к входу операционного усилителя 133, выход которого подключен к входу усилителя 105 /111/ мощности. Гальваническая развязка между цифровой частью ЦАП и аналоговой исключает влияние шумов на операционный усилитель 133. Объектив 131 суммирует излучение светодиодов матрицы 130 во входном окне фотоприемника 132, сигнал с которого поступает в операционный усилитель 133 и с него на вход усилителя мощности 105 /111/.

Работа системы, фиг.1, 8

В режиме стереовещания на передающей стороне матрицы ПЗИ 3 и 8 выдают аналоговые видеосигналы в АЦП 12-17, преобразующие видеосигналы в 8-разрядные коды, поступающие в блоки 18-23 выделения сигналов старших разрядов в кодах, которые поступают на соответствующие информационные входи блока 24 формирования потока кодов, на третий, четвертый входы которого поступают коды звуков 3в1, 3в2. Блок 24 формирует последовательность следования кодов видеосигналов, кодов звука и кодов синхроимпульсов строки и кадра ССИ, КСИ, являющиеся модулирующими сигналами несущей частоты в передатчике 39 радиосигналов. На приемной стороне радиосигналы принимаются блоком 69 /фиг.8/, выполняется детектирование блоком 71, блоки 92, 97 выделяют синхроимпульсы строк ССИ и кадра КСИ, коды правого кадра поступают в первый приемный регистр 74, коды левого кадра стереопары поступают во второй приемный регистр 84, с которых коды распределяются по своим каналам обработки кодов цветовых сигналов. За первый период 40 мс в накопителях кодов кадра шести каналов 75, 77, 79, 85, 87, 89 сосредотачиваются коды правого и левого кадров стереопары. Начиная со второго периода кадра коды выдаются из накопителей кодов кадра в блоки импульсных усилителей 76, 78, 80 и 86, 88, 90 в следующем порядке: первыми синхронно выдаются сигналом U_выд коды цветов R и R₂ с блоков 75, 85 в блоки 76, 86, а с них в элементы матриц экранов 81, 91, на которых высвечиваются изображения кадров 13 мс только в красном цвете, и яркостью соответственно значениям старших разрядов в кодах R и R₂, вторыми без перерыва сигналом U_выд с первого выхода распределителя 99 импульсов выдаются коды цветов G и G₂ с блоков 77, 87 в блоки 78, 88 импульсных усилителей, а с них в те же элементе матриц экранов: на них высвечиваются те же изображения кадров в течение 13 мс в зеленом цвете с яркостью соответственно величинам старших разрядов в кодах G и G₂, третьими выдаются сигналом U_выд со второго выхода распределителя 99 импульсов коды В и В₂ с блоков 79, 89 в блоки 80 и 90 импульсных усилителей, а с них коды поступают в те же элементы матриц экранов 81, 91, на которых высвечиваются те же изображения в течение 13 мс в синем цвете. То есть каждый кадр на экране изображается три раза по 13 мс последовательно в трех цветах: красном, зеленом и синем.

Каналы воспроизведения звука ведут стереозвуковое сопровождение изображения. При работе двух монотелеканалов изображения на передающей стороне выдаются матрицами ПЗИ 8 и ПЗИ 38.

В заявляемой системе телевидения предлагается передача цифровой видеоинформации одним сигналом старшего разряда кода в восьмиразрядных кодах и пятью сигналами в 16-разрядных кодах звука, позволяющая сократить в восемь раз электромагнитную загрузку эфира и снизить энергопотребление передатчиком радиосигналов, усиление производится только одного сигнала вместо восьми, и получить натуральную цветовую окраску изображения на экранах воспроизведением в периоде кадра 40 мс последовательно трех цветовых изображений по 13 мс красного, зеленого и синего цветов, позволяющее сократить число элементов в матрицах экранов без снижения разрешения изображения.

Использованные источники

1. Патент РФ №2410346 С1, кл. Н04N 7/00, бюл.3 от 27.01.11, прототип, с.8 рис.8, с.11 рис.3.

2. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства РС. 5-е изд., СПб., 2004, с.832-834.

3. Патент РФ №82356179 С1, кл. Н04N 15/00, бюл.14 от 20.05.09, с.5 фиг.3, аналог.

4. Ильин Р.И. Телеуправление и телеизмерение. М., 1982, с.269, 274 рис.9.7.

5. Патент РФ №2298297 С1, кл. Н04N 5/00, бюл.12 от 27.04.07, аналог, с.5, фиг.7.

6. Радиопередающие устройства. М.С.Шумилин и др. 1981, М., с.234, 235.

7. Тутевич В.Н. Телемеханика. М., 2-е изд., 1985, с.202 рис.8.1, с.207, рис.8.7.

8. Ашкенази Г.И. Цвет в природе и технике. 4-е изд., М., Энергоатомиздат, 1985, с.79, 3-й абзац сверху.

9. Радиосвязь, вещание и телевидение./Под ред. А.Л.Фортушенко, 1981, с.146.

10. В.Ф.Баркан, В.К.Жданов. Усилительная и импульсная техника. М., 1981, с.209.