Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013) (2) (Карякин В.Л. Цифровое телевидение (2-е издание, 2013)), страница 4

Пролете ксдироааггггя ггсию овика имеет своей главной целью сокращение объема передаваемой информации. т,с. снижение требований к таким ресурсам системы, как время псрелачи. полоса Цифровое тсасвилснив/ В.Л. Карякин. — йй СОЛОН-Пресс !5 Глава 1. Общие принципы есс>роения систем цифрового телевидения пропускания, объем памяти при обработке или при хранении информации. Если информация имеет аналоговую природу, то кодирование источника предусматривает, во-первых, аналого-цифровое преобразование н, во-вторых, собственно сжатие данных.

Кодл)>веяние а каивяе используется для исправления ошибок, возникающих при приеме цифрового сигнала нз-за действия различных помех и искажений. В общем случае, кодирование канала может быть реализовано либо с использованием дополнительных запросов >юкажеиных блоков информации, либо путем прямой коррекции ошибок при использовании специальных кодов. Кодирование канала приводит к увеличению объема передаваемых данных, так как алгоритмы обнаружения и исправления ошибок требуют цобавлсння специальных служебных символов, а повторы персзапрошениых блоков непосредственно увелнчнва>от время передачи. Модуляция используется для преобразования си>палов, прсдсгавяеиных в основной [исходной) полосе частот.

в радиосигналы заданной полосы частот, что обеспечивает возможность нх передачи ио конкрепюму физнческол>у каналу. Дополнительным свойстаои сложных видов молуаяпии является более плотная упаковка данных в частотной области. когда цв единицу полосы приходится больше передаваемой информации. Оптимальный выбор ь>етодов организации этих грех фуцяаменталы>ых процессов и их параметров задает эффективность работы цифровой системы передачи данных, т.е. степень использования пропускной способности юнака, определяемой известной теоремой Шеннона.

При поиске оптилщльного варианта построения цифровой системы передачи данных чаще всего оста>изливаются на выборе одного нз двух критериея[!): - высокой глек>пр>наной эффеялн>клослль т.е. передачи с высокой скоросзъю в узкой полосе; - высокой эле)ьмтичгско>) эффекл>иклослпь т.е. передачи с низким отношением несущая/шум и с максимальным занятием всей дос>упной волосы. Выбор вида ьюлуляции н степени избыточности коррскшруюших кодов осуществляется с учетом реальных ограничений на допустнмук> полосу канала и достижимое отношснис несущая/шум, исходя из компромисса между спектральной и энергетической эффективностью работы системы передачи данных.

1.1 Преобразование сигналов изображении в цифроиую форму Прежде чем )хюсьитривазь метапы преобраюваиия аилсосипле>я в ннфроаую форму, привелем основные сведения о телевизионном н юбражснин. Цифровое телевидение/ В.Л. Карякяя. — йц СОЛОН-Пресс !б Глава Н Общие принципы построения систем цифрового телевидения 1.1.1 Хпраитеристиии аналогового сигинлн изобрншсиии Тслсюшюнным июбрикеннем юнавают отображение пространственных и временных юмеиеннй яркости, цвета н других физических параметров исхоцного изображения на плоскости экрана.

В общем случае изображение можно представить в треииср~юй системе коорцииат, где функции пространственных координат ху описывают изменения параметров в плоскости экрана в фиксированный моменз времени, а временная ось ! отображает процесс во времени [2). Точю изобржкения, харакзернзуюпияся определенным набором координат (х, к 11 вьмстп с се малой окрестностью называется элементом изображения, или отсчетом.

Для преобразования изображении в спномсриую функцию врслкщи применяют рювсртку — сканирование (обычно по горюоитали слева направо со смешением ио вертикали сверху вниз) электронным лучом плоскоотн изображения за время одного полукадра, меньшее периода мерцания, различимого глазом.

Развертка может быль прогреюивиой, когда строки скаиируютса подряд, или чересстрочной, когда сканируются сначала нечетные, затем чепнас строки, образуя лш понукал(ж, называемые поляюь Развертка обычно дискрстизирует изображение только в вертикальном направлении.

а в горизоизальном сигнал остается аналоговым. Получившийся видеосигнал описывает изменение какого-либо параметра, например. аркости юобра;кения в зависимости от времени. Для передачи по вещательным каналам к исму добавлмст сипмяы цестиости, синхронизации, вводят звукоаос сопровождение, телетекст и т.д. Чтобы телевизионный приемник смог правильно воспринять эти сигналы и преобразовать их в ~гзобрахмнзю и:щук, вес параметры сигналов лслжиы быль унифицированы, станцарппованьь Стацяартизацисй занимается целый ряд мщкцупародных организаций.

Наиболее общие стыни рты, охал не зающис щи роки с области применения, разрабатьппет Международная организация сщндарппации: МОС (1$0). В частности, МОС разработаьз и приняла стандарты цифрового сжатия телевизионных сигналов семейства МРЕО. В России дейсгеуют общенациональные стандарты — ГОСТЫ, которые в основных положениях соответствуют международным сщилартам. Некоторые новые оГлзасш деягсльносги, по которым ГОСТЫ еще ие разработаны, могут регулироваться промежуточными докумеитамн. Например, в области цифрового вешания дсйствукп «Временные нормы иа цифровую перелечу ТВ сигналов стандартного качества по спутниковым каналам» [23. Стаидартолг ТВ гилиьза иазывактг совокупность определяющих его основных характеристик, таких как способ разложсниа изображения.

число строк и кадров, формат клара. длительность и форма сннхроиизирующих и гасящих импульсов. поларность сиюаяа, ращос между несущими частотами Цнфроасс телевидение/ В.Л. Иарякни. — ЬИ СОЛОН-Пресс 17 Глава !. Общие принципы построения сястем няфрово<о телевидения изображения н звукового солроеождення, метод нредставлення н кодирования цветовой информации (компонентный нлн комлознтный) н др. Для черно-белого телевидения существует 1О стандартов, которые принято нзображшь латинскими буквами В, (У, О, Н, 1, К, К1, 1„М, !ч (8).

По способу передачи сигналов цветностн разлнчают трн сне темы цветного телевидения: БЕСАМ, РА1., )ЧТБС. Каждая нз трех систем может применяться с любым нз 10 стандартов черно-белого ТВ вешания, давал 30 возможных комбннацнй. На практике применяются девять разновидностей РА)., шесть— БЕСАМ н один стандарт нз группы !ЧТБС. По стандарту разложения дяя ТВ снгнала стандартной чсткосгн (ТСЧ) ланболее распространены сочетания 525/59 ()ЧТБС) н 625/50 (РАЬ н БЕСАМ). Прн международном обмене ТВ лрограммамн часто црнхош<тся преобразовывать изображение нз одного стандарта в другой. Преобразовання системы цветностн без нзменення станларта (РА1.

< > БЕСАМ) црннято называть тралскпдлровпт<он. Фо(ьнптпн изобрпжения называется отношслне его ширины к высоте. Существует ряд стандартных форматов изображения. поллержнваемых соврсменнымн телевнзноннымн приемниками. Прак~<чсскнй нщерес представляют преобразования формата нзображсння, используемые лрн просмотре широкоэкранного изображению !6:9 ла обычный телсанзнонный приемник с форматом экрана 4:3. Информацня о яркости н цвете объел<к в телсвндсннн лередается сочетанием трех основных цветов — красного (В).

зеленого (Я, сннсго (В). Первоначально цветовые вндсоснгналы формнрую<ся в внле компонентных ВОВ-снглалов. Прн дальнейшей обработке лля обесцсчення совместнмости с ч<я<но-бсль<л< телевнденнем переходят к другому набору комлонелтных сигналов — ярксстному н двум цветоразностным, цояучаемым нз сигналов кС<В путем матрнцнровання.

В системах Р!ТБС н РЛ1. цветоразностныс снгнаяы передаются методом квадратурной модуляцнн соответствующей лоднесушей частозы, в снстеме БЕСАМ используется метод частом<ой модуляцнн лвух цоднссущнх 4250 н 4406,25 кГ<ь Для лерсдачн в эфир к шщсоснгналу добавля<отся сигналы синхронизации.

Старостегь содержнт кадровые, сзрочнме сннхронлзнруюшне н гасяшне импульсы, которые обесле <нвакл сннхронную работу развертки тслевнзнонного црнсмннка н передающей вндеокамеры. !.1.2 Формирование цифровых сигналов изображения Процесс аналого-цифрового лреобразовання состонт нз трех этапов: дискретизации, квантования н коднровання квантованных отсчетов. В применении к телевизионному изображению дискретизация производится в цифровое телеенленве/ В Л.

Карякть — М: СОЛОН-Пресс !8 Глава 1. Общне првнциаы пост»сенна систем вифрового телевидения лва этапа: сначала благодаря развертке плоскость изображения днскретнзнруется в вертикальном направлении, затем полученный одномерный сигнал днскретнзнруется во временн, давая последовательность отсчетов, соответствующих отдельным элементам изображения. Поскольку элемент изображения имеет конечные размеры, значение отсчета определается путем взвешнвающего усреднения уровня сигнала в малой окрестностн точки (ху). Этот процесс эквивалентен лредфцтыярп|1ии. Прн восстановления изображення осуществляется интерполяция значения отсчета, что эквнвалентно лос|лфичылр«г!иц Дискретизация представляет собой.

по сугн, умножение аналогового сигнала на днскретнзнруюшую функпню, т.е. модуляш|ю, в регул»юге которой возникают многократно повторяющиеся боковые полосы частот. Частота дискретизации должна не целее чем вдвое превышать высшую частоту спектра видеосигнала. Если соотношение не выполняется, возникают значительные искажения сигнала в процессе преобразований. Кроме того, необходимо.