Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Если принять й=8, иэ(5 2) и (5 3) следует, что скорость передачи цифровой информации с=/,й=13,5 ° 8 = =108 Мбит/с. А если учесть, что кроме сигнала яркостй должна быть передана информация о цвете, то общий цифровой поток, формируемый по методу ИКМ, удвоится и будет равен 2!6 Мбит/с. Столь высоким быстродействием должны обладать как устройства преобразования ТВ сигнала, так и каналы связи. Тем не менее нельзя считать экономически целесообразной передачу такого большого цифрового потока по каналам связи. Важной задачей для построения экономичных ТВ систем является "сжатие" ТВ сообщения.
Резервы для уменьшения цифрового потока беэ ущерба качеству воспроизводимого изображения, безусловно, существуют. Эти резервы заключены в специфике ТВ сигнала, обладающего, как показывают исследования, значительной информационной избыточностью. Эту избыточность обычно разделяют, несмотря иа некоторую условность такого деления, на статистическую и физиологическую. Статистическая избыточность определяется свойствами изображения, которое не является в общем случае хаотическим распределением яркости, а описывается законами„устанавливающими определенные связи (корреляцию) между яркостями отдельных элементов. Особенно велика корреляция между соседними (в пространстве и во времени) элементами изображения. Знание корреляционных связей позволяет устранить избыточность в ТВ сигнале, не передавать многократно одну и ту же информацию, сократить цифровой поток.
Второй тип — физиологическая избыточность ТВ сигнала обусловливается ограниченностью возможностей зрительного аппарата. Использовать физиологическую избыточность — значит не передавать в сигнале ту информацию, которая не будет воспринята нашим зрением. 61 хаямяоГнй ~л~ядяриямач ~ тсамайитят Уменьшение цифрового потока ТВ сигнала за счет сокрашения избыточности в ТВ изображении осуществляется а цифровом телевидения путем применения болееэффектнвных методов кодирования по сравнению с ИКМ. Так же как н процессы дискретизации н квантования, эти методы представляют предмет самостоятельного рассмотрения в данной главе.
Обобщенная структурная схема тракта цифрового телевидения. Подлежащий преобразованию аналоговый сигнал поступает на вход цифровой ТВ системы (рнс.5.2). Этот сигнал подвергается предварительной обработке для упрощения последующих цифровых преобразующих устройств. Например, полный цветовой сигнал разделяется в устройстве предварительной обработки на сигнал яркости н цветоразностные сигналы с тем, чтобы цифровые преобразования пронзводнлнсь с каждым нз трех сигналов отдельно. Можно ввести в аналоговый сигнал определенные предыскажения для улучшения субъективного качества выходного изображения и т.п. Несмотря на то, что многие из этих предварительных операций по обработке могут быть сделаны н в цифровой форме, на определенном этапе развития технически проще их выполнять в аналоговой форме. Далее подготовленный для преобразования аналоговый сигнал поступает на АЦП, в котором он днскретнзнруется, квантуется н предварительно кодируется (напрнмер; по методу ИКМ).
Как указывалось, в полученном таким образом сигнале содержится значительная избыточность, которая может быть в определенной степени сокращена путем дополнительного, более эффективного кодирования в блоке цифровой обриботки сигнала. Далее сигнал поступает в кодирующев устройство канала. Под каналом здесь понимаются линия связи, устройство консервации ТВ сигнала, устройства коррекции ТВ сигнала и другие звенья, в которых сигнал обрабатывается. Коднрующее устройство канала предназначено для защиты цифрового ТВ сигнала отвозможных помех в канале путем применения специальных, более помехозащнщенных кодов. Наконец, сигнал в цифровой форме поступает на 62-ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА Общие сведения.
Дискретизация — первая операция нз всего комплекса преобразованмй аналогового сигнала в цифровой. Исходный сигнал и(Г) после дискретизации можно представить в виде суммы: Н г) - ~цбб(с — г), (5.4) где б(г) — дельта-функция; Т вЂ” период дискретизации. Если (5.4) подвергнуть преобразованию Фурье, то получим ~Ф За(Г) Р(à — н( ). (5.5) выходной преобразователь (например, на модулятор передающего устройства) н далее в канал.
Принятый приемным устройством сигнал демодулнруется, подвергается обратному преобразованию в декодирующем устройстве канала н поступает в блок цифровой обработки декоднруюшего устройства цифрового сигнала. В нем лишенный избыточной информации на передающем конце сигнал приобретает исходную форму, затем в ЦАП преобразуется в ам алаговый сигнал. Если на передающем конце тракта использовалась предварительная аналоговая обработка сигнала, то на приемном конце может производиться обратная операция.
Приведенная на рис.5.2 схема является обобщенной. В зависимости от задач, стоящих перед цифровой системой, она может видоизменяться. Например, система вообще не будет содержать аналоговых звеньев, если использовать преобразователи свет-сигнал и онгналсвет, генерирующие н преобразующие сигнал в цифровом виде. В другом случае могут отсутствовать устройства, повышающие помехоустойчивость сигнала в каналах связи.
Это допустимо прм отсутствии протяженных линий связи, н в частности прн цифровой обработке сигнала внутрм одного телецентра. В этом же случае нет необходимости н в устройствах, устраняющих в ТВ сигнале мзбыточность и сокращающих цифровой поток. Рнс.
5.2. Обобщенная структурная схема тракта цнфроаото теаеанаення где Я(1) и Ях(1) — спектры исходной и дискретизированной функций соответственно1191 Из (5.6) следует, что спектр днскретизированного сигнала представляет собой сумму исходного спектра (л О) и "побочных" или дополнительных спектров того же вида, но сдвинутых один относительно другого иа 1„ 21„ и т. д. (рис.5.3). Из рисунка видно, что с помощью идеального фильтра нижних частот(ФНЧ) с частотой среза 1о„„можно выделить спектр исходного сигнала, если выполняются два условия: гг,г Угу г д бр ф Рис.
5.3. Спектр сигнала после дискретнзапии Рис. 5.4. Перекрытие спектроа при Гк.С2/гз Если же частота отсчетов выбрана из условия га ( ~„, то после дискретизации побочные спектры будут перекрывать основной, и в общем виде восстановить исходный сигнал без помех (рис. 5.4) невозможно. Однако к настоящему времени разработаны такие методы дискретизации ТВ сигнала, которые позволяют и в этом случае восстановления исходного сигнала избавиться от побочных продуктов. Значимость этих методов сегодня очень велика, поскольку возможное снижение частоты дискретизации позволяет пропорционально уменьшить цифровой поток, т.е.
сделать систему цифрового телевидения более экономичной. Прежде чем рассмотреть эти методы, следует указать на то, что прн кодировании телевизионного сигнала чаще всего применяется дискрегизаг4ия с постоянной частотой. В свою очередь, частота дискретизации может быть связана или не связана с частотой строчной н кадровой разверток. При жесткой связи получается постоянное число отсчетов в строке, соответствующих одним н тем же элементам изображения. На изображении при этом образуется фиксированная структура отсчетов (структура дискретизации). Ортогональная структура дискретизации. Если частоту отсчетов в сигнале выбрать кратной частоте строк, то на изображении будет образована ортогональная структура дискретизации, в которой отсчеты располагаются в узлах прямоугольной решетки (рис.6.6). В цифровых устройствах ТВ вещания этот способ дискретизации в настоящее время является наиболее распространенным.
Если принять частоту дискретизации га = 2г „то число отсчетов в изображении будет равно числу его условных телевизионных элементов. составляющих около 300 тыс. Попытаться сократить число отсчетов — значит пропорционально уменьшить разрешающую способность ТВ системы и соответственно ухудшить качество изображения. Это рассуждение предполагает, что наш зрительный аппарат воспринимает изображение как хаотическое распределение различных яркостей в структуре отсчетов и анализирует это изображение точка за точкой. На самом деле это не так.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
