Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Физические основы телевидения розалия цифровых потоков как изобрэлсений, так и связанного с ними звукового сопровождения. Эти стандарты получили общее наименование МРЕС, представляющее собой аббревиатуру от названия разрабатывавшего их мехсдународного комитета — Моч!пй Р!сгпгез Ехрегав Сгоцр (Группа экспертов по дви кущимся изобрагкениям). 1'азработанные и разрабатываемые стандарты компрессии МРЕС не подвергают лсесткой регламентации процедуры эффективного кодирования, с тем чтобы оставить возмогкности для дальнейшего усовершенствования кодеров и декодсров. Стандартизованы только кодовое представление цифрового потока, сформированного устройством компрессии, и процесс декодирования.
В Европе в качестве основного стандарта для цифрового телевизионного вещания приняты спецификации сжатия МРЕС-2, известные как стандарты «Маш Ргой1е а1 Ма!и Ьече!» (основной профиль при основном уровне), хотя разработаны и другие подмножества стандарта, отвечающие различным сферам применения и качеству изображений. Эффективность компрессии, достигнутая к настоящему времени, очень велика. Так, для упомянутого основного уровня стандарта МРЕС-2 (разрешение 720х576 пикселей) требуется битовая скорость порядка 15 Мбит/с (против приведенного выше значения 270 Мбит/с некомпрессированного ИКМ сигнала).
5.1.3. Канальное кодирование Цифровые сигналы с высоким уровнем компрессии весьма уязвимы для помех в канале передачи. Поэтому они нуждаются в эффективном обнаружении и исправлении ошибок. Как показали исследования, в цифровом телевизионном вещании интенсивность ошибок должна быть порядка 10 'в...
10 гв бит. Это соответствует появлению за один час передачи не более 0,1...10 ошибочных бит. Канал передачи со столь низкой интенсивностью ошибок называют квазибезошибочньом каналом. Подобных физических каналов в реалии не существует. Тем не менее условия передачи с такими нгесткими требованиями к безошибочности передачи цифровой информации должны быть выполнены.
Для этого предпринимаются определенные предупредительные меры, которые гарантируют, что ошибки, вызванные физической средой передачи, будут обнаругкеггы и по возможности скорректированы. С этой целью сигнал подвергается так называемому ггогяехоустойчивому кодированию, при котором в сигнал вводится оп!ггделенная избыточность, позволяющая обнарул ивать ошибки и и правлять их. Из помехоустойчивых кодов наиболее широко прнлн пнм код Рида — Соломона.
Введение дополнительной избыточности л. гн реализации помехоустойчивого кодирования не снижает заметпыи образом общий результат, достигнутый от применения приемов ком и речен и цифрового сигнала. 93 ГЛАВА В. Основы цифрового телевидения Ероме того, компрессированныИ цифровой сигнал подвергается и некоторым другим операциям, которые в совокупности с помехоустойчивым кодированием относят к разряду процедур так называемого канального кодированил. В частности, производится: операция скрелгблироваиия данных с целью более равномерного распределения энергии сигнала и так называемое иерелгезгсение, которое позволяет длинные пакеты ошибок распределить на отсчеты, далеко отстоящие друг от друга.
Процедуры канального кодирования рассматриваются в гл. 13. 5.1.4. Модуляция Существующие каналы связи имеют значительное ограничение по полосе пропускания частот. Особенно это касается сетей распределения сигналов наземного телевидения. Способ модуляции в большой степени определяет результирующий спектр частот цифрового сигнала, основные компоненты которого должны попадать в полосу частот канала.
Следует отметить, что обычная амплитудная, частотная или фазовая модуляция двухпозиционным (двухуровнсвым) кодом, при которой логические 0 или 1 представляются двумя значениями несущей, крайне неэффективна. Это обусловлено, во-первых, большой шириной спектра самого модулирующего сигнала и, во-вторых, удвоением (как минимум) ширины спектра сигнала после модуляции, Полоса частот модулирующего сигнала не может быть ниже определенного предела, при котором возникают непрсодолимые межсимвольные искажения. Этот предел получил название порога Найк- виста и характеризуется для двухпозиционного кода удельноИ величиной скорости передачи данных, равной 2 бит/с на Гц. Это означает, что для цифрового сигнала, сформированного в соответствии с основным уровнем МРЕС-2 (скорость передачи 15...20 Мбит/с), потребуется полоса пропускания не менее 8...10 МГц, которая в свою очередь может удвоиться при использовании обычных методов модуляции.
Значительное сокращение спектра частот могут обеспечить современные способы модуляции: относительная квадратурная фазовая манипуляция (для спутникового телевидения), квадратурная ам. плитудная модуляция (для кабельного телевидения), кодированное ортогональное частотное уплотнение (для наземного цифрового телевидения) и ряд других. Более подробно вопросы модуляции рассматриваются в главе, посвященной цифровым системам телевизионного вещания.
5.1.5. Обобщенная структурная схема системы цифрового телевидения Подлежащий преобразованию аналоговыИ сигнал поступает на вход цифровоИ ТВ системы (рис. 5.6). Этот сигнал подвергается с1АСТЬ 1. Физические основы телевидения Рнс. 5.6. Обобщенная структурная схема ЦТС предварительной обработке для упрощения последующих цифровых преобразующих устройств.
Например, полный цветовой сигнал разделяется в устройстве предварительной обработки на сигнал яркости и цветоразностные сигналы с тем, чтобы цифровые преобразования производились с каждым из трех сигналов отдельно. Можно ввести в аналоговый сигнал определенные предыскзлсения для улучшения субъективного качества выходного изображения и т.п. Несмотря на то что многие из этих предварительных операций по обработке могут быть сделаны и в цифровой форме, на определенном этапе развития технически проще их выполнять в аналоговой форме.
Далее, подготовленный для преобразования аналоговый сигнал поступает на кодирующее устройство, в котором он дискретизируется, квантуется и предварительно кодируется. Как указывалось, в полученном таким образом сигнале содержится значительная избыточность, которая может быть в определенной степени сокращена дополнительным, более эффективным кодированием перечисленными выше методами компрессии. Затем цифровой сигнал подвергается так называемой прямой коррекции ошибок, выполняемой в устройстве канального кодирования, и наконец поступает на выходной преобразователь (например, на модулятор передающего устройства). В приемном устройстве осуществляются обратные операции. Приведенная на рис. 5.5 схема является обобщенной. В зависим<юти от задач, стоящих перед цифровой системой, она мохсет видоизменяться. Например, система вообще не будет содержать аналоговых звеньев, если использовать преобразователи свет — сигнал и гнгпвл — свет, генерирующие и преобразующие сигнал в цифровом виш.
В другом случае могут отсутствовать устройства, повышающие помехоустойчивость сигнала в каналах связи. Это допустимо при отсутствии протяженных линиИ связи и, в частности, при цифровой обработке сигнала внутри одного телецентра. В том же случае не обязательны н устройства, устраняющие в ТВ сигнале избыточность н гокращшоп1ие цифровой поток. ГЛАВА В. Основы цифрового телевидения 5.2. Методы видеокомпрессии Компрессией телевизионного сигнала называется устранение из него избыточной информации для уменьшения скорости цифрового потока н, как следствие, более эффективного использования каналов передачи. Общая характеристика возможностей видеокомпрессии была рассмотрена в п, 5.1.2. В данном параграфе излагаются конкретные технические приемы по сокращению избыточности видеоинформации, используемые в цифровом телевизионном вещании.
Избыточность информации в потоке цифровых данных объясняется прежде всего спецификой ТВ изображения. Известно, что, несмотря на равновероятность любых из возможных значений яркости (цветности) для одного элелгента изображения, содержание соседствующих с ним элементов мало отличается или не отличается вовсе. При позлементной передаче яркости и цветности методом ИКМ в канал таким образом посылается одна и та же или мало отличающаяся по содержанию информация. Подобную избыточность информации в сигнале называют просгаранственноп или внутрикадровой.
Значительная избыточность содержится и в передаче смежных во времени кадров изображения, в которых, несмотря на движение отдельных фрагментов, существенную роль играют общие для них неподвижный фон или задний план. Такого рода избыточность называют временной или мезюкадровой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
