Телевiзiйний приймач з можливiстю прийому сигналiв у форматi MPEG-2
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
астина сигналу, що вiдповiдаСФ звуку, синхронiзацii, телетексту й iншим даним, обСФднана в пакети, переданi протягом зворотного ходу по рядку i по кадрi. Струтура рядка сигналу, закодованого по системi D2-MAC, приведена на рис. 1.1.
У стандартi D-MAC бiнарний (двоiчний) цифровий потiк перетвориться в дуобiнарный (трьохрiвневий), у якому, логiчному 0 вiдповiдаСФ iмпульс нульовоi амплiтуди, а логiчноi 1- iмпульс позитивноi чи негативноi полярностi. ОбСФднання вiдеосигналу i дискретноi послiдовностi здiйснюСФться по вiдеочастотi.
Поява останнiм часом стандартiв цифрового стиску привело до того, що стандарт D/D2-MAC утратив свою роль переважного методу передачi в дiапазонi 11,7...12,5 ГГц i уступаСФ ii цифровим методам. У цьому стандартi пока ще працюють несколько супутникових систем Францii i Скандинавських краiн, передаються окремi програми Голландii, Бельгii, Великобританii, але область его застосування помiтно скорочуСФться.
1.4 Передача телевiзiйних сигналiв у цифровiй формi зi стиском
Створення ефективного алгоритму цифровоi обробки ТВ сигнала стало можливим на основi досягнень теорii зору i технiки сверхвеликих iнтегральних схем (СВРЖС). Алгоритм, покладений в основу стандартiв MPEG включаСФ визначений базовий набiр послыдовних процедур.
У якостi вихiдного використовуСФться компонентний ТВ сигнал RGB, потiм вiн матрицюСФться в сигнал, що складаСФться з яскравiсноi (Y) i двох кольорорiзностних складових (U i V). Дискретизацiя здiйснюСФться з тактовими частотами 13,5 МГц для сигнала яскравостi i 6,76 МГц для кольорорiзностних сигналiв (спiввiдношення частот дискретизацii 4:2:2- див.мал.1.3).
На етапi попередньоi обробки вдаляСФться iнформацiя, що затрудняСФ кодування, але несуттСФва з погляду якостi зображення. Звичайно використовуСФться комбiнацiя просторовоi i тимчасовоi нелiнiйноi фiльтрацii [16].
Основна компресiя досягаСФться завдяки усуненню надмiрностi ТВ сигнала. Розрiзняють три види надмiрностi - тимчасову (два послiдовних кадри зображення мало вiдрiзняються один вiд iншого ), просторову ( значну частину зображення складають однотоннi однаково пофарбованi дiлянки) i амплiтудну (чутливiсть ока неоднакова до свiтлих i темних елементiв зображення).
В залежностi вiд цього кожен кадр у форматi MPEG може бути наступного виду:
- I (Intra) frame - кодуСФться як звичайна картинка.
- Р (Predicted) frame - при кодуваннi використовуСФться iнформацiя вiд попереднiх I чи Р кадрiв.
- B (Bidirectional) frame при кодуваннi використовуСФться iнформацiя вiд одного чи двох I чи R кадрiв (один попереднiй даному й один наступний за ним, хоча може i непосредственно, див. рис.1.1).
Рисунок 1.2 Послiдовнiсть кадрiв у форматi MPEG
Послiдовнiсть кадрiв може бути наприклад така:
IBBPBBPBBPBBBIBBPBBPB...
Потрiбно помiтити, что прежде чем декодувати В кадр потрiбно декодувати два I чи Р кадри. РЖснують рiзнi стандарти на частоту з якою повиннi слiдувати I кадри (приблизно 1-2 кадру в секунду), що вiдповiдають стандарти СФ i для Р кадрiв (кожен 3 кадр повинний бути Р кадром). Такий вибiр був зроблений для того, що б забезпечити одночасне виконання вимог максимального стиску i довiльного доступу до кожного з кадрiв послiдовностi. Тим часом саме В - кадри забезпечують максимальний стиск, i якби удалося пiдняти частку В - кадрiв у групi, а I - кадрами позначити границi сюжетiв, то ефективнiсть стиску була б збiльшена [16].
Тимчасова надмiрнiсть усуваСФться передачею замiсть кадру зображення його вiдмiнностей вiд попереднього кадру. Просте вирахування кадров було значно удосконалене, коли помiтили, что велика частина змiн, що зявляСФться на зображеннi, може бути iнтерпретована як зсув малих областей зображення.
Рисунок 1.3 Розбивка зображення на блоки в стандартi MPEG-2
Розбивши зображення на невеликi блоки (рис.1.3) i визначивши iхнСФ розташування в попередньому кадрi, можна для кожного блоку знайти набiр параметрiв, що показуСФ напрямок i значення його зсуву. Цей набiр називають вектором руху, а всю операцiю - передбаченням з компенсацiСФю руху. По каналi звязку передаються тiльки вектор руху i вiдносно невелика рiзниця мiж поточним i передбаченим блоком. На цьому етапi усуваСФться просторова надмiрнiсть - рiзницевий сигнал пiддаСФться перетворенню з просторовоi в частотну область, здiйснюваному за допомогою двовимiрного дискретно-косинусного перетворення (ДКП). ДКП перетворить блок зображення з фiксованого числа елементiв у рiвне число коефiцiСФнтiв. Це даСФ двi переваги. Пo-пepше, у частотнiй областi енергiя сигналу концентруСФться у вiдносно вузькiй смузi частот (звичайно на НЧ) i для передачi несуттСФвих коефiцiСФнтiв досить невеликого числа бiтов. Пo-друге, розкладання в частотнiй областi максимально вiдбиваСФ фiзiологiчнi особливостi зору [16].
Наступний етап обробки полягаСФ в адаптивному квантуваннi отриманих коефiцiСФнтiв. Набiр коефiцiСФнтiв кожного блоку розглядаСФться як вектор, i процедура квантування виробляСФться над набором у цiлому (векторне квантування ). Оцiнка показуСФ, що описана процедура стиску близька до теоретичноi межi стиску iнформацii з Шеннону.
Амплiтудна надмiрнiсть вихiдного сигналу усуваСФться на етапi кодування повiдомлення перед подачею його в канал звязку. Не всi значення вектора руху i коефiцiСФнтiв блоку рiвноймовiрнi, тому застосовуСФться статистичне кодування з перемiнною довжиною кодового слова. Найбiльш короткi слова привласнюються подiям з найбiльшою ймовiрнiстю. Додаткова компресiя досягаСФться кодуванням у вид