Цифровое телевидение
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
иле. Пользователям портативных телевизоров хорошо известен эффект многолучевого приема, когда изображение двоится и нужно подбирать наилучшее положение антенны в пространстве. В движущемся автомобиле такое положение найти, по понятным причинам, невозможно. Для цифрового телевидения эффект многолучевого приема практически не оказывает влияния на качество изображения.
. "Оцифровка" сигналов
Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму представляет собой комплекс трех операций: дискретизацию, квантование и кодирование.
Дискретизация - замена непрерывного аналогового ТВ-сигнала S(t) последовательностью выборок (отiетов) этого сигнала (Рис. 2). Эти отiеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом Т, который называется интервалом дискретизации. Величина, обратная интервалу дискретизации, называется частотой дискретизации. Наиболее распространена равномерная дискретизация с постоянным периодом, основанная на теореме Котельникова. Согласно этой теореме любой непрерывный сигнал S(t), имеющий ограниченный спектр частот (0...fгp), может быть без потерь информации представлен значениями этого сигнала Sdi. взятыми в дискретные моменты времени tn=nT (п=1,2,3,... - целые числа) при условии, что T?0,5/trp (Т - период, или интервал дискретизации). Минимально допустимая частота дискретизации по Котельнику tд.мин=2fгp .
Рис.2
Понятно, чем меньше интервал дискретизации (выше частота дискретизации), тем меньше различия между исходным сигналом и его дис-кретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного.
За дискретизацией при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму следует процесс квантования, который заключается в замене полученных после дискретизации мгновенных значений отiетов Sdi ближайшими значениями из набора отдельных фиксированных уровней (рис.3). Квантование также представляет собой дискретизацию сигнала Sq, но не во времени, а по уровню. Фиксированные уровни, к которым "привязываются" отiеты, называются уровнями квантования. Динамический диапазон изменения сигнала S(t), разбитый уровнями квантования на отдельные области значений (шаги квантования), образует шкалу квантования.
Рис.3
Последняя может быть как линейной, так и нелинейной, в зависимости от условий преобразования. Округление отiета до ближайшего уровня (верхнего или нижнего) определяется положением порога квантования внутри шага квантования.
Дискретизированный и квантованный сигнал Sdq уже является цифровым. Действительно, если амплитуда импульсов дискретизированного сигнала Sd может принимать любые произвольные значения в пределах исходного динамического диапазона сигнала S(t), то операция квантования привела к замене возможных значений амплитуды сигнала ограниченным числом значений, равным числу уровней квантования. Таким образом, квантованная выборка сигнала выражается некоторым числом, определяемым числом уровней квантования.
Для передачи такого сигнала по каналам связи его лучше всего преобразовать в двоичную форму, т.е. каждое значение уровня сигнала записать в двоичной системе iисления. При этом номер (значение уровня) преобразуется в кодовую комбинацию символов "0" или "1" (рис.4). В этом состоит третья, заключительная oneрация по преобразованию аналогового сигнала S(t) в цифровой Sdq, называемая кодированием.
Все эти три операции выполняются одним техническим устройством - аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый производится в устройстве, называемом цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи - непременные блоки любых цифровых систем передачи, хранения и обработки информации.
При непосредственном кодировании телевизионного сигнала кодовые комбинации создаются iастотой, равной частоте отiетов (частоте дискретизации fд). Каждая кодовая комбинация соответствует определенному отiету и содержит некоторое число m двоичных символов (битов). Кодовые слова можно передавать в параллельной или последовательной формах. Для передачи в параллельной форме надо использовать к линий связи (на рис.4 к=4).
Рис.4
Символы кодового слова одновременно передаются по линиям в пределах интервала дискретизации. Для передачи в последовательной форме интервал дискретизации надо разделить на подинтервалы-такты. В этом случае символы слова передаются последовательно по одной линии, причем на передачу одного символа слова отводится один такт.
При передаче цифровой информации по каналам связи скоростью передачи называется число передаваемых двоичных символов в единицу времени. За единицу скорости принимается 1 бит/с. Скорость передачи сигнала в цифровой форме будет равна произведению частоты дискретизации ?д и числа двоичных символов в одном дискретном отiете m:
Vn= fдтАвm.
Если верхняя граничная частота ТВ-сигнала равна 6 МГц, то минимальная частота дискретизации, по теореме Котельникова, равна 12 МГц. Как правило, в системах цифрового телевидения частоту fд выбирают немного выше минимально допустимой. Связано это с необходимостью унификации цифрового ТВ-сигнала для различных стандартов телевидения. В