Антенника
Москва и область:
+7(495) 920-34-13
Ждем ваших звонков с 900 до 2100
Прямая связь с монтажником:
+7(967) 282-30-83
Статьи » ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ПРИЕМА / ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ПРИЕМА / ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Общие положения. Стандарт MPEG-2

Требования к повышению качества телевизионных передач, их помехоустойчивости привели к необходимости разработки систем приема/передачи цифровым способом, как звука, так и изображения.

Главное преимущество передачи информации цифровым способом - это ее высокая помехозащищенность, так как при приеме важно только обнаружить, передавался ли в данный момент времени сигнал-импульс, и не столь существенны искажения формы отдельных импульсов. Решить такую задачу легче, чем обеспечить прием неискаженного аналогового сигнала. Кроме этого, цифровая форма сигнала обладает рядом других преимуществ перед аналоговой:

потенциальной возможностью получения малого количества ошибок при передаче и достижении высокой достоверности при воспроизведении переданной информации. Это реализуется обнаружением ошибок и последующим их исправлением путем введения различных кодов - от простых до весьма сложных;

относительной нечувствительностью цифровых сигналов к эффекту накопления искажений при ретрансляции, которые представляют серьезную проблему в аналоговых системах связи;

возможностью накопления, запоминания и задержки на неограниченное время больших массивов информации, а затем быстрого и точного ее воспроизведения.

Однако цифровая форма приема/передачи сигнала создает и проблемы. Так, при сильных помехах возможен сбой при приеме целых массивов информации и невозможность ее восстановления, что учитывается при организации канала связи. Кроме этого, для передачи телевизионного сигнала цифровым способом требуется очень широкая полоса частот - порядка нескольких сотен мегагерц, что может сделать технически и экономически невыгодным использование цифровых способов. Расширять полосу частот недопустимо, так как она распределена и перераспределена, и в радиосетях действует жесткий "закон тесноты". Возможность передачи телевизионного сигнала цифровым способом появилась только после разработки эффективных методов кодирования, методов обнаружения и исправления ошибок, а самое главное, после разработки методов, обеспечивающих сжатие (уменьшения) телевизионной информации, нашедших отражение в стандарте MPEG-2.Одна из основных задач стандарта MPEG-2 - уменьшение двоичных данных в передаваемом цифровом потоке (или снижение его скорости) и при этом сохранение соответствия качества изображения типовым стандартам. Это достигается за счет:

а) устранения структурной избыточности телевизионного сигнала. Так, устранение двоичных данных от гасящих импульсов строк и полей из цифрового потока уменьшает объем передаваемой информации и позволяет снизить скорость передачи видеоданных на 23…25%, что весьма существенно;

б) внутрикадрового уменьшения избыточной видеоинформации с учетом использования физиологических особенностей зрения человека, которым не воспринимается часть видеоинформации и поэтому передавать ее нет необходимости;

в) уменьшения статистической избыточности видеосигнала, передаваемого в каждом соседнем кадре, и полного восстановления ее на приемной стороне.

Физиологические особенности зрения

Из-за особенностей зрения часть видеоинформации человеком не воспринимается или воспринимается с более низкой разрешающей способностью, поэтому является избыточной и при передаче определенная ее часть может быть исключена. Здесь следует отметить следующее:

видеопомехи мало заметны для глаза на резких перепадах яркости и мелких деталях, но заметны в виде ложных контуров на больших площадях изображения;

искажения не воспринимаются глазом при резкой смене сюжета в течение нескольких десятых долей секунды. В это время чет¬кость изображения может быть ниже требуемой. Передаваемое телевизионное изображение в конечном итоге предназначено для зрительного восприятия, т.е. для просмотра. Глаз человека способен различать сигналы яркости с градацией не более 64 уровней (26). Поэтому для высококачественного преобразования сигнала яркости из аналогового в цифровой достаточно было бы иметь 6 бит. Однако аналоговое телевизионное изображение, преобразовывав в цифровой сигнал с более высоким уровнем разрешение (с уровнем 8 бит). Здесь учитывается тот факт, что дискретизации аналогового сигнала происходит с определенной ошибкой. Правильные в среднем замеры уровня серого для отдельной точки колеблются относительно действительного значения (имеют разброс). Поэтому участок изображения с однородным уровнем серого при преобразовании в цифровой код получается неоднородным. Это в свою очередь приводит к появлению так называемого видеошума. Чем темнее изображение и чем ниже разрешение, тем заметнее видеошум. Чтобы уменьшить заметность высококачественные преобразователи телевизионного сигнала яркости имеют избыточное разрешение. В целом выбранное разрешение составляет 8 бит (в некоторых случаях и 10 бит), что дает возможность отобразить 256 градаций яркости, и в этом случае потеря одного или двух бит не оказывает существенного влияния на качество изображения. Выбор избыточного разрешения по градациям яркости определяется и существующим различием между биологическим зрением; и электронным (сигналом, получаемым от видеокамеры). Чувствительность зрения человека имеет логарифмическую зависимость, что позволяет различать много оттенков в нижнем участке (болей темного) диапазона яркости. Следует отметить, что изложенное относится и к преобразованию в цифровой сигнал цветных изображений, хотя разрешение человеческого глаза по цвету намного меньше разрешения по яркости.Для сигнала яркости выбрано 220 уровней (887 уровней из 1024 в 10-битовом слове). Кроме этого, уровни от 0 до 3 (от 1020 до| 1023) резервируются для синхронизирующих сигналов. Номинальному уровню черного соответствует 16-й (64). уровень, а номинальному уровню белого - 235-й (940) уровень. Этим предусматривается запас по уровню черного в 16, а по уровню белого в 20 градаций, Данное различие учитывает неодинаковость восприятия уровней черного и белого человеческим глазом. Для цветоразностных сигналов также выделяется 226 (897) градаций. Причем, нулевой уровень каждого цветоразностного сигнала начинается с 128 (512 ).Числа в скобках относятся к 10-битовому слову.

В цифровом стандарте MPEG-2 согласно Рекомендации МККР (МСЭ-Р) для яркостного и цветоразностных сигналов выделяет 256 уровней на отсчет, т.е. используется 8-битовое слово. В студийной аппаратуре для повышения качества цифровой обработки используются 10-битовое слово.

Заявка на консультацию со специалистом