1
СПУТНИКОВОЕ ТВ
I
кодирование сигналов. Поэтому
далее цифровой телевизионный
сигнал поступает на передающее
устройство, которое состоит в об-
щем случае из кодера канала и ус-
тройства преобразования сигнала.
Пройдя через канал связи, цифро-
вой сигнал поступает в приемник,
состоящий из устройства обратно-
го преобразования сигнала и деко-
дирующего устройства(декодера)
канала, осуществляющего преоб-
разование цифрового телевизион-
ного сигнала в аналоговый. Кодер
и декодер канала обеспечивают за-
щиту от ошибок в канале связи. В
устройствах преобразования харак-
теристики цифрового сигнала со-
гласуются с характеристиками ка-
нала связи, и дополнительно обес-
печивается самосинхронизация.
А сейчас пора разобраться в
действительно сложнейшей про-
блеме преобразования аналогово-
го сигнала в цифровой. Что же не-
обходимо сделать для этого? Для
преобразования любого аналого-
вого сигнала (изображения, звука)
в цифровую форму необходимо
выполнить три наиболее суще-
ственных преобразования:
- дискретизацию (по времени);
- квантование (по уровню);
- кодирование (цифровое пред-
ставление дискретных уровней).
Дискретизация
- представле-
ние во времени непрерывного ана-
логового сигнала в виде последо-
вательности его дискретных значе-
ний (выборок или отсчетов), следу-
ющих через определенные интер-
валы. Эти отсчеты берутся в мо-
менты времени, отделенные друг
от друга интервалом, который на-
зывается
интервалом дискретиза-
ции.
Величину, обратную интерва-
лу, называют
частотой дискретиза-
ции.
Понятно, что чем меньше ин-
тервал дискретизации и, соответ-
ственно, выше частота, тем мень-
ше различия между исходным сиг-
налом и его дискретизированной
копией.
На рис. 10 показано синусои-
дальное напряжение (аналоговый
сигнал) и четыре пронумерованных
дискретных отсчета этого напряже-
ния от какого-то условного уровня,
показанного штриховой линией.
Еще в 1933 г. русский ученый В. А.
Котельников теоретически доказал,
что для воспроизведения любого
синусоидального сигнала достаточ-
но более двух отсчетов за период
этого сигнала. Теорема Котельни-
кова явилась краеугольным камнем
в современной теории информации.
В данном случае один период сину-
соидального сигнала дискретизиро-
ван четырьмя отсчетами. Оказыва-
ется, что достаточно передать в со-
ответствующие моменты времени
эти четыре уровня сигнала, и исход-
ную синусоиду можно восстановить.
Остальная информация избыточна,
и в промежутки времени между дис-
кретными отсчетами можно переда-
вать совершенно другую информа-
цию. В отличие от синусоидально-
го колебания телевизионный сигнал
однополярный, т.е. его амплитуда
(размах видеосигнала) не пересе-
кается с осью абсцисс (нулевой уро-
вень сигнала по амплитуде). На
рис. 11а показан непрерывный ана-
логовый телевизионный сигнал.
Ступенчатая структура дискре-
тизированного сигнала (рис.116)
может быть сглажена с помощью
фильтра нижних частот. Таким об-
разом, осуществляется восстанов-
ление аналогового сигнала из дис-
кретизированного. Но восстанов-
ление будет точным только в том
случае, если частота дискретиза-
ции, по крайней мере, в два раза
превышает верхнюю частоту ис-
ходного аналогового сигнала (это
условие определяется теоремой
Котельникова). В противном слу-
чае уже невозможно восстановить
исходный сигнал без искажений.
Если потребовать, чтобы в про-
цессе дискретизации не возникло
искажений телевизионного сигна-
ла с верхней частотой, например,
6 МГц, то частота дискретизации
должна быть не менее 12 МГц. Од-
нако чем ближе частота дискрети-
зации к удвоенной граничной час-
тоте сигнала, тем труднее создать
фильтр нижних частот, который ис-
пользуется при восстановлении, а
также при предварительной филь-
трации исходного аналогового сиг-
нала. Характеристика фильтров
все точнее должна приближаться к
прямоугольной, а фильтр со стро-
гой прямоугольной характеристи-
кой не может быть реализован фи-
зически. Такой фильтр как показы-
вает теория, должен вносить бес-
конечно большую задержку в про-
пускаемый канал. Поэтому в прак-
тике всегда существует некоторый
интервал, между удвоенной гра-
ничной частотой исходного сигна-
ла и частотой дискретизации. Пе-
редача указанных дискретных от-
счетов аналогового сигнала может
быть осуществлена по-разному.
Можно, например, передавать ко-
роткие импульсы напряжения, ам-
плитуда которых соответствует
дискретным отсчетам. Но тогда
сигнал будет представлять собой
импульсы, модулированные по ам-
плитуде. Различные помехи будут
искажать амплитуды импульсов,
накладываясь на них. Вместо это-
го производится квантование им-
пульсов по амплитуде.
Квантование -
замена амплиту-
ды сигнала (отсчета) ближайшим
Рис. 10. К
вопросу дискретизации и квантования аналогового синусоидаль-
ного колебания
]0 |-------------------------------------------------------------------------
I ” Радиолюбитель- 0 7 /2 0 0 4
предыдущая страница 9 Радиолюбитель 2004-07 читать онлайн следующая страница 11 Радиолюбитель 2004-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст