)
С П У Т Н И К О В О Е Т В
)
что отражает двоичное соотношение
частот дискретизации сигнала ярко-
сти и двух цветоразностных сигна-
лов, а также одновременность их
передачи.
П редусматривается линейное
восьмиразрядное кодирование сиг-
нала яркости и каждого цветоразно-
стного сигнала. При этом в принци-
пе, можно иметь 256 уровней кван-
тования (0.
..255). Однако при цифро-
вом кодировании обычно не исполь-
зуют полный динамический диапазон
аналого-цифрового преобразовате-
ля (АЦП), если существует опасность
его превышения в процессе эксплу-
атации. Дело в том, что ограничение
диапазона цифровых значений сиг-
нала эквивалентно амплитудному ог-
раничению входного аналогового
сигнала или его искажению. Поэто-
му для сигнала яркости выделено
только 220 уровней. Уровню черного
и номинальному уровню белого сиг-
нала яркости соответствуют уровни
16 и 235. Таким образом, предусмат-
ривается запас в 16 уровней “снизу”
и 20 уровней “сверху”. Это различие
учитывает неодинаковость восприя-
тия искажений, которые могут по-
явиться при ограничении диапазона
цифровых значений сигнала. Для
каждого цветоразностного сигнала
выделяется 224 уровня квантования,
причем нулевому уровню соответ-
ствует цифровой уровень 128.
С ум м арны й циф ровой поток
при стандарте цифрового кодирова-
ния 4:2:2, получаемый путем объе-
динения потоков сигнала яркости У
(13,5 •
8
= 108 Мбит/с) и двух цве-
торазностных сигналов И-У и В-У
(6,75 ■
8
2 = 108 Мбит/с), равен 216
Мбит/с.
Для получения более высокого
качества изображения можно было
бы использовать широкополосный
сигнал основных цветов Я, Э, В (или
сигнала яркости и двух цветоразно-
стных сигналов) и частоты дискрети
зации не ниже 13,5 МГц для каждого
из них. Такой стандарт имел бы ус-
ловное обозначение 4:4:4. Скорость
цифрового потока при этом стандар-
те составит 13,5 •
8
• 3 = 324 Мбит/с.
Предусмотрена возможность приме-
нения стандарта более низкого уров-
ня, например, 4:1:1.
Радиолюбитель - 07/2004 |
Требование совместимости се-
мейства стандартов цифрового коди-
рования заключается в сравнитель-
но простом переходе от одного стан-
дарта к другому. Если предположить,
что все стандарты базируются на
ортогональной структуре дискрети-
зации, то, например, переход от стан-
дарта 4:4:4 к 4:2:2 получается отбра-
сыванием каждого второго отсчета
цветоразностных сигналов. Анало-
гично переход от стандарта 4:2:2 к
4:4:4 будет заключаться в восстанов-
лении недостающих отсчетов цвето-
разностных сигналов.
На сегодняшний день в стандарте
принято шесть профилей. Несколько
особняком стоит профиль 4:2:2, обес-
печивающий совместимость с цифро-
вым студийным видеооборудованием.
В этом формате работают, например,
перевозимые комплексы цифровых
систем сброса новостей, передаю-
щие сигнал через спутники для пос-
ледующей записи и монтажа.
Кодирование звукового сопро-
вождения заключается в расщепле-
нии звуковой полосы на 32 поддиа-
пазона равной ширины. Сигналы ча-
стот звукового сигнала, попадающие
внутрь каждого поддиапазона, под-
вергаются дискретизации и преоб-
разуются в многобитовый код. Воз-
можны три частоты выборки: 32 кГц,
44,1
кГц и 48 кГц. Информация о при-
нятой частоте выборки включается в
управляющую часть звукового паке-
та. Сжатие звуковой информации
осуществляется с помощью специ-
альных алгоритмов, которые удаля-
ют часть звуковых данных, не снижая
качества звука. Эта операция назы-
вается
маскированием.
При маскиро-
вании используются три особеннос-
ти слуха:
- слабый звук становится неслы-
шим на фоне громкого звука близ-
кой частоты;
- сигналы слабых высоких частот
маскируются более громкими низкими;
- слух имеет конечную разреша-
ю щ ую способность по частоте,
вследствие чего звуки в некотором
диапазоне частот воспринимаются
как одинаковые.
Как при непосредственном, так и
при раздельном кодировании полно-
го цветового телевизионного сигнала
(ПЦТС), цифровые телевизионные
сигналы получаются чрезвычайно
широкополосными, и передавать их
по сущ ествую щ им линиям связи
практически невозможно. Поэтому
центральной проблемой в цифровом
телевидении является уменьшение в
несколько раз скорости передачи
символов цифрового сигнала. Она
решается путем устранения избыточ-
ности, имеющейся в телевизионном
сигнале, т.е. компрессии (уплотне-
ния) телевизионных сигналов.
Как элементарно объяснить сущ-
ность уплотнения сигнала во време
ни? Допустим, что требуется перевез-
ти в товарном вагоне ящики, и в од-
ном вагоне можно разместить
100
таких ящиков. Плата за перевозку
берется за вагон, независимо от ко-
личества ящиков. Если мы какимгто
волшебным способом сожмем ящики
по объему в два раза, в вагоне можно
будет разместить вместо ста ящиков
двести. После выгрузки ящиков из
вагона мы тем же способом вернем
ящикам прежний объем. В результа-
те оплата перевозки каждого ящика
окажется вдвое меньше, чем без пре-
образования их объема. Уплотнение
телевизионного сигнала так же сжи-
мает его частотный спектр, и он за-
нимает меньшую полосу частот в
спутниковом канале связи. Как пра-
вило, сжатый сигнал как минимум за-
нимает около 50% полосы канала
связи по сравнению с несжатым.
Сжатие ПЦТС вполне приемле-
мо, так как в телевизионном изоб-
ражении заложена определенная из-
быточность информации. В кадре
телевизионного сигнала может быть
много однородных ф рагментов с
одинаковы м уровнем яркости и
цветности, например, небо, ф ут-
больное поле, море и т.д. В этих слу-
чаях различие между кадрами мо-
гут быть очень малыми. И, как пра-
вило, в изображении остается прак-
тически неподвижным фон или пе-
редний план. Цифровой стандарт
MPEG позволяет избавиться от та-
кой избыточности с помощью меж-
кадрового и внутрикадрового коди-
рования и таким образом уменьшить
объем информации.
(Окончание следует)
----------------------------------
1
13
предыдущая страница 12 Радиолюбитель 2004-07 читать онлайн следующая страница 14 Радиолюбитель 2004-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст