Телевізійний приймач з можливістю прийому сигналів у форматі MPEG-2 (стр. 2 из 12)

При передачі ЧМ девиація частоти несущої вибирається виходячи зі смуги пропущення ВЧ тракту таким чином, щоб уникнути спотворень переданого сигналу, зв'язаних з відсіканням частини його спектра. Перехресні завадиви проявляються в спотвореннях типу "диференціальне посилення" і " диференціальна фаза ". Для зменшення цих спотворень застосовується рекомендована МККР лінійна обробка.

Поряд з лінійними передспотвореннями сигналу зображення в супутникових системах іноді, застосовують нелінійну обробку , що полягає в обмеженні розмаху передспотвореного сигнала за рахунок відсікання коротких викидів, що відповідають крутим фронтам вихідного сигналу. При сигналі SECAM припустиме обмеження на 2...3 дБ, на таке ж значення можна збільшити девіацію частоти і відношення сигнал/шум на виході каналу.

Сигнал звукового супроводу телебачення в традиційних системах із ЧМ передається звичайно разом із сигналом зображення на частоті, що піднесе, розташованої вище його спектра [16]. для досягнення необхідної завадозахищеності передача здійснюється методом частотної модуляції піднесущої, причому девіацію частоти паднесущої вибирають, як правило, більшою, ніж у наземному телебаченні - до 100 і навіть 150 кГц. Значення піднесущої також вище і складає 7,0...7,5 МГц при смузі відеосигналу 6 МГц, 5,8...6,8 МГц при смузі 5 МГц і 5...6 МГц при смузі 4,2 МГц, що дозволяє зменшити перехідні завади з каналу зображення в канал звукового супроводу і полегшити вимоги до фільтрації сигналів.

Для підвищення завадостійкості передачі звукових сигналів, як і в наземному телебаченні, застосовують частотні передспотворення - підйом верхніх частот переданого повідомлення.

При необхідності передачі разом із сигналом зображення більш ніж одного звукового сигналу (звукове віщання, звуковий супровід на іноземних мовах, стереозвук) використовується декілька піднесущихчастот, розташованих вище спектра відеосигналу. Їхнє число обмежене виникненням перехресних завад і погіршенням якості ТВ зображення через зменшення частки девіації несущої, приходящейся на відеосигнал. Практично з задовільною якістю вдається передати два-чотире додаткових сигнала. Наприклад, у супутникових ТВ каналах, організованих через європейські ІСЗ Eutelsat II і Astra поряд з основним каналом звукового супроводу сформовані ще до чотирьох високоякісних звукових каналів, використовуваних для передачі монофонічних чи стереофонічних програм [17].

Компандування застосовується для підвищення завадостійкості передачі звукових сигналів. Воно має на увазі стиск динамічного діапазону переданого сигнала відповідно до зміни обгинаючої звукового сигнала і відновлення вихідного динамічного діапазону на прийомі. Розрізняють "керовані" компандери, у яких інформація про вихідний динамічний діапазон передається в окремому каналі керування, і "некеровані", у яких ця інформація міститься в переданому сигналі.

Виграш у завадозахищеності завдяки компандуванню досягає в середньому 12...13 дБ при наявності сигналу і по 20 дБ паузі сигналу.

Більш ефективним енергетично і вільним від перехресних завад способом передачі декількох звукових сигналів є передача на піднесущей у дискретній формі. Сигнали окремих каналів перетворяться в цифрову форму і поєднуються (мультіплексуються) у загальний цифровий потік, що модулює по фазі піднесущу частоту, розташовану вище спектра відеосигналу. Піднесуща 5,73 МГц модулюється цифровим потоком з швидкістю 2,048 Мбіт/с, що містить ІКМ звукові сигнали, імпульси корекції помилок, контрольні імпульси. у системі утворяться або чотири звукових канали зі смугою 15 кГц, або два канали дуже високої (студійної) якості зі смугою 20 кГц.

1.3 Телевізійний сигнал з тимчасовим поділом компонентів

У системах типу МАС аналогові сигнали яскравості і кольоровості стискуються в часі і передаються по черзі, що дозволяє уникнути перехресних перекручувань сигналів яскравості і кольоровості, знизити шуми в каналі кольоровості завдяки перекладу його в область низьких частот, підвищити здатність зображення, що дозволяє, за рахунок більш широкої смуги частот сигналів яскравості і кольоровості. Стиск аналогового сигналу здійснюється стробірованієм сигналу з деякою тактовою частотою, перетворенням відліків у цифрову форму , нагромадженням їх у буферній пам'яті, прискореним зчитуванням з нової, більш високою тактовою частотою і зворотним перетворенням в аналогову форму [ 16] .

Звукові сигнали перетворяться в цифрову форму і передаються в інтервалі зворотного ходу лучачи. Вища частота в спектрі звукового сигнала складає 15 кгц частота стробирования обрана рівної 32 кгц. у залежності від вимог до якості звучання використовується лінійне аналогоцифрове перетворення з точністю 14 біт/відлік або майже миттєве компандування з точністю 10 біт/відлік, завадостійке дворівневе кодування забезпечує ефективний захист від помилок. Швидкість цифрового потоку в різних варіантах складає від 352 до 608 Кбіт/с.

Для каналів з цифровою передачею звуку рекомендовано використовувати передспотворюючі контури. Вважається, що передспотворення зменшують суб'єктивне сприйняття шумів квантування і запобігають погіршенню якості при низьких відношеннях сигнал/шум.

Сформовані тим чи іншим способом цифрові сигнали окремих каналів, імпульси синхронізації, корекції помилок і інші дискретні сигнали зводяться в загальний цифровий потік

Рисунок 1.1 Структура рядка сигналу системи D2-MAC

Передача цього цифрового потоку разом із сигналом зображення в системах типу МАС може здійснюватися одним із трьох способів:

- з поділом по частоті, як у японській системі BS-3 ( система А);

- з поділом за часом на відеочастоті ( система В);

- з поділом за часом на несущій частоті ( система С).

Перша буква, що входить у повне позначення стандарту сімейства МАС (наприклад, С-МАС), означає спосіб передачі цифрового сигналу.

Для сполучення по смузі частот відеосигналу з мережами кабельного телебачення розроблені стандарти D-MAC і D2-MAC. У системі D2-MACаналогові сигнали яскравості і кольоровості передаються протягом активної частини рядка в стиснутому в часі виді. Цифрова частина сигналу, що відповідає звуку, синхронізації, телетексту й іншим даним, об'єднана в пакети, передані протягом зворотного ходу по рядку і по кадрі. Струтура рядка сигналу, закодованого по системі D2-MAC, приведена на рис. 1.1.

У стандарті D-MAC бінарний (двоїчний) цифровий потік перетвориться в дуобінарный (трьохрівневий), у якому, логічному 0 відповідає імпульс нульової амплітуди, а логічної 1- імпульс позитивної чи негативної полярності. Об'єднання відеосигналу і дискретної послідовності здійснюється по відеочастоті.

Поява останнім часом стандартів цифрового стиску привело до того, що стандарт D/D2-MAC утратив свою роль переважного методу передачі в діапазоні 11,7...12,5 ГГц і уступає її цифровим методам. У цьому стандарті пока ще працюють несколько супутникових систем Франції і Скандинавських країн, передаються окремі програми Голландії, Бельгії, Великобританії, але область его застосування помітно скорочується.

1.4 Передача телевізійних сигналів у цифровій формізі стиском

Створення ефективного алгоритму цифрової обробки ТВ сигнала стало можливим на основі досягнень теорії зору і техніки сверхвеликих інтегральних схем (СВІС). Алгоритм, покладений в основу стандартів MPEG включає визначений базовий набір послыдовних процедур.

У якості вихідного використовується компонентний ТВ сигнал RGB, потім він матрицюється в сигнал, що складається з яскравісної (Y) і двох кольорорізностних складових (U і V). Дискретизація здійснюється з тактовими частотами 13,5 МГц для сигнала яскравості і 6,76 МГц для кольорорізностних сигналів (співвідношення частот дискретизації 4:2:2- див.мал.1.3).

На етапі попередньої обробки вдаляється інформація, що затрудняє кодування, але несуттєва з погляду якості зображення. Звичайно використовується комбінація просторової і тимчасової нелінійної фільтрації [16].

Основна компресія досягається завдяки усуненню надмірності ТВ сигнала. Розрізняють три види надмірності - тимчасову (два послідовних кадри зображення мало відрізняються один від іншого ), просторову ( значну частину зображення складають однотонні однаково пофарбовані ділянки) і амплітудну (чутливість ока неоднакова до світлих і темних елементів зображення).

В залежності від цього кожен кадр у форматі MPEG може бути наступного виду:

- I (Intra) frame - кодується як звичайна картинка.

- Р (Predicted) frame - при кодуванні використовується інформація від попередніх I чи Р кадрів.

- B (Bidirectional) frame – при кодуванні використовується інформація від одного чи двох I чи R кадрів (один попередній даному й один наступний за ним, хоча може і непосредственно, див. рис.1.1).

Рисунок 1.2 Послідовність кадрів у форматі MPEG

Послідовність кадрів може бути наприклад така:

IBBPBBPBBPBBBIBBPBBPB...

Потрібно помітити, что прежде чем декодувати В кадр потрібно декодувати два I чи Р кадри. Існують різні стандарти на частоту з якою повинні слідувати I кадри (приблизно 1-2 кадру в секунду), що відповідають стандарти є і для Р кадрів (кожен 3 кадр повинний бути Р кадром). Такий вибір був зроблений для того, що б забезпечити одночасне виконання вимог максимального стиску і довільного доступу до кожного з кадрів послідовності. Тим часом саме В - кадри забезпечують максимальний стиск, і якби удалося підняти частку В - кадрів у групі, а I - кадрами позначити границі сюжетів, то ефективність стиску була б збільшена [16].