Преобразование аналогового телевизионного сигнала в цифровой

Чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, необходимо выполнить следующие три операции [48].

  • • дискретизацию во времени, т.е. замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени - отсчетов (выборок);
  • • квантование по уровню, заключающееся в нахождении для каждого отсчета сигнала ближайшего к нему уровня квантования из используемого набора уровней квантования;
  • • кодирование (оцифровку), в результате которого номер найденного уровня квантования представляется в виде двоичного числа в параллельной или последовательной форме.

Все три операции выполняются в одном устройстве - аналого-цифровом преобразователе (АЦП).

Выбор частоты дискретизации телевизионного сигнала осуществляется в соответствии с теоремой В.А. Котельникова. Для европейского стандарта верхняя граничная частота спектра сигнала составляет 6.25 МГц , поэтому частота дискретизации должна быть не менее 12.5 МГц. Активная часть строки составляет для сигнала яркости 720 отсчётов, а для сигналов цветности по 360 отсчётов, что соответствует частоте дискретизации сигналов цветности/дц = 6,75 МГц.

При равномерном квантовании аналогового ТВ-сигнала в зависиости от содержания изображения необходимо воспроизвести 128 — 256 градаций уровня, в противном случае будут заметны ложные контуры на изображении. В связи с этим число уровней квантования при переходе к цифровой обработке ТВ-сигналов принято равным 256. Применяется линейное 8-разрядное квантование сигнала яркости и каждого цветоразностного сигнала. По каналам связи цифровые сигналы удобнее передавать последовательным кодом, а в пределах аппаратно-студийного комплекса — параллельным. В импульсно-кодовой модуляции используется последовательный позиционный код: единице некоторого разряда соответствует видеоимпульс определенного временного положения.

В цветном телевидении применяют компонентное и композитное кодирование. При компонентном кодировании производится раздельное преобразование яркостного сигнала и цветоразностных сигналов в цифровую форму. При композитном кодировании - преобразование полного цветового ТВ-сигнала в цифровую форму.

Разработаны единые международные стандарты цифрового кодирования. Для компонентного цифрового кодирования введено обозначение из трёх цифр, отражающее отношение частот дискретизации сигналов в каналах цыетопередачи. При этом можно говорить о следующих классах систем:

  • • 4:4:4, для фондовых записей с наиболее высоким качеством;
  • • 4:2:2, базовый;
  • • 4:1:1, для репортерских целей и бытовой видеозаписи.

В частности, это означает, что в базовом варианте сигналы цветности передаются в два раза реже, чем сигналы яркости. Частота дискретизации сигнала яркости составляет 13.5 МГц, а двух цветоразностных сигналов - 6.75 МГц. Число уровней квантования 256.

Формирователь цифрового ТВ-сигнала представлен на рис.7.1.

Формирователь цифрового ТВ-сигнала. (НАС - начало активной части строки, КАС - конец активной части строки)

Рис.7.1. Формирователь цифрового ТВ-сигнала. (НАС - начало активной части строки, КАС - конец активной части строки)

Для синхронизации разверток в аналоговом телевидении формируются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы. В цифровом ТВ для синхронизации передаются сигналы начала и конца активной части строки (сигналы НАС и КАС), содержащие по четыре байта в конце и в начале строки. Первый байт состоит из единиц, второй и третий равны нулю, четвертый содержит информацию о четности или нечетности ТВ- поля (при чересстрочной развертке кадр состоит из двух полей). Импульсы гашения восстанавливаются в приемнике по синхросигналам [56].

Сигналы аналогового и цифрового ТВ сопоставлены по времени на рис.7.2.

Сигналы аналогового и цифрового телевидения

Рис.7.2. Сигналы аналогового и цифрового телевидения

В верхней части рисунка представлена аналоговая строка, в нижней части - соответствующий ей цифровой сигнал. После сигнала начала активной части строки (НАС) идет блок видеоданных. В нем чередуются сигналы яркости и цветности, причем, сигналы синего и красного передаются поочередно. Следовательно, каждый цветоразностный сигнал передается в два раза реже, чем яркостный. В конце активной части цифровой ТВ-строки передается сигнал ее окончания (КАС).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >