Преобразование аналогового сигнала в цифровой. Обобщенная структурная схема системы цифрового телевидения

ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

(учебное пособие)

Содержание

стр.

Предисловие                                                                                                                     3

1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ              5

1.1. Основные понятия                                                                                                  5

1.2. Импульсно-кодовая модуляция /ИКМ/                                                               10

1.3. Обобщенная структурная схема системы цифрового телевидения                  14

1.4. Дискретизация телевизионного сигнала                                                             16

1.5. Квантование телевизионного сигнала                                                                 20

1.6. Формирователи цифровых телевизионных сигналов                                        26

1.7. Цифровые интерфейсы в телевидении                                                                28

1.8. Кодирование телевизионного сигнала                                                                37

1.9. Дискретно-косинусное преобразование /ДКП/                                                  39

1.10. Квантование коэффициентов ДКП                                                                    43

1.11. Кодирование коэффициентов ДКП                                                                    45

1.12. Кодирование с предсказанием                                                                            46

1.13. Предфильтрация и шумоподавление                                                                 53

2. СТАНДАРТ СЖАТИЯ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ MPEG-2                                                                                    55 2.1. Кодируемые кадры                                                                                                62    2.2. Компенсация движения                                                                                         65    2.3. Использование ДКП в стандарте кодирования MPEG-2                                   68    2.4. Профили и уровни стандарта MPEG-2                                                                76    2.5. Сжатие звукоданных                                                                                             84       2.5.1. Эффект маскирования и психоакустическая модель слуха                         84       2.5.2. Полосное кодирование и блок фильтров                                                       87       2.5.3. Квантование и распределение битов                                                             89    2.6. Алгоритм сжатия звукоданных кодерами первого и второго уровня              91    2.7. Алгоритм сжатия звукоданных кодерами третьего уровня                               93

3. ФОРМИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ ВИДЕО И ЗВУКА                  98    3.1. Мультиплексирование, ремультиплексирование и статистическое мультиплексирование                                                                                          105    3.2. Таблицы программно зависимой информации                                                 107    3.3. Транспортировка пакетов MPEG-2 в составе ячеек АТМ                               111    3.4. Принципы обеспечения синхронизации цифровых потоков в стандарте            MPEG-2                                                                                                                115

Предисловие

Быстрый переход от аналогового к цифровому телевизионному вещанию, обладающему важными преимуществами, приводит к существенному изменению технической базы телевидения, внедрению принципиально новых, цифровых технологий и методов формирования и передачи ТВ сигналов, основанных на методах цифрового сжатия.

Этот переход требует не только замены значительной части парка оборудования, но и подготовки большого числа специалистов, работающих в области ТВ вещания.

С момента возникновения цифрового телевизионного вещания как самостоятельной отрасли в телевизионной технологии и до настоящего времени опубликовано множество теоретических и прикладных работ, в том числе знаменитые книги Цифровое телевидение /под ред. М.И. Кривошеева. — М.: Связь, 1980г, М. Птачек. Цифровое телевидение. Теория и техника. — М.: Радио и связь, 1990г, ставшие классическими, а также работы Г.В. Мамчева. Основы цифрового телевидения. Новосибирск, 2003г. К сожалению, эти книги издавались давно и незначительными тиражами и стали недоступными для большинства студентов, особенно обучающими по системе заочного обучения.

Предлагаемые вниманию учебное пособие является попыткой восполнить недостаток учебной литературы в области цифрового телевидения.

Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение».

Учебное пособие, рассчитано в первую очередь, на студентов факультета заочного обучения. Поэтому при изложении материала уделяется особое внимание физической сущности процессов, происходящих в трактах цифрового телевидения.

Материал учебного пособия сгруппирован в трех частях, в которых рассматриваются:

- преобразование аналогового сигнала в цифровой;

- стандарт сжатия движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2;

- формирование цифровых потоков видео и звука.

Автор выражает искреннюю благодарность студентам группы РРТ-420 Шахурову А.Г. и Климову А.В. быстро и качественно осуществивших компьютерный набор учебного