Какво е цифрова телевизия. Какво е цифровата телевизия и как е добро

DTV означава цифрова телевизия и е цифрова телевизия, която обработва и излъчва входящия сигнал в цифров вид. Самият телевизионен сигнал не е само образ, но и звук. Входящият сигнал е кодиран цифров формат  MPEG, който е двоичен код. Това означава, че се състои от 1 и 0. Поради този формат предаването на сигнала не се влияе от метеорологични условия или други външни фактори, което означава, че смущения като "сняг", "тире" и др. няма.

В допълнение към устойчивостта на смущения и прекъсвания в комуникацията, DTV в режим на приемане и предаване на сигнал изисква по-малко енергия в предавателя, който ще предава сигнала на същото разстояние, както когато е свързан с аналогова телевизия. Освен това има и друго предимство на цифровата телевизия, която потребителите обикновено не забелязват. Това предимство се интересува повече от предавателните центрове. Спектърът на уловения сигнал се намалява, така че, ако е в определен диапазон, е възможно да се заснеме по-голям брой наземни канали.

Въпреки това, DTV има и някои недостатъци, основната от които е, че ако сигналът стане по-слаб, изображението изчезва или започва да се забавя, поставяйки го на квадрати. В този случай, с обичайните аналогова телевизия  ще се появят само шум и шум.

Стандарти за цифрова телевизия

От самото си начало, DTV се развива активно, в резултат на което през 1993 г. е създадена система за цифрово видеоразпръскване - Digital Video Broadcasting или DVB. За да я стандартизират, една международна организация е приела следните стандарти за цифрова телевизия, които се различават един от друг по отношение на принадлежност към един или друг континент. Така че днес има:

• DVB - европейска DTV;
• ISDB - японска DTV;
• ATSC-американска DTV.

Всички гореспоменати стандарти, от своя страна, са разделени на определени формати, които се различават един от друг по вида на телевизията, за която се предава телевизионният сигнал.

За да може дадено лице да получи тези или други интерактивни услуги, каналите могат да изискват такса, преди да бъдат кодирани. За излъчване на такива канали стана възможно в приемника или телевизионния Ci-слот вградени специализирани CAM модули.

В нашата страна стандартът за DVB цифрова телевизия е разделен на следните формати:

• DVB-T или T2 - конвенционална наземна цифрова телевизия;
• DVB-S или S2 - телевизионно приемане цифров сигнал  чрез сателитна антена;
• DVB-H или H2 - мобилна телевизия;
• DVB-C или C2 е най-популярната кабелна цифрова телевизия в големите градове.

T2 или C2 се различава от T или C само в това поколение, което представлява този стандарт за пренос на данни.

Съществена DTV

Може би много хора са чували за такъв стандартен DTV като T2. Този стандарт е стандарт на второто поколение, което означава възможността за получаване на по-голям брой телевизионни канали, използвайки същото оборудване, както преди. Всъщност капацитетът на мрежата ще нарасне с 30%. За обикновения потребител такива промени не са забележими, но поради различията между тези стандарти, тяхната комбинация не е възможна.

Когато използвате формат DTV T2, се появяват следните функции:

• Предаване на 3D изображение;
• Предава многоканален звук;
• Да излъчва сигнали UHDTV, HDTV, както и SDTV;
• Телетекст режим;
• Интерактивна телевизия;
• Показване на субтитри;
• Показване на искания видеоклип.

Това са най-важните функции, но наземната DTV може да има и допълнителни функции. Всичко зависи от модела на вашия телевизор.

DTV канали в Русия

В Русия, DTV се появява първоначално с DVB-T стандарта, въпреки факта, че цялата информация вече е била предадена по стандарта T2. Поради това се оказа, че сигналът е бил кодиран във формат MPEG-4, а всички устройства разбираха само MPEG-2 формат. В резултат на това, за да се гледа цифрова телевизия, е необходимо да се използва допълнителен модул CAM модул. Това доведе до факта, че стандарт T2 беше пуснат в Русия за 3 години по-рано от планираното.

DTV има определени групи телевизионни канали, всяка от които се нарича мултиплекс. Всеки мултиплекс има 10 телевизионни канала. Всички те се показват на телевизора, а разделянето между тях е тунерът. В Русия има няколко мултиплекса, но не всички от тях могат да се видят в определен регион. Въпреки това, където и да сте, можете да бъдете сигурни, че ще гледате безплатни емисии  от мултиплекс RTRS-1 и RTRS-2.

За да свържете DTV във формат T2, трябва да имате телевизор с вграден приемник или външен тунер. Вие също се нуждаете от обичайното телевизионна антенас дециметров обхват, който ще получи сигнал.

За да настроите цифрова телевизия на модерен телевизионен модел, ще трябва да влезете в менюто и да отидете в режим на настройка. Тук трябва да изберете "Кабел" като източник на сигнал. След това трябва да изберете цифрови канали  и отидете в режим на търсене. След това ще трябва да изберете някои параметри на честотата, модулацията и скоростта на предаване. Ако телевизорът ви има режим на търсене в мрежа, няма да се налага да въвеждате никакви данни. Всички налични канали ще се настроят сами.

Тема: Принципи на предаване на цифрови телевизионни изображения

ЦЕЛ НА ПРЕПОДАВАНЕ: Покажете характеристиките на формирането на дигиталната телевизионен сигнал  като се вземат предвид изискванията на „Препоръка ITU BT 601“, се обосновава използването на алгоритми за компресия и се разглеждат някои методи за цифрова обработка и кодиране на телевизионни сигнали.

Проучвателни въпроси:

1. Обща информация.

2. Цифров телевизионен сигнал.

3. Формира цифрови телевизионни сигнали.

Въпрос номер 1.

Цифрова телевизия  - това е нов клон на телевизионната технология, при който предаването, обработката и съхранението на телевизионен сигнал се извършва в цифров вид. Използването на методи и средства за цифрова телевизия предоставя редица предимства в сравнение с аналоговата телевизия: \\ t

Подобряване на устойчивостта на предаване и запис на телевизионни сигнали;

Намаляване на мощността на телевизионните предаватели;

Значително увеличение на броя телевизионни програмипредават се в същия честотен диапазон;

Подобряване на качеството на изображението и звука в телевизионните приемници с обичайния стандарт на разлагане;

Създаване на телевизионни системи с нови стандарти за декомпозиране на изображението (HDTV с висока разделителна способност);

Разширяване на функционалността на студийното оборудване, използвано при подготовката и провеждането на телевизионни програми;

Предаване в телевизионен сигнал на различна допълнителна информация, превръщането на телевизионен приемник в многофункционална информационна система;

Създаване на интерактивни телевизионни системи, чрез които зрителят получава възможност да повлияе на предаваната програма.

Тези предимства се дължат както на принципите, присъщи на цифровата телевизия, така и на наличието на разнообразни алгоритми, схемотехника и мощна технологична база за създаване на подходящи устройства.

Както всеки отрасъл на човешкото познание и практическа дейност, цифровата телевизия се развива на етапи: задаване на задача, изследователска и развойна дейност, създаване на експериментални образци и, накрая, индустриални стандарти, които трябва да се изпълняват от всички участници в програмата за цифрова телевизия. Приемането на стандарти е най-важният елемент от развитието на всяка индустрия, включително телевизията.

Международните стандарти се приемат предимно от Международната организация по стандартизация (ISO - Международна организация за стандартизация), създадена през 1947 г. За разработване на стандарти във всеки отрасъл на инженерството, ISO създава работни групи. Пример - MPEG (Експертна група на филмите), занимаваща се със стандарти за цифрова телевизия.

Друга организация, която играе важна роля в стандартизацията, е Международният съюз по далекосъобщения (ITU - International Communication Union). Документите, приети от ITU, се наричат ​​препоръки и могат да бъдат превърнати в международни стандарти чрез решения на ISO или национални решения на националните органи по стандартизация.

В своето развитие цифровата телевизия премина през няколко етапа. Първият етап - използването на цифрови технологии в някои части телевизионна система  при запазване на обичайните стандартни декомпозиционни и аналогови комуникационни канали. Най-важното постижение на този етап е създаването на напълно цифрово студийно оборудване. Сигналите от излъчващите камери се цифровизират, а всяка следваща обработка и съхранение в телевизионния център се извършва в цифров вид. Това дава възможност да се осъзнаят в значителна степен предимствата на цифровата телевизия, описани по-горе, а на изхода на студийното оборудване, сигналът се преобразува в аналогова форма и се предава по нормални комуникационни канали.

Друга насока е въвеждането на цифрови блокове в телевизионни приемници с цел подобряване на качеството на изображението (цифрови филтри за разделяне на сигналите за яркост и цветова разлика, намаляване на влиянието на шума и др., Декодиране и възпроизвеждане на екрана на допълнителна информация, предавана чрез системата Teletest).

Всички тези подобрения не оказват влияние върху стандарта на разлагане и принципите на предаване на телевизионен сигнал чрез комуникационен канал.

Вторият етап е създаването на хибридни аналогово-цифрови телевизионни системи с параметри, които се различават от обичайните стандарти на телевизията. На този етап промените се развиват в две направления:

Преход от едновременно предаване на сигнали за яркост и цветови разлики към тяхното последователно предаване;

Увеличаване на броя на линиите в рамката и елементите на изображението в линията.

Изпълнението на втората посока е възможно само ако се използват алгоритми за компресия, за да се осигури възможност за предаване на телевизионния сигнал чрез комуникационни канали с приемлива честотна лента. Примери за хибридни телевизионни системи: японската телевизионна система с висока разделителна способност MUSE и западноевропейските системи на семейството MAC. В предавателните и приемателните части на тези системи сигналите се обработват с цифрови средства и в комуникационния канал се предават в аналогова форма. Системите имат аспектно съотношение 16: 9, броят на линиите в кадъра са 1125 и 1250, а кадровата честота е съответно 30 и 25. Използвайки статистическо кодиране, честотната лента на сигналите на тези системи, надвишаваща 20 MHz, се компресира до около 8 MHz, което позволява предаването на тези сигнали през сателитни канали  комуникации с честотна лента от 27 MHz. В същото време наземната мрежа не позволява предаването и приемането на сигнали от тези телевизионни системи, тъй като е предназначена за честотната лента на един канал 6 ... 8 MHz.

Третият етап е създаването на напълно цифрови телевизионни системи. След появата си в Япония и Европа MUSE и HD-MAC в САЩ през 1987 г. беше обявен конкурс за най-добър проект за телевизионна система с висока резолюция. Основното ограничение е, че широчината на честотната лента на канал за предаване на телевизионен сигнал трябва да бъде 6 MHz, тъй като около 1400 компании в САЩ използват тази лента и не желаят да я възстановяват. Разгледани проекти на аналогови системи. Първите проекти на напълно цифрови системи се появяват през 1990 г. В основата на всички тези проекти са напредъкът в областта на технологиите за ефективно кодиране и компресиране на изображения. В началото на 1993 г. проектите на аналоговите системи бяха премахнати от разглеждане. През май 1993 г. четири групи фирми и изследователски организации се сляха в “Големия алианс” и впоследствие представиха един проект, който стана основата на стандарта за напълно цифрова телевизионна система на САЩ. Сред създателите на Масачузетския технологичен институт, Zenith Corporation, General Instruments, американския клон на Philips и Thomson и други. Резултатите от работата са отразени в няколко стандарта: JPEG за компресиране на неподвижни изображения, MPEG-1 за запис на видео и аудио на компакт дискове (одобрен през декември 1993 г.), MPEG-2 за системи за телевизионно излъчване с обичайния стандарт за декомпозиция и с увеличен брой линии (одобрен през ноември 1994 г.). В Европа DVB (Digital Video Broadcasting) проект беше приет в Европа през 1993 г. Цифровото видеоразпръскване беше посетено от повече от 130 компании и изследователски организации.В края на 1998 г. броят на сателитните цифрови телевизионни канали в европейските страни надхвърли 1000. прекратяване на аналоговото телевизионно излъчване до 2010 г. В момента европейската цифрова телевизионна система DVB, американската ATSC и японската ISDB са разработени, експериментално и пуснати в експлоатация

Националният стандарт за цифрова телевизия в Русия ще бъде европейската DVB система. Това решение е взето на 2 декември 2003 г. Въз основа на извършения анализ на използваните и международно стандартизирани цифрови телевизионни системи, резултатите от експерименталните изследвания и вътрешния опит на цифровото наземно и сателитно телевизионно излъчване, разработчиците на руски национални стандарти цифрово излъчване  предпочита европейската DVB система.

Основните характеристики на новото поколение телевизионни системи са: \\ t

Значително стесняване на широчината на честотната лента на цифровия телевизионен сигнал, постигнато чрез ефективно кодиране, т.е. намаляване на излишното количество на изображението и възможност за предаване на 4 или повече телевизионни програми със стандартна разделителна способност или 1 до 2 HDTV програми на стандартен телевизионен канал с честотна лента от 6 ... 8 MHz.

Унифициран подход за кодиране и предаване на телевизионни сигнали с различна яснота на изображението: видеофон и други системи с намалена яснота, телевизия с обикновена дефиниция.

Интеграция с други типове информация при предаване по цифрови мрежи.

Осигуряване на защита на предаваните телевизионни програми и друга информация от неоторизиран достъп, което дава възможност да се създаде система за заплащане на телевизионни програми.

На фиг. 1 показва блокова схема на цифрова телевизионна система.

Системата е симетрична по отношение на комуникационния канал. На входа два независими (статистически) източника на информация в процеса на преобразуване и обработка образуват два потока от цифрови данни, комбинирани от мултиплексор в един поток за кодиране, модулиране и предаване по комуникационен канал, и на изхода на комуникационен канал след демодулация и декодиране, този единичен поток е разделен на две за по-нататъшна обработка и конверсия. Обмислете накратко основните части на системата.

Фиг. 1 Структурна схема на цифрова телевизионна система.

Въпрос номер 2

Цифров телевизионен сигнал.

Цифровият телевизионен сигнал се получава от аналога чрез следните известни трансформации:

Дискретизация по време;

Квантуване по ниво;

Кодиране на стоките.

вземане на проби.

Като се има предвид условието за избор на честота на дискретизация (теорема за вземане на проби е г ≥2 е в) завършени, разгледайте особеностите на дискретизацията на телевизионното изображение, което е двуизмерен сигнал. Телевизионното изображение във вертикалната координата вече е дискретно, поради разлагане на линии. Следователно, за да се получи двуизмерно вземане на проби, е достатъчно да се извърши едномерно вземане на проби от телевизионния сигнал във времето. При вземане на проби образците образуват определена структура в неговата равнина. Най-широко използваната правоъгълна структура на пробата. Процесът на дискретизация на изображението и неговото последващо възпроизвеждане могат да бъдат илюстрирани с триизмерни графики, където   X  и Y съответстват на пространствените координати в равнината на изображението и вертикалната координата Z показва количеството на яркостта във всяка точка от изображението. При възпроизвеждане на извадка с помощта на двуизмерна стъпка на екрана се получава изображение във вид на елементи, наречени пиксели (пиксел - елемент на картината). Яркостта на всеки пиксел е приблизително постоянна и равна на яркостта на оригиналното изображение в съответната точка на вземане на проба или, по принцип, на средната яркост в определена област в пиксела. Размерите на пикселите трябва да са толкова малки, че зрителят да възприема възпроизведеното изображение като непрекъснато. Помислете за дискретизация от спектрална гледна точка. Представяме понятията за пространствени честоти и пространствен спектър за непрекъснато изображение.

По аналогия с периода на едномерния периодичен сигнал, който е функция на времето, ще наречем пространствения период T x по координатите X  пространствен интервал, при който стойностите на двумерния сигнал б(х, ш) се повтарят. Тогава пространствената честота на този сигнал по X координатите ще бъде реципрочна на пространствения период. е = 1/ T х  , По подобен начин пространственият период и пространствената честота се въвеждат от координатата Y.

Преобразуването на пространствения спектър на изображението с двуизмерна дискретизация е показано на фиг. 1. Приема се, че пространственият спектър на оригиналното изображение е ограничен в равнината на пространствените честоти, т.е. извън определена затворена крива, всички честотни компоненти могат да се считат за равни на нула. Както в случая на дискретизация на едномерни сигнали, с двуизмерно вземане на проби, появяват се странични спектри, които са изместени спрямо първоначалния спектър хоризонтално и вертикално от стойностите на пространствените честоти за вземане на проби f d и f dx, съответно. На фиг. 2.а) показва случая, когато в резултат на вземане на проби страничните спектри не се припокриват с основния. Такъв резултат се постига с достатъчно големи пространствени честоти на вземане на проби по двете координати.

В този случай е възможно да се възстанови оригиналното изображение от извадката, като се използва пространствен филтър, който извлича спектъра на оригиналното изображение от спектъра на избраното изображение.

Това е обобщение на теоремата на Котелников за двуизмерните сигнали.

Фиг. 2 Пространствен спектър на образци в случаите на а) и нарушение на b) условия, аналогични на теоремата на Котелников за двуизмерни сигнали.

На фиг. 2б) е показан случай, в който страничните спектри се припокриват със спектъра на оригиналното изображение, което е следствие от недостатъчно големи честоти на вземане на проби от пространствените координати. В този случай възстановяването на оригиналния образ на дискретизирано без изкривяване е невъзможно. Специфичният вид изкривяване в изображението зависи от формите на съставните му обекти и от особеностите на неговия пространствен спектър.

За да се предотврати изкривяване, е необходимо да се изберат достатъчно големи пространствени честоти за вземане на проби за двете координати. Въпреки това, при телевизията тези пространствени честоти са действително предопределени от параметрите, определени в използвания стандарт за разлагане: броя на линиите и броя на елементите във всеки ред. За да се съгласува пространственият спектър на изображението с посочените параметри, в много случаи е необходимо да се ограничат горните гранични пространствени честоти на изображението преди вземане на проби. Тази операция се извършва с помощта на специални оптични разсейващи елементи, разположени пред CCD матрицата или просто чрез дефокусиране на лещата леко при телевизионна камера.

Горната честотна граница на видео сигнала (аналогова телевизия) се определя от формулата

където к - форматът на изображението на екрана е съотношението на ширината на изображението към неговата височина;

z - общия брой линии в рамката;

п   - честота на кадрите;

α   и β - коефициенти, показващи дяловете на неактивните зони в периоди, съответно линии и рамки;

r  - експериментално определен коефициент, равен на 0,75 ... 0,85.

Тази формула е получена въз основа на състоянието на една и съща разделителна способност на телевизионната система хоризонтално и вертикално, което съответства на квадратната форма на най-малките предавани елементи на картината. Следователно, при задаване на честотата на семплиране на телевизионен сигнал чрез неговата горна гранична честота (нормална, непространствена) в съответствие с едномерния критерий, дефиниран от теоремата на Котелников, ще бъде удовлетворено двуизмерното условие за липсата на изкривявания на изображението поради припокриване на пространствените спектри.

квантуване.

Без да се разглежда процедурата за квантуване, отбелязваме, че броят на нивата на квантуване N е най-важният параметър при обработката на телевизионен сигнал. Известно е (вж. Лекция 8), че квантуването е придружено от грешки на квантуване (шумове). На изображението шумът на квантуване може да се прояви по различни начини в зависимост от промените в яркостта или цвета на тази част от изображението. В области, състоящи се от фини детайли, квантуването ще доведе до случайни промени в яркостта или цвета. В области с плавна промяна на нивото на видеосигнала, квантуването може да доведе до фалшиви контури по линиите, където нивото на видеосигнала пресича границата на два съседни интервала за квантуване. Забележимостта на фалшивите контури е значително намалена със случайни измествания на стойностите на яркостта на елементите на изображението или позициите на нивата на квантуване. Следователно, в някои случаи, преди квантуването, в изображението се въвежда допълнителен шум.

Еднаквото квантуване на телевизионен сигнал не е най-доброто от гледна точка на възприемането на човешка визуална система, квантована по този начин. Изборът на обекта на заден план става, когато прагът на яркост е надвишен. С увеличаване на яркостта на фона прага се увеличава. Следователно, в обхвата на стойностите на телевизионния сигнал в близост до нивото на черното, стъпката на квантуване трябва да бъде по-малка, отколкото в обхвата на стойностите, близки до нивото на бялото. Въпреки това, техническото изпълнение на неравномерното квантуване е доста сложно. Вместо да се използва стъпка за нееднакво квантуване, обикновено се извършва предварителна нелинейна конверсия на видеосигнал - гама-корекция. В този случай се решават два проблема. Първо се коригира нелинейността на трансферната характеристика на кинескопа и се осигурява оптималната форма на трансферната характеристика на целия път на телевизионната система “от светлина към светлина”. На второ място, ефектът от грешките на квантуване при ниски нива на яркост на изображението е намален. В цифровите телевизионни системи, като правило се използва равномерно квантуване на гама-коригираните сигнали с броя на двоичните битове на АЦП, което е равно на 8. При тези условия шумът на квантуване в изображението почти не се забелязва.

Изискванията на препоръката ITU-R BT 601 определят единен международен стандарт за цифрово кодиране на телевизионен сигнал за студийно оборудване. Стандартът се използва в съвременните цифрови телевизионни системи в цифровото представяне на телевизионните сигнали със стандартна дефиниция. Стандартът предвижда отделно кодиране на яркостта и два сигнала за цветова разлика.

Дискретизация.

Единична честота на дискретизация на сигнала за яркост се настройва на 13,5 MHz за двата стандарта за измерване: 25 Hz, 625 линии, 30 Hz, 525 линии. Всеки от сигналите за разликата в цветовете се подбира при половината от честотата от 6,75 MHz. В съответствие с приетите правила, този стандарт за цифрово кодиране на телевизионни сигнали е 4: 2: 2. В допълнение към горното, това означава, че и двата сигнала за цветова разлика присъстват във всяка линия. Общият брой на броят на яркостта на линия е 864, броят на броенето на сигнала за цветова разлика е 432. По време на активната част на линията се формират 720 броя на сигнала за яркост и 360 броя за всеки цветен сигнал. Тези броя на пробите са междинни между стойностите, необходими за получаване на квадратни пиксели в посочените стандарти за почистване. Препоръката предоставя компромис. Броят на активните линии в рамка за стандарт от 625 линии е 576. Общият брой на предаваните елементи във всеки кадър е 414720. Осигурени са и други формати за преобразуване на телевизионни сигнали в цифрова форма. Когато се използва формат 4: 2: 0, всеки цветоразличим сигнал има честота на вземане на проби 2 пъти по-ниска от честотата на вземане на сигнала за яркост и се предава във всяка втора линия. Показанията на сигналите за разликата в цвета в този формат са разположени между редовете на отчитанията на сигналите за яркост и за всеки от тези сигнали образуват матрица от 360x288 елемента.

В формат 4: 1: 1, двата сигнала за цветова разлика се предават във всеки ред, но честотата им на семплиране е 4 пъти по-малка от честотата на дискретизация на светлинния сигнал (3.375 MHz). Броят на елементите на всеки цветови различен сигнал е 360x288.

С формат 4: 4: 4, двата сигнала за цветова разлика се предават на всяка линия и се семплират със същата честота като сигнала за осветеност.

Квантуване.

За всичките три сигнала има 256 нива на квантуване (броят на цифрите п = 8). В този случай нивото на черното на сигнала за яркост съответства на 16-то ниво, а на номиналното ниво на бялото - на 235-то ниво на квантуване. 16 нива на квантуване отдолу и 20 от по-горе формират резервни зони в случай, че изходът на аналоговия сигнал за осветяване е извън номиналния обхват. Сигналите за синхронизация се предават от нула и 255 m. Аналогово-цифровото преобразуване на сигнала за яркост се описва със съотношението

в = 219 E ! при +16 ,

където E ! в    - аналогов сигнал за яркост, вариращ в диапазона от 0 до 1 (тирето показва, че сигналът е преминал гама-корекцията);

в - цифров сигнал за яркост, вариращ в диапазона от 16 до 235.

При квантуване на цветовите различия се осигуряват резервни зони за 16 нива на квантуване отгоре и отдолу. ADC не получава самите цветови разлики. E ! R -- Y  и E ! B – Y    и сигнали за компресирани цветови разлики, генерирани в съответствие със съотношенията

E C R = 0 , 713 E ! R - Y E C B = 0 , 564 E ! B - Y

Освен това, стойностите на сигналите E CR E CB  варират в диапазона от - 0,5 V до 0,5 V.

ADC цветови разлики, които водят до цифрови сигнали за цветова разлика C R   и C B  се изпълняват в съответствие със следните съотношения

C R = 224 E ! R-Y + 128 = 159,712 E R - Y ! + 128 = 160 E ! R - Y +128,

C B = 224 E ! B - Y + 128 = 126,336 E ! B - Y + 128 = 126 E ! B-Y + 128

Тъй като сигналите за цветова разлика са биполярни, 128-то ниво на квантуване трябва да съответства на нулевата стойност на тези сигнали.

Фигура 1 показва съответствието между нивата на аналоговите телевизионни сигнали и нивата на квантуване на нормален тестов сигнал под формата на осем цветни ленти.

В наши дни все повече се използва квантуване на сигналите за яркост и цветова разлика от 10-битови АЦП.

Телевизионният сигнал съгласно препоръката на ITU-R BT 601 включва сигнали за синхронизиране. Преди началото на активната секция на всяка линия, синхронизиращият сигнал от началото на активната линия (IAM) се предава в края на импулса за изчистване на линията и след края на активната секция на всеки ред синхронизиращият сигнал на края на активната линия (CAM) се предава в началото на импулса за изчистване на линията. Всеки от синхронизиращите сигнали съдържа 4 байта. Първият байт се състои от осем двоични, които съответстват на десетично число от 255. Следващите два байта съдържат нули. Последният четвърти байт съдържа информация за това кое поле се предава (четно или нечетно), какъв е тактовият сигнал и също така осигурява защита от грешки. Когато се използва 10-битово квантуване, вместо число 255 се използва числото 1023. Повечето от продължителността на хоризонталния импулс между IAM и CAS остават свободни и по време на него можете да предавате различна информация, например цифрови звукови сигнали.

Фигура 1

Въпрос номер 3

Формира цифрови телевизионни сигнали.

Нека разгледаме два варианта на блоковата схема на цифров телевизионен сигнализатор в съответствие с препоръката на ITU-R BT 601, представена на фиг.3 и 4.

В устройството Фиг. 3 основни цвята E K , Е G , E B   от източника на телевизионни сигнали (телевизионни камери) се подават към гама-коректори (GC) и след корекция на нелинейност - в кодиращата матрица (KM). В KM тези сигнали се превръщат в добре познати сигнали за яркост и сигнали за разликата в цветовете по известни съотношения. Освен това сигналите се превръщат в ADC в цифрови сигнали, като преминават мащабирането и преместването на входа на ADC.

Синхронизиращите импулси на източника на телевизионен сигнал се подават към цифров генератор на синхронен импулс (FSSI), който генерира IAS и UAN синхронизиращи сигнали. В допълнение, синхронизиращите импулси се използват за синхронизиране на генератора на часови импулси (GTI), който произвежда импулси с честоти 27, 13.5 и 6.75 MHz, пристигащи в други възли на устройството.

Фиг. 3 Структурна схема на цифров телевизионен преобразувател, който изпълнява сигнали за яркост и цветова разлика в ADC.

GTI съдържа фазово заключен контур, с който е осигурен необходимия брой периоди от тактови импулси по време на хоризонталния период на сканиране на източника на телевизионни сигнали.

Мултиплексорът в посочената последователност изпраща цифрови сигнали към изхода. U, С R  и C B и сигнали за цифров часовник. В резултат на това на изхода на устройството получаваме генерирания цифров телевизионен сигнал (PTS).

На фиг. 4 показва блокова схема на друга версия на PZT драйвера. Според тази схема, сигналите на основните цветове E R , , E G  и E Най-  преобразува в цифрови сигнали R г , G г , B г  , В допълнение, всеки ADC трябва да има 10, и за предпочитане 12 бита. След това цифрови сигнали се изпращат към цифрови гама-коректори, в които се извършват нелинейни преобразувания. Броят на двоичните цифри на гама-коригираните цифрови сигнали е 8. След това, в кодиращата матрица, сигналите се преобразуват в цифров светлинен сигнал и два сигнала за цветова разлика.

Фиг. 4 Опционална блок-схема за формиране PZT.

Извършването на гама-корекция с цифрови средства осигурява по-точно определяне на необходимата функция за преобразуване, но са необходими по-точни (и следователно по-скъпи) АЦП. Формирането на тактови сигнали и тактови импулси се извършва подобно на първия вариант на устройството.

Предаване на сигнали за цифрова телевизия.

Паралелно видео задника.

Стандартът за паралелен видео интерфейс предвижда прехвърлянето на PZT под формата на паралелен цифров код. Това изисква 8 (10) линии и още един за предаването на тактови импулси. Линиите са направени под формата на усукани двойки проводници. Поради големи загуби и смущения, предавателното разстояние е ограничено до максимум 50 метра. Предаването на стойностите на образците на сигналите за яркост и цветова разлика се извършва от същите линии в следния ред: Y, C R , Y, C B  , ... Честотата на тактовите импулси е равна на е  = 13.5 + 6.75 + 6.75 = 27 MHz. Синхронизиращите сигнали на телевизионните изтривания 00000000 и 11111111 се предават в общия информационен поток. Примерна честота на продукта е г  и броят на битовете на квантуване n се нарича скорост на предаване на двоични символи Q (Q = е г хп)

За сигнал за осветеност Q Y  = 13.5x8 = 108 Mbps

За цветен сигнал за разлика Q C  = 6.75x8 = 54 Mbps.

Общата битова скорост на цифровизирания пълен цветен телевизионен сигнал (PCTS) за паралелната видео връзка е 216 Mbps.

Сериен видеоклип.

Предаването на цифров телевизионен сигнал на дълги разстояния се извършва в последователна форма. В този случай, тактовата честота се възстановява в приемника чрез най-предавания сигнал.

ох

Sinhroimp.

Кодова последователност

Фиг. 5 Блок-схема на устройството за формиране на тактови импулси.

Полученият цифров сигнал, състоящ се от последователност от "единични" и "нулеви" нива, се подава към импулсен преобразувател, който произвежда

Фиг. 6 Времеви диаграми на образуването на тактови импулси.

къси импулси за всеки положителен и отрицателен спад на напрежението в сигнала (фиг. 6).

Разширителят на импулси преобразува късите импулси в импулси, чиято продължителност е равна на половината от периода на тактовата честота. Тези импулси достигат до теснолентов филтър, настроен на тактова честота. При изхода на филтъра се извлича синусоидален тактов честотен сигнал, който след това се преобразува в правоъгълни импулси, използвани за отчитане на приетия сигнал. Времевите диаграми показват, че ако няколко битове с една и съща стойност (0 или 1) отиват в приетия цифров сигнал в един ред, тогава част от импулсите липсва на изхода на краткия импулс. В този случай изходните тактови импулси продължават да се формират поради наличието на затихващи хармонични колебания на изхода на теснолентовия филтър. Това обстоятелство налага ограничения върху предавания сигнал, тъй като предаването на достатъчно големи последователности от нули или единици може да доведе до прекратяване на образуването на тактови импулси. В допълнение, в началото на предаването на цифровия сигнал, амплитудата на трептенията на изхода на теснолентовия филтър нараства постепенно, така че на изхода на синхронизиращото устройство има забавяне на появата на тактови импулси.

За да се преодолеят недостатъците на системата за оформяне на синхронен импулс, се прилага допълнителна трансформация на предадените данни, в резултат на което броят на предадените последователни нули или единици е ограничен.

Разгледайте конструкцията на серийно видео съединение, блок схемата на която е показана на фиг. 7.

Фиг. 7 Сериен видеоклип.

В този видеоразбор всеки 8-битов код може да бъде предаден чрез 9-битов пакет. Резултатът е двоична битова скорост от 243 Mbps. По този начин за предаване се използва излишен код. Това ви позволява надеждно да синхронизирате и да избягвате натрупването на грешки при предаване. В предавателната част на 8 - битовия паралелен код се формира 9 - битов паралелен код, който след това се преобразува в сериен код. Тактовата честота от 243 MHz се формира с помощта на PLL от тактовата честота от 27 MHz на паралелния видео жак. В приемащата част на приетия сигнал е възстановяването на тактовата честота от 243 MHz (фиг.5). Блокът на синхронизиране на кодова дума според синхронизиращата дума, съдържаща се във всяка телевизионна линия, определя началните моменти на паралелните кодови думи. Серийно-паралелен преобразувател на код генерира 9-битови думи, изходът от които е синхронизиран от фазиращия блок с тактова честота от 27 MHz. В декодера, паралелен 9-битов код се преобразува в 8-битов.

Има и други стандарти за цифрови телевизионни сигнали.

Така параметрите на цифровите телевизионни сигнали за компютърни системи

видео връзките са определени в Препоръка H.263 на ITU-T. Таблица 1 показва данни за броя на елементите на картината в рамката за общия формат за обмен (CIF) и QCIF (формат за обмен на тримесечия), SQCIF (под-тримесечен формат за обмен), 4CIF, 16CIF формати, получени от него.

Таблица 1

Последната колона на таблицата дава стойностите на максималната скорост на битовете за всеки формат. Скоростта на кадрите е 30 Hz. Трябва да се отбележи, че в цифровите видео комуникационни системи, честотата на кадрите за комуникация може да бъде по-малка от 30 Hz и, в зависимост от предадената история, може да бъде от 5 до 15 Hz. В същото време честотата на кадрите на екрана на монитора ще бъде значително по-висока (обикновено най-малко 60 Hz), тъй като приетите и декодирани кадри се запаметяват и възпроизвеждат в приемащото и декодиращото оборудване. Намаляването на скоростта на кадрите в комуникационния канал дава пропорционално намаление на битовата скорост на двоичните символи.

От комуникационната теория е известно, че комуникационен канал с широчина на честотната лента Δ F може да се предава под формата на двустепенни импулси 2 Δ F битове информация в секунда. Това означава, че ефективността от използването на лента за комуникационни канали е 2 (бит / сек) Hz. Следователно, сериен комуникационен цифров телевизионен сигнал с битрейт от 243 Mbit / s двоични символи изисква комуникационен канал с честотна лента 121,5 MHz. Нито един стандартен наземен телевизионен канал, който има широчина на честотната лента от 8 MHz или сателитен канал с честотна лента от 27 MHz, не е подходящ за предаване на цифров телевизионен сигнал от двата стандарта. Необходима е дори по-широка честотна лента за предаване на телевизионни сигнали с висока разделителна способност.

Ето защо една от най-важните задачи в областта на цифровата телевизия е и остава задачата за намаляване на скоростта на предаване на двоични символи към комуникационен канал с ограничена честотна лента. Тази задача може да бъде решена чрез намаляване на излишната информация, предавана чрез телевизионен сигнал , Намаляването на резервирането също така намалява обема на паметта, когато записвате телевизионни програми. Резервирането на телевизионния сигнал се разделя на структурни, статистически и психо-физиологични. Структурно резервиране - наличие на поглъщащи импулси в сигнала. Статистическата излишък е предопределена от корелационните свойства на телевизионното изображение. Психофизиологичната излишък е свързана с свойствата на човешкото зрение.

Премахването на излишъка, дължащо се на тези фактори, се осъществява чрез използване на алгоритми за обработка на телевизионния сигнал, неговото преобразуване и компресиране на данни в резултат на преобразуването. Използването на различни методи за компресиране на информацията, затворена в телевизионен образ, позволява не само да се предава цифров телевизионен сигнал от стандартна дефиниция чрез стандартни телевизионни канали, но и да се постигне възможността за предаване на няколко телевизионни програми със стандартна разделителна способност, сигнали от нови телевизионни системи с висока разделителна способност едновременно към тези канали, и предаване на цифрови телевизионни сигнали по комуникационни канали с по-тесен честотен обхват от стандартните излъчващи канали.

Методите за компресиране на изображения са разделени на два класа: методи за компресиране без загуба на информацияи методи за компресиране загуба на информация.Последното може да постигне много по-голям ефект от първия. Често се използва комбинация от тези и други, за да се получи желания резултат от обработката.

Така цифровата телевизия е сфера на приложение на усъвършенствани методи за обработка на изображения и звук и осигурява широко поле на научноизследователска и развойна дейност за по-напреднали методи, софтуер и хардуер в интерес на телевизионните технологии.

СПРАВКА:

Смирнов А.В. Основи на цифровата телевизия. М .: “Гореща линия - Телеком” стр. 5 - 47.

Брайс Р. Цифров ТВ Ръководство. М .: “DMK-press”, стр. 2002г. 20–45, 56–68.

Допълнителен материал за лекция №13

Цифрова телевизия

12.1. Обща информация

Цифровата телевизия е област на телевизионната технология, при която формирането, обработката, запазването и предаването на телевизионен сигнал се извършват по време на преобразуването вцифрова форма.

Цифров сигнал може да бъде получен в цифрови преобразуватели на светлинен сигнал или от изхода на аналоговите телевизионни сензори. В последния случай преобразуването на аналоговия телевизионен сигнал в цифров се извършва в кодиращото устройство на телевизионната система.

В сравнение с аналоговата телевизия, цифровата телевизия е по-висок етап от развитието на телевизионната технология. Предимствата на обработката и предаването на цифрови телевизионни изображенияса и следното:

Висока стабилност на параметрите на телевизионната система;

Значително повишаване на надеждността и технологичността на телевизионните системи;

Възможност за прилагане на методите на електронните изчислителни технологии при обработката, трансформацията и анализа на телевизионни изображения;

Разширяване на номенклатурата на сигналните трансформации с цел създаване на видео ефекти, геометрични трансформации на образи и др .;

Възможността за почти неограничен брой презаписващи фрагменти от образи при формирането на програми;

Способност да се съхранява видео за дълго време без влошаване на качеството му;

Изпълнение на комплексни сервизни програми за управление на телевизионни устройства;

Възможност за прилагане на доста сложни процедури за анализ на изображения (например в системи за разпознаване на образи).

При всичко това недостатъците на телевизионните системи с цифров сигнал са необходимостта от значително разширяване на честотната лента на комуникационния канал в сравнение с аналоговата телевизия и използването на устройства за обработка на високоскоростни сигнали.

Цифровите методи за предаване и обработка на телевизионните сигнали могат да се използват по целия телевизионен път, започвайки от преобразувател на светлинен сигнал и завършвайки с преобразувател сигнал / светлина или само в отделните му връзки. Например в хардуерно-студийния комплекс (ASC) или в отделни възли на приемни устройства. Използването на аналогово-цифрови методи в ASC позволява висококачествено видео конвертиране и анализ, за ​​реализиране на ефективен контрол на телевизионни устройства, което е почти невъзможно да се постигне в аналоговия ASC.

Използването на аналогово-цифрови методи при предаването на телевизионни сигнали по магистрални линии значително повишава шумовата устойчивост на тези линии и подобрява качеството на предаване на информация на големи разстояния.

Изборът на подходящ стандарт за цифрово кодиране на сигнала ви позволява да създавате обща система  да обменят телевизионни програми на международно равнище и да премахнат необходимостта от трансформиране на телевизионните стандарти.

Цифровите сигнали правят възможно въвеждането на сложни системи за обработка на сигнали в домакинските телевизори, които понастоящем се използват в ASC, и по този начин подобряват качеството на телевизионните изображения.

12.2. Цифрово представяне на сигнали

Каква е разликата между аналогови и цифрови сигнали? Аналогичен или непрекъснат сигнал U C (t) се определя за всяка стойност на времето t и може да приеме всяка стойност в рамките на определен диапазон U C мин – U C   макс. Такъв сигнал е аналогичен на някой физически процес. Например, сигналът на изхода на преобразувателя на светлинен сигнал е пропорционален на яркостта на разгънатите елементи на изображението,

По пътя на телевизионната система сигналът претърпява многобройни трансформации: кодиране, усилване, предаване по комуникационния канал, декодиране и др. В същото време към оригиналния сигнал се добавя шум, а самият сигнал претърпява различни изкривявания. Всичко това води запромяна на формата на оригиналния сигнал. Тъй като самият сигнал и шумът не са известни предварително, той ще се възстанови!) Първоначалната форма на аналоговия сигнал е възможна само с грешки.

Ситуацията е различна при цифровия сигнал. За разлика от аналоговите, цифровите сигнали приемат само добре дефинирани стойности.

Фиг. 12.1. Видове сигнали: а -аналогов; б -цифров

Най-често се използват цифрови сигнали, които приемат само две стойности: "има сигнал", "няма сигнал" в определен интервал от време T (часовник). За тяхното обозначаване се използват два номера: наличието на сигнал може да бъде обозначено с числото „1”, отсъствието –   “0” (фиг. 12.1, б).

За ненарушен прием на съобщения е необходимо правилно да се възстанови първоначалната последователност на тези и нули. За разлика от аналоговия, цифровият сигнал, изкривен от шума, може да бъде възстановен с по-голяма точност. За да направите това, във всеки интервал на часовника, решете за наличието на "1" или неговото отсъствие.

От редактора

Нашият живот днес е немислим без инструменти, които използват съвременни технологии. Но, използвайки ги всеки ден, разбираме ли тяхната същност? "Не е нужно да знаем това", ще кажат някои. "Би било интересно да се знае за това поне в общи линии", казват други, "но това е твърде трудно." Решихме да се опитаме да запознаем нашите най-любознателни читатели с хода на съвременните технологични постижения, обръщайки се към експерти в тази област. Разбира се, много от тях ще пропуснат тези страници, но тези, които няма да отделят време и усилия да ги прочетат, ще могат да разберат основните принципи на технологията, която отваря толкова много нови възможности.

Предложената на Вашето внимание статия е само кратко въведение в огромната тема, която може да бъде наречена „Насоки за развитие на модерна телевизия”. В бъдеще планираме да ви запознаем с понятия като телевизия с висока разделителна способност, мобилна телевизия, 3D телевизия и др.

Ние сме в разгара на нова технологична революция - масовото разпространение на цифровото телевизионно излъчване. Цифровата телевизия е фундаментално нова възможност, интерактивност, средство за доставяне на мултимедиен трафик и др. Следователно преходът от традиционна аналогова телевизия към цифрова не е просто сложна техническа задача, а сериозен фактор, действащ в глобален и икономически мащаб.

Програми за всеки вкус

Възможността за предаване на голям брой канали, която се отваря едновременно, ни позволява значително да разширим гамата от програми, предлагани на потребителя.

Ако по-рано зрителят трябваше да потърси програмата, която го интересува, а след това да координира делата си с времето на излъчването му, цифровата телевизия успешно решава и двете задачи. За всеки жанр има място на определен канал.

Например любителите на сериозната музика, за които преди това са показвали концерти веднъж седмично и по празници, разполагат с няколко денонощни канала. А за любителите на спорта дигиталните технологии не осигуряват почти никакъв канал за всеки спорт. Ако продължава така, то скоро всички атлети ще седнат пред телевизорите и няма да има кой да изпълнява. Тези, които обичат киното, получават огромен брой филми, любителите на природата и пътуванията, без да напускат дома си, ще посетят която и да е част на света, а зрителите, които се интересуват от това, което се случва в света, ще могат редовно да се запознават с последните новини, да научават за времето и новините от Exchange.

Още линии, по-малко бъркотия

Цифровите технологии внасят сигнала за студийно качество в масовата аудитория с почти никакво изкривяване. Има възможност за предаване на телевизионно видео с висока разделителна способност - HDTV (английски HDTV - High Definition Television) с броя на линиите за сканиране от 720 до 1080 и повече (формат 16: 9) срещу 480-625 линии на конвенционалната телевизия (формат 4: 3). Честотният диапазон е много по-ефективен: вместо един-единствен аналогов телевизионен канал могат да се формират няколко цифрови канала. значително увеличава броя на приетите програми.

Какви са основните предимства на цифровите методи за предаване, обработка и съхраняване на информация?

На първо място, това е увеличаване на устойчивостта на шума, постигната в цифровите схеми. Както е известно, възможността за предаване на информация без грешки се определя главно от съотношението сигнал / интерференция в комуникационния канал. За да се получи доста добро субективно качество на изображението при получаване на аналогов телевизионен сигнал, това съотношение на входа на телевизора трябва да бъде около 50 dB, т.е. Амплитудата на сигнала трябва да бъде поне 300 пъти по-голяма от ефективната стойност на напрежението на смущенията. Ако това не е така, тогава шумовите импулси неизбежно се появяват на екрана под формата на трептящи бели и черни точки (шум, "сняг"), муар и цветни "факли" при преходите. Цифровата телевизия е способна да филтрира импулсен шум от полезен сигнал, дори и да е много слаб и шумен. Благодарение на отделното предаване на сигналите за яркост и цветност в цифровата телевизия, се премахват изкривяванията на яркостта и цветността в напречното сечение и се постига висока резолюция. Качеството на възпроизвеждане на изображения е почти независимо от средата за разпространение на сигнала и се определя само от съвършенството на оборудването.

Използването на дигитални методи ви позволява да елиминирате много от недостатъците на аналоговите системи, включително изкривяването на сигнала по време на неговото формиране, обработка и предаване, които се натрупват с увеличаване на броя на трансформациите, повторните предавания и пренаписванията. Методите за цифрово компресиране на данни и модулация осигуряват възможност за многопрограмно телевизионно излъчване, при което сигнали от няколко излъчвани програми могат да се предават по един канал. Като се има предвид липсата на канали за разпръскване в големите градове и ограничените възможности на сателитните ретранслатори, това свойство на цифровия сигнал е много уместно.

Само „нули“ и „такива“

В аналоговата електроника са известни много видове обработка на сигнали: усилване, ограничаване, модулация, демодулация и др. За тяхното изпълнение се използват физически процеси в елементите и възлите на електронните схеми.

Цифровата обработка на сигнала е да се извършват математически операции върху числата, които го съставят. Такава цифрова обработка позволява да се решават проблеми, които не са налични в аналоговата технология, например:

Кодиране на телевизионни сигнали за намаляване на широчината на честотната лента, необходима за техните канали за предаване на комуникация (компресиране или компресиране на сигнали);

Преобразуване на формат за сканиране на телевизия;

Филтриране на цифрови сигнали;

Кодиране на телевизионни сигнали за намаляване на смущенията.

Какво представляват понятията "цифров", "цифров" (английски дигитален), които сега се използват често в електрониката?

В аналогови (не-цифрови) устройства и системи информацията се предава, обработва и съхранява под формата на непрекъснато променящи се физически величини - аналогови сигнали. Стойностите им във всеки момент съответстват на стойностите на физическите величини, например напрежение, ток и др.

При цифровите устройства обаче всяка информация е под формата на поредица от числа. За прехвърляне на информация се използват двоични числа, като всяка цифра (битова) може да приеме една от двете стойности: логическа нула (ниско ниво на сигнала) или логическа (високо ниво). Ако се използват b бита, тогава всяко число (дума) може да приеме една от стойностите от 2b. Например, 8-битови (осембитови, еднобайтови) неотрицателни двоични числа приемат стойности от 00000000 (десетично число 0) до 11111111 (десетично число 255). Устройствата за цифрова обработка на сигнали или DSP (английски DSP - цифрова обработка на сигнали) използват различни форми на представяне на всякакви числа (включително отрицателни и частични).

Извършваме вземане на проби

Нека се опитаме да преобразуваме аналоговия сигнал в цифров, приемайки като оригинален аналогов сигнал един период от нормалната синусоида. За да направите това, трябва да изпълните следните операции:

Времева дискретизация, т.е. замяна на непрекъснат аналогов сигнал с поредица от стойности в дискретни моменти (фиг. 1а). Те са последователности от къси импулси, амплитудите на които в избрани моменти съответстват на моментни стойности на непрекъснат сигнал. Такива импулси се наричат ​​пробни стойности (проби) или проби. Времевият интервал TD между пробите се нарича интервал на вземане на проби (извадка);

Фиг. 1а

Нивото на квантуване, което се състои в намиране за всеки образец на сигнал от най-близкото по-ниско допустимо ниво от използвания набор от фиксирани нива, се нарича нива на квантуване (фиг. 1б). Тези нива разделят целия диапазон от пробни стойности на ограничен брой интервали, наречени стъпки на квантуване. Не е необходимо да се предават точно стойностите на пробите, тъй като човешкото око има ограничена резолюция на яркостта. Това ви позволява да разделите целия диапазон от стойности на пробите на ограничен брой нива. Ако го изберете достатъчно голям, така че разликата между двете най-близки нива да не се вижда от зрителя като резултат, вместо да предавате всички пробни стойности, можете да предавате само определен брой дискретни стойности;

Фиг. 1б

Кодиране (цифровизация), в резултат на което броят (кодът) на нивото на квантуване се представя като двоично число в паралелна или последователна форма.

Така дискретизацията на аналоговия сигнал може да се извърши както по време, така и по стойността на величината на сигнала. “Премахване” на кодовете от вертикалната скала на фиг. 1б, получаваме последователно представяне на квантованите нива на получения цифров сигнал в двоичен код. Оригиналната ни гладка синусоида се превърна в следната последователност от номера: 011, 100, 101, 110, 101, 100, 011, 010, 001, 001, 010, 011.

Всички тези операции обикновено се извършват в едно устройство - аналогово-цифров преобразувател, ADC (английски ADC - аналогово-цифров преобразувател). Обратното преобразуване на цифров сигнал в аналогов се осъществява от цифрово-аналогов преобразувател, ЦАП (Digital-to-Analogue Converter).

Поток от информация

Каква е уникалността на цифровия сигнал? На първо място, в своята простота: както вече споменахме, се използват само две стойности: логически 0 и 1. Такъв цифров сигнал може лесно да бъде защитен чрез кодиране, актуализиране на слаби или повредени места, копиране без загуба на качество.

Цифровият сигнал е свободен от присъщите недостатъци на аналоговия сигнал, но има много пъти повече информация от аналоговия и това значително увеличава изискванията за трасето на сигнала и ширината на широчината му. Например, класически аналогов телевизионен сигнал е съдържание с скорост на поточно предаване до 20 мегабита в секунда (Mbps), а за поток от цифрова информация скоростта е много по-висока. Скоростта на предаване на HDTV изображения с висока резолюция и формат 16: 9 може да достигне 1 Gbit / s.

Така че преводът на цифрова система  целият път от студиото до зрителя може да се извърши по два начина: първо, чрез радикално увеличаване на мощността и разширяване на честотната лента на предавателния канал, и второ, чрез промяна в количеството на предаваната информация. Вторият метод се оказа по-реален и печеливш. Във връзка с това са разработени методи за намаляване на обема - т. Нар. Методи за компресиране на цифрова информация.

Компресия: без загуби и загуби

В зависимост от метода за преобразуване на данни има два метода за компресиране. Първият не позволява загубата на единичен бит информация и се използва при компресиране, например, на текстова информация. Втората дава възможност за загуба на информация и се използва успешно при преобразуването на звук и образ, т.е. информация, която всеки индивид възприема по свой собствен начин и това не засяга субективното възприятие.

При компресиране (компресиране) на движещи се изображения се използва комбинация от елиминиране на неподходяща информация и намаляване на така наречената излишна информация. Резервирането (англ. Redundancy) се дължи на факта, че в последователността на съседните рамки с изображението на една сцена, по-голямата част от рамката остава, като правило, непроменена. Например, в сцена, която улавя движението на велосипедист на фона на природата, отделните рамки се различават само с няколко процента от общата площ на изображението. Подобни части от съседни рамки могат бързо да бъдат разпределени, записани в цифровата памет и актуализирани много по-рядко от другите кадри, например след всеки осми кадър, и през интервалите да се добавят само частични промени към тях.

Премахването на неподходящата информация (англ. Irrelevancy) се основава на особеностите на визията на човека, която не различава детайлите отвъд определена граница на възприятието. Най-простото е да се изтрият събития с минимална продължителност, най-малкото възприемани от погледа.

По инициатива на ISO (Международната организация по стандартизация) и IEC (Международна електротехническа комисия) през 1988 г. е създадена експертна група MPEG Motion Picture, чиято задача е да създаде системи за компресиране на данни. Групата е създала редица стандарти за компресия, най-интересните от които за цифровата телевизия са MPEG-2 и MPEG-4.

Стандартът MPEG-2, предназначен предимно за телевизионно излъчване, беше приет през 1994 г., а през 1995 г. стана международен. В съответствие с него видеосигналът се компресира 20-40 пъти, което дава възможност за предаване на висококачествен цифров телевизионен сигнал или 4-10 редовни телевизионни програми на съществуващи телевизионни канали.

Приет през 1994 г., стандартът MPEG-4 осигурява още по-големи съотношения на компресия от MPEG-2. Този стандарт е създаден предимно за предаване на аудиовизуална информация по теснолентови комуникационни канали и сега е широко използван като средство за записване на филми и видео програми на лазерни дискове. В допълнение, само този стандарт е в състояние да осигури интерактивност, т.е. възможност за потребителя да повлияе на процеса на предаване на информация към него чрез запитване и избор на опции по обратната връзка.

Да бъде продължено

Текст: Александър Пескин, доцент в Московския държавен технически университет. Н. Е. Баумана

Видове цифрова телевизия

За зрителите:

• Възможност за свързване в един ден  до висококачествен сигнал без жици, без плочи  и без разрешението на управителя;
• Цифрова телевизия се движизаедно с вас за нов апартамент  и в страната;
• Телевизионни програми в формат на излъчване  (телевизия с висока разделителна способност), с възможностите на новото плазмени телевизори  ще бъдат напълно използвани;
• преглед  телевизионна програма   в мобилния транспорт:трамвай, автобус, градски влак, личен автомобил ( Мобилна телевизия);
• възможност участвайте  в програмата директно по време на предаването. Начин да поръчате стоки, услуги или да учите дистанционно, без да напускате дома си ( Интерактивна телевизия).

  За телевизионни оператори:

  • Поставянето на нови телевизионни канали поради десетократно увеличаване на възможностите за честотен ресурс.
  • Увеличаването на времето за гледане на телевизия - традиционното прайм-тайм сутрин / вечер ще бъде добавено към най-високото време в деня, като се получи телевизионен сигнал в частния и обществения транспорт и мобилни телефоникомпютри;
  • Разширяване на зоната на покритие на сигнала до цялата област на релето (поне 3 пъти);
  • Намаляване на разходите за радиоразпръскване поради факта, че разходите за работа на един телевизионен предавател ще бъдат разделени на няколко разпространители;
  • Високо качество на изображението поради използването на HD технология (телевизия с висока разделителна способност);
  • Възможност за реализиране на принципно нови интерактивни програмни проекти.

  Цифрова телевизия (цифрова телевизия) -  Методът за предаване и приемане на компресиран цифров видео сигнал е съвременна алтернатива на традиционната аналогова телевизия и осигурява   ощевисоко качество на изображението  при равни разходи на средствата.

  Според концепцията за развитието на излъчването в България Руската федерация  в следващите години се предполага масов преход от аналогово към цифрово излъчване.
  „Ако говорим за социалните аспекти на този проблем, това е преди всичко преодоляването на т.нар. Дигитално неравенство“, заяви министърът на информационните технологии и съобщенията Леонид Рейман, който определи основната цел на реализацията на проекта за цифрова телевизия в Руската федерация.

  Съвременните цифрови технологии предлагат на обществото качествено нови възможности за получаване и предаване на информация.

  Предимствата на цифровата наземна телевизия:

  • подвижност, Наземната цифрова телевизия, за разлика от други видове цифрова телевизия, доставя сигнала на потребителя без излишни кабели. Няма нужда да купувате скъпо оборудване, да изтегляте кабели, да се обаждате на майстори. Всичко, от което се нуждаете, е телевизор, почти всяка UHF антена, цифров приемник  и наличието на сила! Това е автономна система, можете да го вземете със себе си на пътуване с кола, през лятото в страната и да гледате телевизия със същото качество като в града. В бъдеще програмите за цифрово излъчване ще се „преместят“ към мобилния телефон.
  • Висококачествени снимки  и звукови, висококачествени излъчващи канали. При предаване на сигнал основният проблем на "аналоговия" е ефектът от различни смущения върху сигнала, а цифровата телевизия практически не е обект на смущения.
    Необходимото ниво на сигнала за висококачествено гледане на телевизионни канали в цифров формат е много по-ниско, отколкото в аналоговото. С други думи, когато аналоговата телевизия ще бъде много слаба с шум и смущения, цифровият сигнал ще премине в качеството, в което се формира в телевизионните студия.
  • Увеличаване на броя на предаваните канали  чрез използване на усъвършенстван формат MPEG-4. Този стандарт подобрява алгоритъма за компресиране на изображения. Ето защо с течение на времето броят на предаваните канали няма да доведе до кабелна телевизия.
  • Сигурен прием на сигнал  възможно е дори на първите етажи на сградата, където антената може да улавя само отразения сигнал, без линията на видимост на предавателната кула.
  • Лесна и бърза връзка, Всеки може да се свърже с цифрова телевизия в един ден без участието на специалисти, без кабели, без антена и без разрешението на домакинството.
  • Допълнителни услуги. Цифрова приставка  - това е не само висококачествена телевизия по всяко време в региона, но и множество приятни допълнения: интернет, TV Guide и много други неща скоро ще бъдат достъпни за абонати на наземна цифрова телевизия.

  
  Опции за цифрово излъчване

  Стандарти за цифрово излъчване
  Има няколко семейства на стандарти за цифрово излъчване. Първо, това е семейството DVB (Digital Video Broadcasting), общ отворен европейски стандарт за цифрово мултимедийно предаване, приет от Европейския съюз за радиоразпръскване ETSI (Европейски институт за стандарти за предаване) и осигуряващ висококачествено излъчване.
  DVB има четири основни модификации:

  Други семейства с цифрова телевизия се прилагат в Япония (ISDB - Digital Broadcasting за интегрирани услуги), в Северна Америка и Южна Корея (ATSC - Комитет за модерни телевизионни системи).

  В Свердловската област излъчването е в стандарта DVB-T, Вторият етап е планиран да стартира и DVB-H.

  Цифровият сигнал се предава в MPEG-4 формат.
  Този стандарт е подобрил алгоритъма за компресиране на изображения, намали необходимата скорост за предаване на телевизионни или радио програми, което позволява увеличаване на броя на програмите в групата на излъчваните канали.
  Форматът на MPEG-4 компресиране се избира за икономическа жизнеспособност на използването на честотен ресурс. Само приемникът на set-top box, предлаган от нашата компания, има възможност да приема цифрови телевизионни сигнали във формат MPEG-4.

DTV (цифрова телевизия) - цифрова телевизия означава предаване и обработка на телевизионен сигнал в цифров вид. Телевизионният сигнал включва видео и звук. Цифровата форма на вълната е кодирането на информация в MPEG формат, когато целият сигнал е представен под формата на последователност от "0" и "1". Това предаване на сигнала не се влияе от интерференцията, която обикновено виждаме на екрана, когато аналогов сигнал  под формата на сняг, тирета и други малки намеси.

В допълнение към високата устойчивост на шум, цифровият сигнал изисква по-малка мощност на предавателя да предава на същото разстояние като аналоговия сигнал. За потребителите, следното предимство на DTV не е забележимо: намаляване на спектъра на сигнала, което води до увеличаване на броя на каналите в същия честотен диапазон. Това предимство е много важно за предавателните центрове.

В допълнение към тези предимства цифрово излъчване  Също така, с този метод за формиране на телевизионен сигнал, удобно се прилагат различни методи за гледане на телевизионни програми: работа с архиви, възможност за реализиране на функцията „до началото на прехвърлянето”, избор на език на видео или субтитри и др.

Но има и недостатъци, основната от които може да се нарече при спиране слаб сигнал, В аналоговата телевизия видяхме шум и шум в картината, но с цифрово предаване на сигнала на слабо ниво ще видим картина, разпръсната на малки квадратчета или напълно спрян образ.

Стандарти и системи за цифрово радиоразпръскване

Развитието на цифровата телевизия доведе до създаването през 1993 година dVB системи  (Цифрово видеоразпръскване) - Цифрово видеоразпръскване.

За да се гарантира съвместимостта на оборудването, съществува международна организация, която води всичко до единни стандарти. За цифровата телевизия са въведени стандарти и формати, които се отличават с континента си:

• Европейски стандарт - DVB;
• Японски стандарт - ISDB;
• Американски стандарт - ATSC.

Всеки един от тези стандарти е разделен на формати, които определят предаването на сигнала отделно за наземна телевизиякабелна телевизия и сателитна телевизия.

Когато получават някои интерактивни услуги (например видео по поръчка), каналите, предоставящи такива услуги (цифрова телевизия), могат да бъдат кодирани и да предоставят услугите си срещу заплащане. За осъществяване на излъчването на такива платени канали има системи за достъп, реализирани с помощта на CAM - модули, които се въвеждат в CI слота на телевизионен приемник или приемник.

Европейска цифрова система dVB излъчване  разделени на няколко формата:

• DVB-S (S2) - цифрова сателитна телевизия;
• DVB-T (T2) - цифрова наземна телевизия;
• DVB-C (C2) - цифрова кабелна телевизия;
• DVB-H (SH) - мобилна телевизия (сателитна / мобилна).

Обозначения S2, T2, C2 означават въвеждането на второто поколение на стандарта.

Какво е стандартният DVB-T2

Стандартът DVB-T означава наземна цифрова телевизия в Европа. Числото “2” в края обозначава втората версия на този стандарт. Основната разлика, която се прилага във втората версия, е увеличаването на броя на каналите на същото оборудване, което е използвано в dVB стандарт-Т. Спецификациите показват 30% увеличение на този капацитет на мрежата.

Незабележимо за потребителя е разликата между първата и втората версия на стандарта на системно и физическо ниво. Но именно тези различия правят тези два стандарта несъвместими.

При използване на стандарта DVB-T2 е възможно да се изпълняват такива функции:

1. sDTV (стандартна разделителна способност), HDTV, UHDTV;
2. 3D предаване в стандарт DVB 3D-TV;
3. интерактивна телевизия Hbb TV;
4. видео по поръчка;
5. субтитри;
6. телетекст;
7. съраунд звук

Това са основни функции, има възможност за реализация на други параметри.