Přednáška7

Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií Volitelný předmět Garant: Prof. Ing. Stanislav HANUS, CSc. Akademický rok 2007 - 2008, zimní semestr Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií 6 DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SOUSTAVY 6.1 Úvod Projekt pro vytvoření digitálních televizních soustav (systémů) budoucnosti byl zahájen v roce 1993 pod označením DVB (Digital Video Broadcasting). Je určen pro přenos digitálního signálu obrazu, zvuku a dat k divákovi.
Zahrnuje různé způsoby přenosu televizního signálu: DVB-S (Satellite), DVB-C (Cable) a DVB-T (Terrestrial). Pro zdrojové kódování obrazového i zvukového signálu byl zvolen standard MPEG 2. V současné době se začíná prosazovat i standard MPEG 4 - AVC (H.264). Úkolem zdrojového kódování je redukce redundance a irelevance na nejnižší míru. Redukce redundance (nadbytečnosti) je proces bezeztrátový, redukce resp. odstranění irelevance (zbytečnosti) je proces ztrátový.
Kanálové kódování spočívá v zabezpečení signálu proti chybám v přenosovém kanálu (FEC – Forward Error Correction) a modulování signálu na nosnou vhodnou digitální modulací (Satellite – QPSK, Cable – QAM, Terrestrial – OFDM). Podle kvality obrazu (rozlišovací schopnosti v obou směrech) rozlišujeme televizní vysílání:
LDTV (Limited Definition Television) – Low Level MPEG 2, pro kapesní TV přijímače
SDTV (Standard Definition Television) – Main Level MPEG 2
EDTV (Enhanced Definition Television) – High Level 1440 MPEG 2
HDTV (High Definition Television) – High Level MPEG 2, TV s velkou rozlišovací schopností, 2x větší než standardní, tj. s 1920 vzorky v aktivním řádku a 1152 aktivními řádky. Blokové schéma zpracování digitálního televizního signálu. Provádí se podle doporučení ITU (International Telecommunication Union). Celosvětově jsou používaná především doporučení ITU-R 601 (629, 656, 657, 962 a další).
Digitalizace obrazových signálů se provádí ve 3 krocích – vzorkování, kvantování, kódování (PCM). 6.2 Zdrojové kódování obrazových signálů 6.2.1 Digitalizace obrazových signálů (A/D) Před vzorkováním je spektrum signálu omezeno dolní propustí do frekvenčního rozsahu 0 až fmax. Pro vzorkovací (sample) frekvenci musí být dodržen Shannon-Kotelnikovův teorém fvz  2.fmax. Nedodržením uvedené podmínky vzniká tzv. aliasing (překrývání spekter vzorkovaného signálu). Původní signál již nejde potom přesně obnovit. Nejčastěji se používá prodloužené vzorkování 2. typu (sample and hold), kdy doba trvání vzorku t = Tvz . Velikosti jednotlivých vzorků mohou nabývat nekonečně mnoha hodnot. Kvantováním je každá hodnota vzorku přiřazena nejbližší kvantizační hladině (úrovni), kterých je konečný počet.
Většinou se používá rovnoměrné (ekvidistantní, lineární) kvantování, při kterém je celkový rozsah spojitého signálu rozdělen rovnoměrně do konečného počtu K kvantizačních intervalů délky q. V důsledku přiřazování okamžitých hodnot vzorků nejbližší kvantizační úrovni, vzniká tzv. kvantizační šum. Vzniká i v případě, kdy původní spojitý signál žádný šum neobsahoval. Kódování je proces, při kterém je kvantizační úroveň vyjádřena vhodným kódem, většinou binárním číslem vyjádřeným b bity. Poměr výkonu S kvantizovaného signálu ku výkonu N kvantizačního šumu lze vyjádřit zjednodušeným vztahem
S / N = 6.b + 1,8 [ dB ] .
Při zvětšování b se zmenšuje kvantizační šum a zvětšuje se poměr S / N. Naopak vzrůstá přenosová (bitová) rychlost R digitálního signálu, která je dána vztahem
R = fvz . b . CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications).
Celosvětově platné doporučení pro digitalizaci složkových obrazových signálů.
Základn