В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Алексей Зотов
Доцент Тамбовского ГТУ
Александр Сидоренко
Директор Тамбовского ОРТПЦ
Цифровое телевидение — фактор международного масштаба. Отмечено, что глобальный процесс интеграции индустрии вещания и связи уже начался и он практически необратим. Более того, в развитых промышленных странах считают, что только те, кто активно включается в новейшие телевизионные стратегии и технологии передачи информации, добьются успеха. Основные направления внедрения цифрового телевидения в основном уже определены, и создаваемый ситуационный учебный пункт принимает на себя часть задач, относящихся к подготовке кадров.
Цифровое телевидение — это область телевизионной техники, где операции обработки, консервации и передачи телевизионных сигналов связаны с преобразованием сигнала в цифровую форму. Это значит, что рассматриваемые вопросы относятся прежде всего к технике как точке соприкосновения со зрителем, вещателем, инвестором, связистом, государством
Аналогово-цифровой период
На протяжении нескольких десятилетий телевидение было аналоговым, и только в 1980-х гг. разработчики столкнулись с ограничениями, серьезно сдерживающими темпы дальнейшего развития телевизионных систем.
Стандартом цифрового телевизионного вещания условно признается созданный в США в 1993 г. проект полностью цифровой телевизионной системы. Одновременно были сняты с проектирования и производства последние аналоговые системы.
Три этапа
Развитие цифрового телевидения условно разделяют на три этапа. Первый этап является, по существу, подготовительным. Цифровая техника используется в отдельных частях ТВ-системы, но при этом сохраняются обычный стандарт разложения и аналоговый канал связи. На телестудии осуществляется изначальная процедура всего процесса — преобразование аналогового сигнала в цифровой, и вся дальнейшая обработка и хранение информации в пределах телестудии происходит в цифровой форме. Полученный цифровой сигнал для передачи по стандартным каналам связи преобразуется вновь в аналоговую форму.
Второй этап по смыслу и содержанию — проектно-технологический, так как здесь осуществляется разработка новых стандартов телевидения, создание гибридных телевизионных систем, сжатие спектра телевизионных сигналов для обеспечения их передачи по каналам связи с требуемой полосой. По существующим планам частотного распределения полоса пропускания для наземного и кабельного телевидения устанавливается 8 МГц, для спутниковых систем в случае непосредственного приема — 27 МГц и более (в зависимости от типа связи и самого спутника).
Западно-европейская установка MAC
Действующей гибридной системой считается западно-европейская установка MAC (Multiplexed Analog Component — уплотнение аналоговых компонент). Аналоговые сигналы яркости и цветности передаются в течение активной части строки (прямой ход) в сжатом виде; цифровая часть сигнала, соответствующая звуку, сигналам синхронизации, телетексту и т.д., объединяется в пакеты и передается во время обратного хода луча по строкам и по кадрам (рис. 1).
Цифровое кодирование MAC позволяет сократить полосу 20 МГц до 8 МГц. Сжатие аналогового сигнала осуществляется стробированием, т.е. выделением из тактовой частоты 6,75 МГц цвето-разностных сигналов ER-Y и EB-Y и яркостной составляющей EY частотой 13,5 МГц. Накопленные в запоминающем устройстве сигналы ускоренно считываются с тактовой частотой 20,25 МГц. Таким методом понижается статическая избыточность.
Телевизионные сигналы обладают также структурной и психофизиологической избыточностью. Структурная избыточность сводится к тому, что за счет передачи гасящих импульсов во время обратного хода луча передается полезная информация. Психофизиологическая избыточность определяется информацией, которая человеком не воспринимается. Например, по способу Кретцмера при передаче крупных деталей изображения, которые воспринимаются зрением, число градаций яркости увеличивается, а при передаче мелких деталей, не воспринимаемых зрением, число градаций яркости уменьшается.
Цифровой стандарт MPEG
Наиболее перспективным и оправдавшим себя на практике, так сказать, своеобразной вершиной достижений в создании ТВ-стандартов сжатия спектров, является цифровой стандарт MPEG (Moving Picture Expert Group — экспертная группа движущихся изображений). В задачу этой группы входит разработка методов сжатия и восстановления цифрового видеосигнала в рамках стандарта, позволяющего объединить поток видео-, аудио- и другой цифровой информации. В этом стандарте сочетается внутрикадровое кодирование (intraframe), обеспечивающее снижение психофизиологической устойчивости, и межкадровое кодирование (in-fraframe), обуславливающее уменьшение межкадровой корреляции. Суть сжатия заключается в следующем. На изображении выделяется кадр или какое-то поле кадра. Вся последовательность кадров делится на группы (рис. 2):
Смысл предсказания сводится к следующему. Опорными кадрами (1-кадр) являются 1-й и 16-й, которые кодируются без обращения к другим кадрам. Р- и В-кадры анализируются процессором, сравниваются с опорными 1-кадра-ми и между собой. Группа начинается с 1-кадра 1, по которому предсказывается Р-кадр 4; Р-кадр 7 — по Р-кадру 4, Р-кадр 10 - по Р-кадру 7 и т.д. Двунаправленные В-кадры 2 и 3 предсказываются по 1-кадру 1 и по Р-кадру 4 соответственно. В-кадры 5 и 6 - по Р-кад-рам 4 и 7; В-кадры 14 и 15 - по Р-кадру 13 и 1-кадру 16 следующей группы.
В процессе сжатия из общего фона выделяются подвижные участки и происходит непрерывное сравнение кадров (изображений). Если разница между изображениями большая, то следующие кадры передаются без изменений; если разница мала, то передаются только изменяющиеся части изображения. После кодирования информации все данные сводятся в единый транспортный поток, производится защита от ошибок, полученный суммарный сигнал модулируется и поступает на передатчик.
Упрощенная схема кодирования с предсказанием
Упрощенная схема кодирования с предсказанием приведена на рис. 3.
Из поступающего на вход сигнала U(nT) вычитается предсказываемый сигнал U4nT), и сигнал ошибки e(nT)= U(nT) — U4nT) передается по линии связи. На приемной стороне имеется предсказатель ПС-2, аналогичный предсказателю ПС-1 на передающей стороне. К вычисленным отсчетам U"(nT), полученным с помощью ПС-2, добавляется сигнал ошибки е(пТ) с выхода канала связи, изменяемый под воздействием помех в меньшей степени, чем сигнал на входе U(nT).
В целом второй этап с его проектно-технологическим содержанием по объему транспортных разработок и по реализации их на практике является основополагающим в развитии цифрового телевидения. По соотношению аналоговой и цифровой частей аналогово-цифровой этап, по-существу, обращается в цифроаналоговыи и вплотную приближается к этапу третьему — сборочному (по созданию полностью цифровой ТВ-системы).
На пути создания ситуационного учебного пункта встают очередные задачи - формирование структуры с учетом ее многофункциональности.
Учебный пункт — структура многофункциональная
Необходимость создания учебного пункта заключается в организации информационных, материальных, интеллектуальных и других ресурсов для подготовки работников цифрового ТВ. Такие пункты относятся к объектам многофункционального назначения. Учитывая их многогранность и связанную с этим множественность выполняемых ими функций, сами учебные пункты следует рассматривать с позиции теории множеств и математической логики, принимая исходные предпосылки и делая логические выводы применительно к целевому назначению — функционированию ситуационного учебного пункта.
По определению множество — это совокупность объективно значимых и различимых между собой объектов (предметов, элементов, членов), образующих некое целое с помощью межэлементных связей и взаимосвязей. Множество полностью определяется своими элементами, так же как совокупность элементов определяет множество. Эти положения компенсируют присущую множествам некую неопределенность и абстрактность, представляя взамен убедительную общность выводов и взаимозаключений. Кроме того, множеству присуще свойство абстракции - принцип свертывания, положенный в основу образования множества. Чтобы образовать множество, нужно перечислить все его элементы или указать характерное свойство всех элементов.
Множество — это динамика
По степени своего проявления следует признать, что общность множества достигает универсальности и повсеместности во многих сферах — в науке, учебе, повседневной жизни. К примеру, множество образуется в школьном классе, когда на уроке находится учитель, в других случаях — просто много учеников. Характерным свойством при этом становятся: определенное число присутствующих учеников в классе, что можно установить, различить и даже посчитать; общность изучаемого предмета, темы, поведения, наконец, общей цели. Неопределенность проявляется в числе присутствующих на занятии, степени усвоения материала по изучаемой теме. В классе может быть учитель и всего один ученик (на консультации) и даже без учителя, выполняя его задание — одиночное множество. Множествами являются: всевозможные собрания, совещания, конференции, на которых в указанном заранее месте присутствует определенное число приглашенных, решающих общие вопросы; участники спортивных соревнований и т.д. (число зрителей, как правило, не составляет множества). Простое перечисление элементов без четкой взаимосвязи и определенной цели — это статистика, ни к чему не обязывающий набор где-то нужных предметов. Множество — это динамика, движение, подчиненное внутреннему закону, взаимосвязь, диалектика развития.
"Упорядоченная пара"
Особое самостоятельное значение в общих логических представлениях и в данном исследовании составляет обобщенное понятие "упорядоченная пара", т.е. множество, состоящее из двух элементов, с указанием, какой из них "первый" и какой "второй". Понятие упорядоченности распространяется на упорядоченные тройки, четверки, в случае п элементов — упорядоченные п-ки. Именно упорядоченность обеспечивает основное соответствие между элементами — кортеж, на котором зиждутся многие другие логические понятия - отношения, соответствия, предикаты, кванторы. Примерами кортежей являются официальные органы власти (выборные или назначенные), ректораты учебных заведений, редакции газет и журналов, президиумы собраний в пределах предоставленного времени и места. Кортежи составляют экипажи самолетов, судов, поездов (упорядоченные п-ки), в кинотеатре при множестве зрителей — упорядоченная пара на задних рядах, на скамейках в горсаду или парках. Во всех этих случаях имеется "первый" — председатель, начальник определенного ранга, инициатор проходящей встречи.
Некоторые выводы
Неколько слов в заключение
Таким образом, аппарат теории множеств и математической логики позволяет многие достаточно сложные радиотехнические процессы и их преобразования представить в виде определенных различимых между собой объектов как единое целое. Во всех таких применениях можно компактно записать громоздкие преобразования без необходимости их конкретно осуществлять. Введение компактно записанных процессов (преобразований) позволяет не отвлекаться на громоздкие представления отображаемых ими выражений, возложив их раскрытие на вычислительные средства.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #8, 2006
Посещений: 11513
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
