2.4.Другиестандартыцифровогопредставлениятелевизионныхсигналов

Рекомендация601определяетпараметрыцифровогопредставлениясигна­ловтелевиденияобычнойчеткости.ДлясистемТВЧ,которыеобеспечиваютзначительноеповышениекачестваизображения,необходимысвоистандарты.ОднимизважнейшихдостиженийвобластителевидениясамогопоследнеговременисталопринятиеРекомендацииITU-RВТ-709-3,котораяопределяетединыйстандартцифровогопредставлениясигналовдляТВЧипроизводствавидеопрограмм.Основныепараметрыэтогостандарта:

• форматкадра16:9;

-числоактивных(видимыхнаэкране)элементовизображениявстроке1920;

-полноечислострок1125,изнихактивных(видимыхнаэкране)1080;

• частотакадров24,25или30Гцпричересстрочнойилиприпрогрессивнойразвертке,50или60Гцприпрогрессивнойразвертке;

-частотадискретизациисигналаяркости74,25МГцпричастотахкадров24,

25или30Гци148,5МГцпричастотахкадров50или60Гц;

• частотыдискретизациицветаразностныхсигналоввдваразаменьшечас­тотыдискретизациисигналаяркости;

• числоразрядовквантования8или1О.

Новыйстандартобеспечитмеждународныйобментелевизионнымипереда­чамиипроизводствокинофильмовпутемвидеозаписи(электронныйкинемато­граф).ВсоответствииснимидетразвитиеТВЧкаквЕвропе,такивСША.

Нарядустелевизионнымвещаниемвсеболееширокоераспространениеполучаетпередачавидеоинформациипокомпьютернымсетям.Параметрыцифровыхтелевизионныхсигналовдлясистемкомпьютернойвидеосвязиус­тановленывРекомендацииITU-ТН.263.

Втабл.2.3показанасвязьколичестваэлементовизображениявкадревсо­ответствиисэтойРекомендациейдляформатаCIF(CommoпlпterchaпgeFor­mat)ипроизводныхотнегоформатовQCIF(QuarterCommoпlпterchaпgeFor­mat),SQCIF(Sub-QuarterCommoпlпterchaпgeFormat),4CIF,16CIF.

Впоследнемстолбцетаблицыданызначениямаксимальнойскоростипередачидвоичныхсимволовдлякаждогоформата.Приэтомчастотапередачикадровпринятаравной30Гц.Следуетотметить,чтовцифровыхсистемахвидеосвязичастотапередачикадровпоканалусвязиможетбытьменьшемаксимальногозначения30Гци,взависимостиотпередаваемогосюжета,обычносоставляет5...15Гц.Втожевремячастотакадровнаэкранемониторабудетсущественновыше(обычнонеменее60Гц),таккаквприемнойидекодирующейаппаратуревыполняютсязапоминаниепринятыхидекодированныхкадровиихмногократ­ноевоспроизведение.Понижениечастотыкадроввканалесвязидас-rпропор­циональноеуменьшениетребуемойскоростипередачидвоичныхсимволов.

Таблица2.3

Формат	Сигналяркости	Цветаразностныесигналы	Максимальнаяско-ростьпередачи,Мбит/с
SQCIF	128х96	64х48	2.9
QCIF	176х144	88х72	8,7
CIF	352х288	176х144	34,8
4CIF	704х576	352х288	139
16CIF	1408х1152	704х576	557

Призаписикинофильмовивидеопрограммнакомпьютерныекомпакт-дискисосжатиемпостандартуMPEG-1использовалсяформатSIF(SourcelпputFormat-входнойформатисточника),всоответствиискоторымкадрсодержит360х240или360х288элементовсигналаяркости.форматдискретизации4:2:0.частотакадров30Гц,разверткапрогрессивная.

ПрипередачецифровыхтелевизионныхсигналоввпараллельнойформевнутрителевизионныхприемниковидругойаппаратурыможетиспользоватьсяописанныйвышестандартпараллельноговидеостыкапоРекомендацииITU-RВТ656.Новозможныидругиеварианты.

Вслучаеформатадискретизации4:1:1возможнапередачасигналаяркостиУицветаразностныхсигналовИиVпо12-разряднойшинестактовойчастотой13,5МГцвследующемпорядке:

1-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(7)И(6)V(7)V(6);

2-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(5)U(4)V(5)V(4);

3-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(3)И(2}V(3)V(2);

4-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(1)U(O)V(1)V(O);

5-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(7)И(6)V(7)V(6);ит.д.,

гдецифравскобкахпоказываетномердвоичногоразряда.

Накаждые4отсчетаУпередаетсяпоодномуотсчетуИиV.ЭтотвариантобозначаетсяYUV4:1:1(12-bit).

Вслучаеформатадискретизации4:2:2сигналяркостиУицветаразностные

сигналы ИиVмогутпередаватьсястактовойчастотой 13.5МГцпо16-разряднойшине:

1-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)U(7)U(6)U(5)U(4)U(3)U(2)И(1)И(О};

2-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)V(7)V(6)V(5)V(4)V(3)V(2)V(1)V(O);

3-йтакт:У(7)У(6)У(5)У(4)У(3)У(2)У(1)У(О)И(7)И(6)И(5)U(4)И(3)И(2)И(1)U(O);ит.д.

ЭтотвариантобозначаетсяYUV4:2:2(16-Ьit).

ВрядеслучаевцветныеизображенияпередаютсяневвидесигналовYUV,аввидесигналовосновныхцветовRGB.Этоособеннохарактернодлясистем,вкоторыхприсутствуюткомпьютеры(обработкаизображений,цифровойви­деомонтажит.п.).ДляпередачисигналовRGBпо16-разряднойшинестакто­войчастотой13,5МГцобычноприменяетсяформатRGB(5,6,5)(16-Ьit).Вкаж­домтактепередаются5старшихразрядовотсчетасигналаR,6старшихраз­рядовотсчетасигналаGи5старшихразрядовотсчетасигнала8.Вкомпью­тернойтехникеэтотвариантизвестенкакHighColor16разрядов.Наконецпо24-разряднойшинеможнопередаватьстактовойчастотой13,5МГц8-битовыеотсчетысигналовRGB.ЭтотвариантобозначаетсяRGB(8,8,8)илиTrueColor24разряда.

Вышебылирассмотреныкомпонентныеметодыцифровогопредставленияцветноготелевизионногосигнала,вкоторыхяркостныйицветаразностныесигна­лыпреобразуютсявцифровуюформураздельно,азатемполученныецифровыесигналыобъединяютсявединыйпотокданных.Компонентноекодированиехоро­шоприспособленодлястудийнойаппаратуры,вкоторойсигналцветноготелеви­денияразделеннасоставляющие.Внекоторыхслучаяхнеобходимопреобразо­выватьвцифровуюформуПЦТСоднойизсистемцветноготелевидения(NTSC,PALилиSECAM).Такойвариантцифровогопредставления,называемыйкомпо­зитнымкодированием,применяетсявнекоторыхсистемахцифровойзаписите­левизионныхсигналовнамагнитныйноситель,вцифровыхпреобразователяхте­левизионныхстандартовивблокахцифровойобработкисигналовтелевизионныхприемников.

Втабл.2.4приведеныосновныепараметрыпреобразованиявцифровую

формусистемNTSCиPAL.

Таблица2.4

Система	NTSC(525строк)	PAL(625строк)
Отсчетоввстроке	910	1135
Отсчетоввактивнойчастистроки	768	948
Структураотсчетовнаизображении	Ортогональная	Ортогональная
Частотадискретизации,МГц	14,31818	17,734475
Скоростьпередачидвоичныхсимволов,Мбит/с	143	177
Уровеньгашения	4	1
Уровеньбелого	200	211
Уровеньчерного	60	64

Квантованиесигналовосуществляетсяна256уровней(8бит).Впоследнеевремяиспользуетсяи1О-разрядноеквантование.

Дляобеихсистемчастотадискретизацииfд=4fцп,гдеfцп-частотацвето­войподнесущейвданнойсистеме.Значениячастотыдискретизациизаметно

превышаютзначения,получаемыеизусловияКотельникова,ноэтомуестьпричины.

ВсистемеNTSCfцп=227,5fстр(fстр-частотастрочнойразвертки),а

fд=910fстр·Вкаждойстрокеукладываетсяцелоечислопериодовдискретиза­

ции.Поэтомуотсчетыобразуютнеподвижнуюотносительнострокпрямоуголь­

нуюрешетку,аихположениявовременипривязаныкопределеннымфазамцветовойподнесщей.Благодаряэтомудискретизациясоздаетминимальныеискажения.

ВсистемеPALfцп=1135fстр/4+fкадр•аfд=1135fстр+4fкадр.Впериодстроч­

нойразверткиукладываетсянемногоотличающеесяотцелогочислопериодов

дискретизации.Структураотсчетовприэтомполучаетсяпрактическиортого­нальнаяинеподвижнаяотосительнакадров.Вовремениположенияотсчетовсоответствуютфиксированнымфазамцветовойподнесущей.

Уровнигашения,белогоичерноговтаблицезаписаныввиденомеровсоот­

ветствующихуровнейквантования.Необходимостьцифровогокодированияфронтовисрезовсинхроимпульсованалоговоготелевизионногосигналапри­водитктому,чтодлядиапазонаотноминальнойвеличинычерногодономи­нальногобелоговыделяется.примернона30°/оменьшеуровнейквантования,чемдлясигналавкомпонентнойформе.

ВслучаесистемыSECAMневозможновыбратьчастотудискретизации,кратнуючастотецветовойподнесущей,таккакпоследняявсевремяменяетсявследствиечастотноймодуляции.Поэтомучастотадискретизациивыбираетсякратнойчастотстрок.

ИспользуетсяипреобразованиеПЦТСвцифровуюформусчастотойдис­кретизации13,5МГц.Такойвариантприменяетсявтелевизионныхприемникахивнедорогихустройствахобработкителевизионныхизображений,таккаконпозволяетотносительнопростымисредствамипреобразоватьПЦТСразныхсистемцветногоТВвцифровыесигналы,соответствующиеРекомендации601.ПримерамможетслужитьужеупоминавшаясяБИСSAA7111А.Однаковболеесерьезнойаппаратурепредпочтениеотдаетсячастоте4fцп.таккакболеевысо­каячастотадискретизацииобеспечиваетлучшееразделениесигналовяркостиицветности(см.подпараграф3.2.4),акратностьеечастотеfцпспособствуетболеекачественнойцифровойдемодуляциисигналацветности.