1 Цифрове представлення телевізійного сигналу
Першою операцією процесу цифрового кодування аналогового сигналу є його дискретизація, яка є заміною безперервного аналогового сигналу U(t) послідовністю відліків цього сигналу. Найбільш поширеною формою дискретизації є рівномірна дискретизація з постійним періодом, в основі якої лежить теорема Найквіста - Котельникова. Згідно з цією теоремою будь-який безперервний сигнал U(t), що має обмежений спектр частот, може бути представлений значеннями цього сигналу U(tn), узяті в дискретні моменти часу (відліки) tn = nT, де n=1,2,3.4; Т - період або інтервал дискретизації, вибраний з умови теореми Котельникова малюнок 2.1-2.4. Тут fв - верхня гранична частота спектру початкового сигналу U(t).
М
U(tn)
алюнок 2.1 Безперервний сигнал
Риунок 2.2 Відліків цього сигналу
Малюнок 2.3 Квантування сигналу
Малюнок 2.4 - Кодування сигналу
Аналітичне вираження теореми Найквіста - Котельникова, заміни безперервного сигналу U(t), що затверджує можливість, послідовністю дискретних значень U(tn) має наступний вид:
Верхня гранична частота (згідно з теоремою Н.- Котельникова) ТБ сигналу знаходиться по формулі:
де коефіцієнт формату;
n - число відтворних рядків в одну секунду;
z - число рядків.
Знайдемо частоту дискретизації. У системах цифрового телебачення з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ) частоту дискретизації вибирають дещо вищий мінімально допустимою, визначуваною теоремою Найквиста-Котельникова. Пов'язано це з умовою відсутності перекриття побічних спектрів в спектрі сигналу, що дискретизує, забезпечує гарантовану початкову якість сигналу при його зворотному перетворенні в аналогову форму за допомогою низькочастотної фільтрації. Отже:
K=1.1
Розрахунок швидкості цифрового потоку
Швидкість цифрового потоку для цифрових відеосигналів визначається вираженням:
,
де s - довжина кодового слова, що визначає число біт, за допомогою яких можна записати в двійковій формі будь-який номер рівня квантування до m включно, знаходиться із співвідношення:
,
де m - число рівнів квантування (по умові воно дорівнює 512), звідси знаходимо s = 9.
По міжнародних стандартах цифрового перетворення ТБ сигналів (МСЭ-Р ВТ . 601-5) рекомендується здійснювати роздільне кодування яскравісного Е і кольорорізницевих Еі Есигналів.
Тоді швидкість передачі цифрового потоку для цифрових компонентних відеосигналів розраховується по наступному вираженню:
,
тут - частота дискретизації для яскравісного сигналу, Гц;
0,0,5- для кольорорізницевих сигналів, Гц.
Остаточно швидкість цифрового потоку визначається:
=
.
Таким чином, при реалізації цифрових способів кодування ТБ зображень, заснованих на класичній ІКМ, необхідно оперувати з високою швидкістю цифрового потоку, що досягає декількох сотень, півтори і вище за тисячі (у разі ТВЧ) Мбіт/с. І це народжує багато проблем як при передачі відеоданих, так і при їх обробці, наприклад, запису.