3.3.2 Сообщение и его кодирование

Классифицировать способы кодирования можно по различным теоретическим или практическим критериям. С точки зрения назначения процесса кодирования способы кодирования сообщений целесообразно разделить на кодирование источника и кодирование канала. Для этого более подробно рассмотрим термин сообщение.

В соответствии с рис. 3.13 можно мысленно представить некую плоскость сообщений, которая горизонтальной линией делится на существенную и несущественную для получателя части. Вертикально проходящая прямая разделит плоскость сообщения па избыточную и неизбыточную части. Избыточная полуплоскость представляет собой известную и, следовательно, избыточную часть сообщения. Неизбыточная полуплоскость соответствует неизвестной части сообщения. С точки зрения получателя сообщений, интерес представляет только статистически неизбыточная и существенная части сообщения.

Рис. 3.13 Плоскость сообщений

Математически количество информации, содержащееся в сообщении H₀, можно записать в виде

H₀=H+R, (3.6)

где Н — энтропия сообщения, a R — ее статистическая избыточ-ность. С точки зрения рассмотренной плоскости представления сообщений можно также записать

H₀=H_R+H_I+R, (3.7)

где H_R и h_i — соответственно существенная и не существенная для получателя части энтропии.

Кодирование источника сообщений выполняется для того, чтобы в максимальной мере «сжать» сообщение на основе устранения его части, несущественной для получателя и сокращения статистической избыточности. Сокращение потока сообщений источника позволяет лучше и эффективнее использовать канал передачи и облегчает обработку передаваемой информации. Устранение же существенной для получателя части сообщения является необратимым процессом, который характеризуется потерей информации. Степень уменьшения несущественной для получателя части сообщения определяется свойствами получателя сообщений. В отличие от этого сокращение статистической избыточности является обратимым процессом, так как со стороны приемника избыточную часть сообщения можно восстановить. Поэтому процесс сокращения статистической избыточности не зависит от свойств получателя сообщений и не приводит к потерям информации.

3.3.3 Методы цифрового кодирования, используемые при формировании тв программ

В связи с тем, что в области вещательного телевидения до сих пор еще не существует такого источника ТВ сигнала, который формировал бы сигнал непосредственно в цифровой форме, необходимо преобразовывать аналоговые ТВ сигналы в соответствующий цифровой вид. Для этих целей используются методы цифрового кодирования в основной полосе частот.

В зависимости от характера входного сигнала методы цифрового кодирования в цветном телевидении можно разделить на две группы.

1. Методы цифрового кодирования полного цветового ТВ сигнала (так называемое непосредственное кодирование).

2. Методы цифрового кодирования составляющих сигнала цветного изображения (так называемое компонентное кодирование).

При цифровом кодировании полного цветового ТВ сигнала основная структура сигнала не изменяется, и отдельные его составляющие передаются в форме, соответствующей аналоговой системе цветного телевидения (NTSC, SECAM, PAL). Эти методы целесообразно применять для кодирования полных цветовых сигналов, сформированных на основе амплитудной модуляции (NTSC, PAL), так как в АСК они позволяют осуществить в цифровой форме различные операции с цифровым сигналом и в результате реализовать все основные формы режиссерской обработки. Однако реализация специальных видеоэффектов, как правило, связана с необходимостью перехода к компонентным сигналам. Методы непосредственного кодирования (PAL, NTSC) привлекательны прежде всего тем, что в них заложена идея полного перевода АСК и каналов связи на цифровые принципы на базе стандартного ана­логового ТВ сигнала. Эти методы характеризуются относительной простотой перехода к компетентным аналоговым сигналам и в отличие от компонентного кодирования являются более эффективными в экономическом отношении с точки зрения требований к объему цифровых запоминающих устройств. Определенную трудность при использовании методов непосредственного кодирования в области студийной телевизионной техники вызывает монтаж магнитных видеозаписей, при котором, например, в случае сигнала PAL необходимо учитывать коммутацию фазы в восьми полях сигнала цветности. В области передачи сигналов вещательного телевидения по линиям связи преимущество методов непосредст­венного кодирования заключается в том, что цифровая передача осуществляется без дополнительного аналогового декодирования и кодирования сигналов (NTSC, PAL). Это достоинство проявляется в большей степени в сети подачи и распределения ТВ программ, состоящей из большого количества аналоговых и цифровых линий связи, особенно в случае использования одинаковых аналоговых систем цветного телевидения на передающей и приемной сторонах.

В основу методов цифрового кодирования составляющих сигналов цветного изображения положено раздельное цифровое кодирование отдельных составляющих (сигнала яркости и цветоразностных сигналов) без учета аналоговой структуры сигналов NTSC, SECAM, PAL. Методы цифрового компонентного кодирования це­лесообразно использовать для передачи сигналов системы SECAM, так как система цветного телевидения, построенная на базе частотной модуляции, не позволяет в студийном комплексе с достаточной простотой реализовать многие необходимые для формирования программы операции. При передаче по линиям связи преимущества методов компонентного кодирования заключаются в том, что они позволяют осуществить цифровую передачу от структуры аналогового полного цветового сигнала, что в перспективе позволит исключить проблемы, связанные с аналоговым преобразованием стандартов цветного телевидения в АСК и международных каналах связи. В качестве компонентных сигналов можно использовать сигналы R, G, В; Y, R—Y, В—Y или их комбинации.

Методы компонентного кодирования могут применяться как непосредственно в АСК, так и в сети подачи и распределения ТВ программ (особенно при малом количестве аналоговых вставок в цифровой линии связи или при различных входном и выходном стандартах цветного телевидения). Однако их использование связано с необходимостью применения более сложных методов для выделения составляющих полного цветового сигнала ТВ. В общем случае преимущество методов компонентного кодирования заключается в том, что они в большей степени соответствуют характеристикам зрения наблюдателя и позволяют реализовать и применить сложную технику цифрового кодирования. Компонентное цифровое кодирование составляющих сигнала полного цветового ТВ также ограничивает взаимное влияние высокочастотных составляющих сигнала цветности и сигнала яркости — перекрестные искажения «яркость — цветность», которые в аналоговых системах передачи возникают в результате использования принципа передачи в общей полосе.

В аналоговых аппаратно-студийных телевизионных комплексах и в технике связи в принципе применяются цифровые системы, основанные на кодировании, как полных цветовых сигналов, так и их составляющих. В соответствии с рекомендациями МККР в цифровых АСК предполагается использование компонентного цифрового кодирования.