5.8. Кодирование программ

Основные компоненты системы кодирования программ показаны на рис. 5.16. Сначала аналоговые видео- и звуковые сигналы подвергаются дис­кре­ти­за­ции на соответствующей частоте (13,5 МГц для Y и 6,75 МГц для С_R и С_В), а затем передаются на свои кодирующие устройства. Кодирующие ус­тройства удаляют несущественные или избыточные детали видео- и звуко­вых сигналов и выполняют операции уменьшения числа битов, формируя индивидуальные пакеты данных. Индивидуальные пакеты данных вместе со служебными пакетами данных передаются на мультиплексор, который формирует элементарный программный поток. Поскольку объем видеоин­формации превышает объем звуковой или служебной информации, элемен­тарный программный поток содержит больше пакетов видеоданных, чем па­кетов звуковых или служебных данных (рис. 5.17). Затем элементарные программные потоки объединяются в мультиплексоре и поступают в моду­лятор для передачи. Тип применяемой модуляции определяется типом веща­ния: наземное, спутниковое или кабельное.

Рис. 5.16. Кодирование программ

А – кодирование видеосигналов по стандарту MPEG-2;

Б – кодирование звуковых сигналов по стандарту MPEG-2

Видео­данные

Видео­данные

Звуковые данные

Видео­данные

Видео­данные

Видеоданные

Звуковые данные

Служебные данные

Видео­данные

Рис. 5.17. Структура элементарного программного потока

5.9. Кодирование видеоинформации

Кодирование видеоинформации состоит из трех основных этапов: подготов­ка видеоданных, их сжатие и квантование (рис. 5.18). На этапе подготовки данных исходные кодированные данные кадров организуются так, чтобы их было удобно сжимать. Сжатие видеоданных осуществляется в соответствии с международными стандартами, установленными системой MPEG-2.

Рис. 5.18. Кодирование видеоданных по стандарту MPEG-2

A – удаление простран­ственной избыточности на основе ДКП

По стандарту MPEG-2 выполняются две основные операции сжатия: удаление временной избыточности и удаление пространственной избыточности. Уда­ление временной избыточности представляет собой межкадровое сжатие данных, при котором происходит сравнение двух последовательных видео­кадров, удаление одинаковых областей и формирование разностей кадров для обработки. Удаление пространственной избыточности, называемое так­же внутрикадровым сжатием, исключает ненужные повторения содержимо­го кон­кретного видеокадра. Операции удаления выполняются на основе сложных ма­тематических выражений, называемых дискретным косинусным преобразованием (ДКП), отсюда происходит название этого способа: «сжатие данных на основе ДКП». За блоком сжатия данных стоит блок квантования, который обес­пе­чивает дальнейшее битовое сжатие. Блок квантования преобразует коэффициенты ДКП в 8-битовые коды, образующие битовый поток данных.