Методическое пособие 375
.pdf
Рис.7. DVD-10 однослойный двухсторонний диск с емкостью 9,4 Гб.
В принципе это двойной DVD-5 без чистой подложки. Два диска, покрытых металлическими пленками, соединены вместе. Чтобы считывать информацию с двух сторон диска, используется один лазер. Следующий рисунок показывает структуру DVD10.
Рис.8. Конструкция диска DVD-10
3.DVD-18 - двусторонний двухуровневый диск. Структура в принципе та же самая, как у DVD-9, но DVD-18 может читаться с обеих сторон. Результат – двойная емкость по сравнению с DVD-9. Принципиальная структура диска на рисунке 9.
9
Рис.9. Конструкция диска DVD-18
Принцип работы заключается в следующем: луч лазера вызывает кристаллографические изменения в активном слое оптического диска (а именно, в результате облучения вещество меняет свое состояние с кристаллического на аморфное и наоборот).
Рис.10. Запись информации
Запись аморфных областей показана на этом графике (рисунок 10). Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал (температура нагрева превышает температуру плавления материала, T > Tплав). Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации (Tкрист).
Результат охлаждения - предотвращение образования центров кристаллизации. таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в аморфном состоянии.
10
Рис.11. Стирание данных
Следующий график (рисунок 11) объясняет механизм стирания данных. Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т, которая меньше температуры плавления, но больше температуры кристаллизации (Tкрист < Т < Тплав). Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени (tотжиг), достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем так называемое время кристаллизации (tкрист, tкрист < t отж).
Если необходима очень быстрая запись, например для DVD-RW, то жизненно необходима быстрая кристаллизация. Поэтому время tкрист должно быть ниже 100 наносек, а это строго ограничивает выбор используемого материала. Оптимально использование различных сплавов Ge, Sb и Te - они не только удовлетворяют требованию к времени кристаллизации, но и обладают большим оптическим контрастом между аморфной и кристаллической фазой. Кроме того, они имеют приемлемые температуры кристаллизации и плавления (Tкрист = 150-200°C, Тплав = 600°C).
При записи используется много импульсная система записи.
Каждая записываемая метка формируется посредством мощных лазерных импульсов (Pзаписи = 12 мВт, длительность импульса 15 нс). Между импульсами интенсивность лазерного излучения уменьшается. Таким образом, после каждого импульса расплавляемый материал охлаждается до температуры ниже температуры кристаллизации, формируя область с аморфной фазой. Стирание (то есть кристаллизация) достигается посредством длительного импульса лазера (Pстир < Pзаписи). Чтение информации осуществляется уже при гораздо меньшей мощности лазера (Pчтения= 0,5-0,6 мВт).
Рис.12. Методика прямой перезаписи информации
11
Метка записывается посредством серии мощных импульсов. Стирание достигается длительным лазерным воздействием с мощностью Pстир< Рзаписи.
2.2.2. Современные оптические носители информации
Внастоящее время, когда наметился переход к телевидению высокой четкости (HDTV), проблема записи на оптические носители такого объема информации стала значительной. Ныне используемые DVD диски не соответствуют предъявляемым требованиям как в плане предоставляемого объема, скорости передачи информации, так, что немаловажно, защите дисков от копирования. Это и предопределило появление новых оптических носителей.
Внастоящее время в борьбу по созданию новых носителей включились практически все гранды мирового IT-рынка, а в области технологий наметились два подхода: Blue ray и HD-DVD. Проблема заключается в том, что оба контента не совместимы с существующими CD и DVD, предполагают переход на новый тех. процесс(а следовательно – перенастройку линий ), что в свою очередь приведет к значительной стоимости младших моделей носителей и средств считывания – записи. Так же
немаловажным остается то, что нет однозначного ответа на вопрос, кто станет преемником DVD, так как оба формата поддерживаются большим спектром компаний производителей и киноиндустрии.
Основополагающий принцип работы оптических дисков остается неизменным еще со времен появления CD, и с выходом HD DVD и Blu-ray революции ожидать не стоит. Вообще, диски нового поколения (особенно HD DVD) унаследовали от CD и DVD очень многое, в том числе и геометрические размеры носителя для обратной совместимости. Как и в случае DVD, разработчики решили пойти по пути уменьшения длины волны лазера. Только на этот раз, в отличие от CD и DVD, стал использоваться голубой лазер вместо красного. Длина волны нового лазера составляет 405 нм (нанометров), для сравнения, у DVD – 650 нм. Именно на уменьшении этой величины зиждется большая часть прироста емкости. [1]
Blue Ray. Данный стандарт был анонсирован еще в 2002 г. компаниями Sony и Philips. По сути этот формат разрабатывался практически с нуля. Его создатели не стремились сохранить максимальную преемственность с DVD, что в итоге позволило не только повысить емкость по сравнению с HD DVD, но и достичь большей масштабируемости в будущем. Как мы уже упоминали, для работы используется синий лазер с длиной волны 405 нм. Кроме того, регистрирующий слой переместился гораздо ближе к рабочей поверхности диска: для BR-носителей этот зазор составляет 0,1 мм, тогда как у HD DVD – 0,6 мм, как и у обычного DVD. Кроме того, в BR-приводах применяется линза с увеличенной числовой апертурой, что вместе с приближением регистрирующего слоя, обеспечившим расширение угла обзора OPU накопителя, существенно повысило стабильность считывания данных с носителя, позволив повысить плотность размещения дорожек при сохранении соотношения сигнал/шум. Расстояние между треками для BD составляет 0,32 мкм, тогда как у HD DVD оно равняется 0,4 мкм. Разумеется, увеличение числовой апертуры привело к необходимости переработки механической части накопителя и, как следствие, его удорожанию. Но в то же время снизило требования к качеству самих заготовок, существенно повысив процент выхода годных дисков, что впоследствии приведет к удешевлению BR-носителей.
Однако приближение регистрирующего слоя к рабочей поверхности диска имеет и отрицательные стороны, увеличивая риск повреждения данных при механических воздействиях. Производители встали перед необходимостью использовать специальные защитные покрытия, повышающие устойчивость BR-дисков к царапинам и загрязнению.
12
Так, механическая прочность рабочей поверхности BD в 100 раз больше, чем DVD. И наконец, третьим следствием уменьшения защитного слоя стало увеличение масштабируемости BR-заготовок. Так, разработчики планируют в скором времени поднять число регистрирующих слоев до 8, тем самым нарастив общую емкость до 200 GB.
Также был существенно переработан и механизм защиты контента от копирования.
Теперь в Blu-ray реализована поддержка AACS (Advanced Access Content System),
использующая 128-битовый ключ, меняющийся через каждые 6 Kb записанных на диск данных. Кроме того, AACS включает в себя механизм MMC (Mandatory Managed Copy), позволяющий создать копию лицензионного диска для воспроизведения его с HDD домашнего медиацентра или на портативном плеере, но предотвращающий ее распространение. Для дополнительной защиты служит функция ROM-Mark, с помощью которой каждому BR-диску присваивается свой уникальный идентификатор, что препятствует созданию его нелегальных копий, так как делается это на этапе изготовления и только на сертифицированном оборудовании. В случае маловероятного, но все же взлома алгоритма шифрования в дело вступает функция BD Plus, динамически меняющая ключи шифрования, что делает невозможным создание программ, подобных DeCSS, с помощью которых, однажды раскрыв алгоритм шифрования информации, можно наладить массовое производство пиратских копий всего контента, выпущенного на данном типе носителей. [2]
HD-DVD.
Главное преимущество формата в том, что для перехода с выпуска DVD на HDDVD заводам не потребуется переоборудовать производственные линии. Оба диска состоят из двух склеенных оснований толщиной 0.6мм. Именно поэтому современные производственные возможности на этой стадии могут быть модифицированы для эффективного производства HD DVD дисков. Модификация производственных возможностей DVD дисков означает, что нет необходимости инвестировать в дополнительное оборудование для перевода существующих линий с производства DVD на производство HD DVD. Тех. процесс включает в себя такие операции как: литье под давлением, охлаждение, нанесение записывающего слоя, центрифугирование, сушка , металлизация, УФ-закрепление, склейка.[3]
По большому счету, отличия между DVD и HD-DVD можно сосчитать по пальцам. С уменьшением длины волны лазера у HD-DVD относительно DVD зазор между дорожками уменьшился до 400 нм (у Blu-ray – 320 нм) и минимальная длина пита до 204 нм. Однако если сравнить это с характеристиками Blu-ray, то сразу становится понятно, почему последний выигрывает по вместительности. Емкость однослойного HD-DVD диска равняется строго 15 Гб, также предусмотрены многослойные диски объемом 30 Гб и 45 Гб. При этом скорость записи и чтения одинакова с Blu-ray – 36 Мбит/с для 1х, и 72 Мбит/с для 2х. Для защиты в HD-DVD на смену CSS придет AACS (Advanced Access Content System), который будет основываться на присвоении каждому приводу уникального ключа и дальнейшем занесении их в черный список после нелегальных операций. [1]
Не смотря на столь значимые достоинства обоих контентов, для обычных пользователей помимо дороговизны младших моделей BD и HD-DVD, стоит проблема выбора их средств чтения-записи(не каждый может себе позволить покупку двух приводов).
Компанией Ricoh разработано устройство, способное считывать и записывать информацию на диски Blue ray, HD-DVD, DVD, CD. Аппарат представляет собой круглую пластину диаметром 3,5 мм и толщиной 1 мм с особой поверхностью, выполняющей функцию дифракционной решетки. Пластина помещается между лазерами и линзами и позволяет получить оптимальный угол падения светового луча на линзы. При этом свет фокусируется так, как это необходимо для каждого формата диска. [4]
13
Очевидно, что будущее в области оптических дисков лежит за одним из показанных контентов. Кто им станет, покажет ближайшее будущее. Причем значительную роль сыграют как всегда компании киноиндустрии. Но, как известно, тех. прогресс не стоит на месте, поэтому времени, необходимого на разработки и стандартизацию, может быть достаточным для появления какой-то новой технологии, способной затмить все достоинства BD и HD-DVD.
Так, например, компания Iomega в мае этого года запатентовала технологию оптических дисков Articulated Optical Digital Versatile Disc (AO-DVD), которые теоретически способны хранить вплоть до 800 Гб информации. Подобная фантастическая плотность записи достигается благодаря использованию нано-технологий, а также путем того, что различные участки диска будут иметь разную степень наклона. При этом обещается повышение скорости считывания примерно в 30 раз по сравнению с DVD. К сожалению, производство такого устройства пока не возможно из-за отсутствия лазера с требуемой длиной волны, однако в скором времени ситуация может измениться.[1]
Видео на DVD. Видео на DVD представлено в виде цифрового видеоизображения, сжатого по алгоритму MPEG-2 [4]. Формат - 25 кадров в секунду с разрешением 720 х 576 точек при глубине цвета 24-бит (PAL) или 30 кадров 720 х 480 х 24-бит (NTSC). Используется переменный битрейт, варьирующийся в зависимости от сложности сцены от 2.5 до 10.5 Мбит/c. Битрейт свыше 5.5 – 6 Мбит/с уже гарантирует отсутствие часто встречающихся на Video CD или Mpeg 4 квадратиков, однако еще больший битрейт бывает полезен для очень сложных сцен, например такие, как живописные пейзажи. Теперь о размерности изображения. Изображение может быть полноэкранным (отношение сторон 4:3 или 1.33:1), или широкоэкранным (отношение сторон 16:9 или
1.78:1 и более).
Полноэкранное изображение разделяют на «стандартное» (Standard 1.33:1) , то есть изначально писавшееся со стандартного телевизионного сигнала размерностью 4:3 и пансканированное (4:3 Pan & Scan). Это означает то, что исходное изображение было широкоформатным, но оно было обрезано по бокам и растянуто, и приведено к соотношению 4:3.
Широкоформатная картинка бывает разных размерностей. Это такие, как 1.78:1 (или 16:9), 1.85:1, 2.35:1 и, наконец, 2.85:1. По способу записи широкоэкранный сигнал бывает леттербоксным (Letterbox), и анаморфным (Anamorph). При записи леттербоксной картинки получают видеосигнал размерностью 4:3 в котором пустое место изначально заполнено черным цветом. Вполне понятно, что часть пикселов, которые могли содержать полезную информацию просто бездействуют (например, при записи картинки с размерностью 2.35:1 «бездельничают» 43 процента точек). Анаморфная картинка пишется по-другому. Изображение с мастер – ленты растягивается по вертикали (анаморфируется) до размерности 4:3 и в таком виде оцифровывается. При цифро-аналоговом преобразовании получившаяся картинка сжимается до получения изначальной размерности. Таким образом, используются все 100 % пикселей. Совершенно очевидно, что анаморф имеет наибольшее разрешение.
Звук на DVD. Звук на DVD дисках может быть записан в нескольких форматах: PCM – Импульсно кодовая модуляция. Это тот же самый формат, в котором
хранится звук на обычных Audio CD – 44.1 КГц , 16 бит, стерео и без какого либо сжатия. Битрейт 1440 кбит/с. Звук в таком формате хранится как правило на музыкальных дисках (диски с видеоклипами, концерты и.т.д.), то есть там где требуется высокая точность передачи звуковой картины.
Dolby Digital – этот формат появился в 1992 году вместе с фильмом «Возвращение Бэтмена». Формат предусматривает до 6-ти полностью дискретных звуковых каналов. До пяти полночастотных(20 Гц -20 кГц)
14
каналов и один низкочастотный (3 Гц – 120 Гц) Low Frequency Effects канал для сабвуфера. Dolby Digital использует 18 битное кодирование каждого канала при частоте дискретизации в 48 кГц. На каждый канал может быть выделено от 64 до 96 кбит/с.
Важно понять то, что Dolby Digital может быть не только шестиканальным, но и даже монофоническим. Фактически Dolby Digital это просто формат хранения цифрового звука со сжатием. В DVD используются следующие конфигурации Dolby Digital:
1)Dolby Digital 2.0 – Типичный битрейт 192 кбит/c по 96 кбит/с на канал. В данном формате может быть записан монозвук для старых фильмов (левый и правый канал воспроизводят одно и то же), просто стерео (встречается редко, например на диске «Золото Маккены») или стерео с Dolby Surround сигналом.
2)Dolby Digital 4.0 – Типичный битрейт 320 кбит/c, по 96 кбит/с на левый и правый фронт и по 64 кбит/с на левый и правый тыл.
3)Dolby Digital 5.0 – Типичный битрейт 320 кбит/c, по 64 кбит/с на каждый из пяти каналов (левый фронт, центр, правый фронт, левый и правый тыл, канал LFE отсутствует).
4)Dolby Digital 5.1 – Типичные битрейты 384 кбит/с, по 64 кбит/с на каждый из 6-ти каналов, и 448 кбит/c по 96 кбит/c на левый и правый фронт и по 64 кбит/c на все остальные каналы. Наиболее часто встречающийся формат.
5)Dolby Digital 6.1 EX – Типичный битрейт 448 кбит/c по 96 кбит/c на левый и правый фронт и по 64 кбит/c на все остальные каналы. В данном формате используется дополнительный фантомный тыловой центр, то есть матричный принцип кодирования, как и в Dolby Surround. Формат дебютировал в 1999 вместе с фильмом «Звездные войны: эпизод I».
Отличительной чертой Dolby Digital можно назвать превосходную локализацию звуков. Однако, несмотря на то, что механизм сжатия более совершенен, чем, например у MP3 высокие коэффициенты сжатия (8 -12 раз) дают о себе знать при воспроизведении музыки…
Формат DTS разработала и внедрила в 1993 году одноименная фирма. Так как фирма обладала меньшими финансовыми возможностями чем, например Dolby Labs, данный формат, несмотря на более высокое качество (это будет показано ниже), был признан DVD форумом факультативным (тогда как Dolby Digital основным).
DTS использует 20 битное кодирование каждого канала при частоте дискретизации 48 кГц. На каждый канал выделяются 128 или 256 кбит/c, что дает лучшее качество за счет меньшего сжатия и лучшего механизма компрессии. Формат DTS используется в следующих конфигурациях:
1)DTS 5.1 – типичный битрейт 768 или 1536 кбит/с по 128 или 256 кбит/с на каждый из 6-ти каналов. Наиболее распространенная конфигурация.
2)DTS 6.1 ES Matrix - типичный битрейт 768 или 1536 кбит/с по 128 или 256
кбит/с на каждый из 6-ти каналов. Используется дополнительный фантомный тыловой центр, как, например в Dolby Digital 6.1 EX.
3)DTS 6.1 ES Discrete – Типичный битрейт 896 или 1792 кбит/с 128 или 256
кбит/с на каждый из 7-ми каналов. Используется полностью дискретный тыловой центр в качестве седьмого канала. Исключительно редкая и наиболее качественная конфигурация.
Формат DTS значительно превосходит Dolby Digital по естественности и «глубине» звучания. Музыкальные фрагменты звучат очень хорошо, практически не хуже, чем на компакт диске. Однако выпущено всего около 350 фильмов с DTS дорожками различных конфигураций.
15
Наконец звук на DVD может быть представлен в формате MPEG Multichannel. Этот формат использует 16 битное кодирование каждого канала с частотой дискретизации 48 кГц. Алгоритм сжатия весьма напоминает MP3. На каждый канал выделяется по 64 кбит/c. Используется только 5.1 конфигурация с битрейтом 384 кбит/c. Данный формат предназначался в первую очередь для европейских дисков, однако признания не получил из за плохого качества звука. Менее 5 дисков записаны с этими дорожками.
Важно понять то, что DVD диск может содержать несколько дорожек одновременно. То есть несколько дорожек как бы параллельно сопровождают весь фильм, и вы выбираете ту, которая вам более всего подходит – на русском или на английском языке, в Dolby Digital или DTS, с синхронным (закадровым) переводом или с полным дубляжом. Так как диски часто сопровождаются субтитрами, (они включаются по желанию пользователя) можно слушать фильм с оригинальной дорожкой, не зная иностранного языка.
2.3 Задание третье. Ознакомиться со стандартом кодирования MPEG -2
2.3.1 Стандарт кодирования MPEG-2
Даже в рамках одного стандарта, как показывает практика, передача сигналов телевидения - и цифровое здесь не исключение, ведется на разных уровнях качества. То же самое можно сказать и о телевизионных приемниках. Жесткие, а главное узкие допусковые интервалы, не жизненны, поскольку лишают систему гибкости, приспосабливаемости к разным условиям функционирования с ориентацией на различные слои потребителей. При этом любая перспективная система должна иметь резервы для перехода на более высокие уровни качества. Эти и многие другие соображения и требования легли в основу очень важного документ: ISO/IEC 13818-2.
В этом документе определено, что стандарт MPEG-2 - это целое семейство взаимносогласованных совместимых цифровых стандартов информационного сжатия телевизионных сигналов с различной степенью сложности используемых алгоритмов.
Градации качества ТВ изображения для вещательных систем в стандарте ISO/IEC 13818-2 устанавливаются введением четырех уровней для формата разложения строк ТВ изображения и пяти профилей для форматов кодирования сигналов яркости и цветности. Общая идеология построения стандарта поясняется табл.1.
|
|
|
Профили и уровни изображения |
Таблица 1 |
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
ПРОФИЛИ, УРОВНИ, СОГЛАСОВАННЫЕ ТОЧКИ |
|
|
||||
Высокий |
|
|
|
|
|
|
|
|
1920 |
отсчетов |
|
|
80 |
|
|
100 |
|
1152 |
строки |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
(активных) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Высокий |
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень |
|
|
|
|
|
|
|
|
1440 |
отсчетов |
|
|
60 |
|
60 |
80 |
|
1152 |
строки |
|
|
|
|
|
|
|
(активных) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Основной |
|
|
|
|
|
|
|
|
уровень |
|
|
|
|
|
|
|
|
720 отсчетов |
15 |
|
15 |
15 |
|
20 |
|
|
576 строки |
|
|
|
|
|
|
|
|
(активных) |
|
|
|
|
|
|
|
|
16
Продолжение табл. 1
Низкий |
|
|
|
|
|
уровень |
|
|
|
|
|
352 отсчета |
|
4 |
4 |
|
|
288 строки |
|
|
|
|
|
(активных) |
|
|
|
|
|
|
Простой |
Основной |
Профиль |
Специал. |
Высший |
|
с масштаб. |
||||
|
профиль |
профиль |
отношение |
масштабир. |
профиль |
|
без B |
без B |
м с/ш |
профиль |
B кадры |
|
кадров |
кадров |
B кадры |
формат |
|
|
B кадры |
||||
|
формат |
формат |
формат |
4:2:0 |
|
|
формат |
||||
|
4:2:2 |
4:2:0 |
4:2:0 |
или 4:2:2 |
|
|
4:2:0 |
||||
|
|
|
|
|
Расположенный в нижней части таблицы уровень называется "низким уровнем" и ему соответствует новый класс качества ТВ изображения, которое вводится в стандарте MPEG-2 - телевидение ограниченной четкости. В этом случае в кадре ТВ изображения содержится 288 активных строк (в два раза меньше, чем в телевидении обычной четкости) и каждая строка дискретизируется на 352 отсчета.
Кодирование сигналов телевидения обычной четкости выполняется в соответствии с основным уровнем, т.е. с форматом разложения на 576 активных строк в кадре, которые кодируются с использованием 720 отсчетов на строку.
Высокий-1440 и высокий-1920 предусматриваются для кодирования сигналов телевидения высокой четкости (ТВЧ). В обоих “высоких” уровнях кадр ТВ изображения содержит 1152 активные строки (вдвое больше, чем в телевидении обычной четкости). Эти строки дискретизируются соответственно на 1440 или 1920 отсчетов.
В стандарте используются 5 профилей, которым соответствует 5 наборов функциональных операций по обработке (компрессии) видеоданных. Некоторые из теоретически возможных наборов функциональных операций по компрессии видеоданных на этапе создания стандарта не были включены в таблицу. Они могут быть введены и стандартизованы в дальнейшем, если будет доказана их необходимость или полезность.
Профиль, в котором используется наименьшее число функциональных операций по компрессии видеоданных, назван простым профилем. В нем при компрессии видеоданных используется компенсация движения изображения и гибридное дискретно-косинусное преобразование.
Следующий профиль назван основным профилем. Он содержит все функциональные операции простого профиля и одну новую: предсказание по двум направлениям. Эта новая операция, естественно, повышает качество ТВ изображения.
Следующий за основным назван профилем с масштабируемым отношением сигнал/шум. Термин "масштабирование", в данном случае, означает возможность обмена одних показателей системы на другие. Этот профиль к функциональным операциям основного профиля добавляет новую - масштабирование. Основная идея - повышение устойчивости цифрового телевидения и сохранение работоспособности при неблагоприятных условиях приема. Операция масштабирования позволяет в рассматриваемом случае повысить устойчивость системы за счет некоторого снижения требований к допустимому уровню отношения сигнал/шум в воспроизводимом ТВ изображении.
При масштабировании поток видеоданных разделяют на две части. Одна из них несет наиболее значимую часть информации - ее называют основным сигналом. Вторую часть, несущую менее значимую информацию, называют дополнительным сигналом. Декодирование только одного основного сигнала позволяет получить ТВ изображение с
17
пониженным отношением сигнал/шум. Одновременное декодирование основного и дополнительного сигналов повышает отношение сигнал/шум до исходного значения.
И все же, что можно извлечь из идеи деления потока данных на более и менее значимые части? А все дело в защите системы от ошибок. Помехоустойчивое кодирование требует введения дополнительных бит, что повышает общий поток информации. Задача упрощается, когда более мощная защита применяется только к части информации и тем самым соблюдается разумный баланс между уровнем потока видеоданных и степенью их защиты. При неблагоприятных условиях приема (например, при низкой напряженности радиополя, при приеме на комнатную антенну и т.п.) сохраняется возможность устойчивого декодирования более защищенного основного сигнала, а неустойчиво воспринимаемый дополнительный сигнал просто отключается. Как уже сказано, это ведет к росту уровня шума, зато система остается работоспособной.
Не так уж редки ситуации, когда сигналы приходится передавать по каналам с ограниченной пропускной способностью. Деление потока видеоданных на два, позволяет использовать и “плохие” каналы, ограничивая передачу основным сигналом.
Следующий, четвертый профиль назван специально масштабируемым профилем. Здесь, естественно, сохранены все операции предшествующего профиля и добавлена новая - разделение потока видеоданных по критерию четкости ТВ изображения. Этот профиль обеспечивает переходы между нынедействующими системами и телевидением высокой четкости. С этой целью видеоданные сигнала ТВЧ разделяются на три потока. Первый - это основной (значимый) поток видеоданных, например, по стандарту разложения на 625 строк. Второй поток несет дополнительную информацию об изображении с числом строк до 1250. Одновременное декодирование первого и второго потоков видеоданных позволяет получить телевизионное изображение высокой четкости, но с пониженным отношением сигнал/шум. В третьем потоке сосредоточена менее значимая информация, его декодирование позволяет повысить отношение сигнал/шум в видеоканале до уровня, принятого в ТВЧ. Обычно первый поток видеоданных, представляющих сигнал 625-строчного ТВ, - это 6 Мбит/с, дополняющий его до ТВЧ - 6 Мбит/с, а повышающий отношение сигнал/шум до уровня, когда шумы визуально незаметны - 12 Мбит/с.
В рассмотренных четырех профилях при кодировании сигналов яркости и цветности используется формат представления видеоданных 4:2:0, в котором число отсчетов сигналов цветности по сравнению с сигналом яркости уменьшается в два раза не только по горизонтальным, но и по вертикальным направлениям. Следующий, пятый профиль называется высшим профилем, и он включает в себя все функциональные операции специального профиля 4:2:2, при котором число отсчетов сигналов цветности в вертикальных направлениях остается тем же, что и у сигнала яркости.
Приведенные в таблице пять профилей и четыре уровня образуют двадцать возможных комбинаций видеосигнала, из которых, вероятнее всего, только одиннадцать будут полезными или необходимыми. Для этих комбинаций (согласованные точки) в таблице указаны максимальные значения скорости передачи видеоданных. Комбинации, которые сегодня не вызывают интереса, в стандарте MPEG-2, пока, не нормированы и в таблице отмечены крестами.
Для всех стандартизованных точек указаны максимальные потоки видеоданных, которые позволяют получить ТВ изображение, свободное от каких-либо дефектов. В иных случаях они могут проявиться в процессах кодирования/декодирования видеосигнала. Используемые в конкретных кодеках потоки видеоданных могут быть меньше (в несколько раз) указанных значений. Выбор уровня компрессии и, в конечном итоге, уровня потока зависит от допустимой степени искажений ТВ изображения, подробнее в
[4].
Таким образом, стандарт MPEG-2 позволяет гибко менять скорость передачи видеоданных в очень широких пределах. Надо заметить, что системы кодирования
18