Устранение пространственной избыточности телевизионного изображения.

В общем случае большая часть изображения любого телевизионного кадра обычно приходится на участки, имеющие постоянную или мало меняющуюся в пространстве яркость, а резкие световые переходы и детали малых размеров занимают небольшую долю площади изображения. Зная яркость одного элемента, можно с высокой степенью вероятности предсказать яркость соседнего (например, полагая их просто равными). Такого рода избыточность можно назвать пространственной избыточностью изображения. Пространственная форма избыточности связана со статистическими свойствами телевизионных изображений. Избыточность – это следствие определенных корреляционных связей. Корреляция означает, что некоторый элемент изображения более или менее существенно зависит от соседей в пространстве и во времени. Под статистической избыточностью (к ней относится пространственная) понимают корреляционные связи между соседними (по вертикали и горизонтали) отсчетами телевизионного сигнала. Снижение избыточности в этом случае до определенных пределов обратимо, т. е. без потерь информации. Примером такого кодирования служит предсказание на основе ДКП.

Устранение межкадровой избыточности телевизионного изображения

Изображения соседних кадров в телевидении обычно очень похожи друг на друга, даже при показе движущихся объектов. Предсказуемость указывает на избыточность изображения.

Предсказание является сокращением избыточности изображения.

Межкадровое предсказание вперед (предсказание вперед - по предшествующим значениям отсчетов телевизионного сигнала оцениваются последующие отсчеты.). В этом случае текущий отсчет оценивается по отсчету с теми же координатами, но предыдущего кадра. Это очень эффективный метод предсказания для неподвижных изображений. Ситуация усложняется, когда изображение содержит движущиеся объекты или изменяющиеся в целом. В этом случае отсчеты, принадлежащие однозначным элементам изображения, от кадра к кадру будут смещаться. Возникает разностная информация, даже если в остальном никаких изменений не происходит. Это можно ослабить, если ввести компенсацию движения, для чего необходимо определить векторы перемещения движущихся частей изображения при последовательном переходе от кадра к кадру. Векторы движения позволяют определить положение кодируемого отсчета в новом кадре (скомпенсировать его перемещение) и таким образом сохранить высокую точность предсказания.

18) Вопрос.

Многопозиционные виды модуляции, используемые в цифровых системах связи.

Модуляция несущей цифровыми сигналами заключается в том, что модулируемый параметр несущей может принимать в результате модуляции ряд дискретных значений.

К способам многопозиционной модуляции, используемым в системах наземного цифрового телевидения, относится частотное уплотнение с ортогональными несущими (OFDM), квадратурная амплитудная модуляция (QAM) и квадратурная фазовая манипуляция (QPSK) .

При выборе метода модуляции очень важно учитывать характеристики канала передачи.

Квадратурная амплитудная модуляция (QAM).

Д анный способ модуляции относится к комбинированным. В случае QAM промодулированный сигнал представляет собой сумму двух ортогональных несущих: косинусоидальной и синусоидальной, амплитуды которых принимают независимые дискретные значения:

где Uc – амплитуда сигнала; – частота несущей; с_I(t), с_II(t) – модулирующие сигналы в квадратурных каналах. При приеме сигналов с QAM производится когерентное детектирование.

Если в модулирующие сигналы сI(t) и сII(t) принимают значения 1, то получим QAM-4 (четырехпозиционную QAM). Если же для модуляции как в синфазном, так и в квадратурном каналах используются четырехуровневые сигналы с(t) = 1; 3, получается 16-позиционная QAM (QAM-16).

Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK) .

QPSK – это дискретная фазовая манипуляция с основным дискретом /2 при постоянной амплитуде сигнала. В этом методе модуляции все импульсы входной информационной последовательности модулятора разбиваются на пары – на 2-битовые символы, и при переходе от символа к символу начальная фаза сигнала изменяется на величину , которая определяется битами символа в соответствии с алгоритмом, приведенном в таблице.

Помехоустойчивость многопозиционных видов модуляции.

В современных системах цифрового наземного телевидения модуляцию несущей совмещают с помехоустойчивым кодированием, при котором вводится дополнительная избыточность, обеспечивающая повышение помехоустойчивости. Такую модуляцию, совмещенную с кодированием, называют кодированной модуляцией. В частности, сочетание помехоустойчивого кодирования с OFDM называют COFDM. Скорость передачи данных в канале связи с модуляцией типа COFDM зависит от вида модуляции несущих, установленных значений кодовой скорости и защитного интервала между символами.

Эффективность использования частотного ресурса.

Параметры несущего колебания меняются дискретно и во времени. Интервал времени, в течение которого эти параметры остаются постоянными, называется символьным интервалом, или интервалом канального символа. В течение каждого символьного интервала передается 1 бит или одновременно несколько бит, образующих канальный символ.

Если сообщения передаются двоичными символами, то скорость передачи данных не может превышать 2 бит/с на 1 Гц полосы пропускания канала связи.

Предел удельной скорости передачи данных с помощью двоичных символов, равный 2 бит/с/Гц, называется барьером Найквиста. Для повышения эффективности использования полосы частот канальный символ должен содержать по возможности больше бит передаваемой информации. Для этого в каждый момент времени сигнал в канале связи должен иметь не два, а больше возможных значений. Поэтому для повышения удельной скорости передачи данных (преодоления барьера Найквиста) необходимо перейти к многопозиционной (комбинированной) модуляции, при которой каждая электрическая посылка несет более 1 бита информации.