1. Дискретизация сигналов в системах цифрового телевидения. Выбор частоты дискретизации и числа уровней квантования при кодировке видео и аудио сигналов.

Дискретизация - представляет собой замену непрерывного аналогового сигнала U t последовательностью отдельных во времени отсчетов этого сигнала.

Самая распространенная форма дискретизации – равномерная дискретизация с постоянным периодом, в основе которой лежит теорема Найквиста–Котельникова. Согласно этой теореме любой непрерывный сигнал U t , имеющий ограниченный спектр частот (рис. 1.1, а), может быть представлен значениями этого сигнала n U t , взятыми в дискретные моменты времени (отсчеты) t_n = nT рис. 1.1, б), где n = 1, 2, 3, … – целые числа; T – период, или интервал, дискретизации, выбранный из условия теоремы Найквиста–Котельникова: f_гр.

Здесь f_гр – верхняя граничная частота спектра исходного сигнала U t , для отечественного вещательного телевизионного стандарта верхняя граничная частота спектра телевизионного сигнала f_гр = 6,25 МГц. Величина, обратная периоду дискретизации, называется частотой дискретизации. Частота дискретизации f_д , выбранная в соответствии с теоремой Найквиста–Котельникова, равна f_д = 2 f_гр.

Аналитическое выражение теоремы Найквиста–Котельникова, утверждающей возможность замены непрерывного сигнала Ut последовательностью дискретных значений U nT , имеет следующий вид:

Предполагается, что отсчеты являются U nT -импульсами (бесконечно короткими). Следовательно, исходный сигнал U t после дискретизации можно представить в виде суммы

(1.1)

где t– дельта-функция; Т – период дискретизации.

Если выражение (1.1) подвергнуть преобразованию Фурье, то получим

(1.2)

где и – спектры исходной и дискретизированной функций соответственно.

а

б

Выбор частоты дискретизации телевизионного сигнала f_д во многом зависит от вида структуры отсчетов (т.е. от относительного их положения на телевизионном экране),

2. Дискретизация изображения в телевидении. Ортогональная структура дискретизации. Формат дискретизации изображения 4:4:4, 4:1:1, 4:2:2, 4:2:0.

Дискретное в пространстве изображение:

Ортогональная структура:

Рис. 1.5. К определению разрешающей способности телевизионной системы с ортогональной структурой дискретизации.

– должна быть кратной частоте следования строк. Отсчеты располагаются в узлах решетки .Число отсчетов равно числу элементов. Из-за того, что за четкость изображения отвечает сигнал яркости и человеческий глаз менее восприимчив к искажениям цветного сигнала, мы можем:

– цветоразностные.

Y передают с большим качеством, а компоненты цветности передают с большими искажениями.

При уменьшении размеров деталей восприятие цветности ухудшается. Количество выборок С_А и С_В меньше, чем выборок Y – субдискретизация.

Рис. 1.11. Графическое представление стандартов цифрового кодирования телевизионного сигнала:

4:2:0 – одна выборка сигналов в С_R и С_В для каждых четырех выборок Y, расположенных в виде прямоугольника 2X2 пикселя (экономия до 50% объема исходных данных)