Telewizja część. Kodowanie barwnego obrazu telewizyjnego w systemie PAL Telewizja cyfrowa ogólna charakterystyka. w systemie PAL

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Telewizja część. Kodowanie barwnego obrazu telewizyjnego w systemie PAL Telewizja cyfrowa ogólna charakterystyka. w systemie PAL"

Karolina Nawrocka
7 lat temu
Przeglądów:

1 Telewizja część 3 Kodowanie barwnego obrazu telewizyjnego w systemie PAL Telewizja cyfrowa ogólna charakterystyka System NTSC przypomnienie. Kodowanie koloru przez przeplatanie się widm sygnałów w luminancji (Y)( ) i chrominanacji ( i ).. Transmisja sygnałów w chrominancji odbywa się za pośrednictwem modulacji kwadraturowej (dwie fale nośne ne przesunięte względem siebie o 9 o ). 3. Odtwarzanie fazy fal nośnych nych w odbiorniku przy pomocy sygnału u synchronizacji koloru (burst( burst). Wady systemu NSC. Zniekształcenia koloru powodowane tzw. odbiciami.. Podatność na zniekształcenia nieliniowe w torze wizji. 3. Niezbyt dobra rejestracja magnetyczna C D j sygnał zniekształcony C sygnał prawidłowy. Kodowanie barwnego obrazu telewizyjnego w systemie PAL PAL Phase Alternating Line, Walter Bruch, Telefunken Założenie: y y w dwóch sąsiednich s siednich liniach sąs do siebie podobne. W wyniku czynników w zakłócaj cających cych sygnał odebrany przez odbiornik różni r się od sygnału u wysłanego z nadajnika. Pomysł: NTSC trzeba zmodyfikować w taki sposób, aby zniekształcenia fazowe w dwóch sąsiednich ssiednich liniach miały y znak przeciwny. średnić sygnały y dla dwóch sąsiednich s siednich linii obrazu, eliminując c w ten sposób b zniekształcenia fazy. 3 4

2 Krok Modyfikacja sygnału u NTSC linia n normalny sygnał NTSC D C D j Odebrany zostanie sygnał = D = + D D sygnał zniekształcony C sygnał prawidłowy 5 linia n oś modulacji dla sygnału obrócona o 7 o o 7 D Odebrany zostanie sygnał = + D = D D C C sygnał zniekształcony sygnał prawidłowy 6 Krok średnienie sygnałów w chrominancji z dwóch sąsiednich siednich linii + D + + D + =»»» + + D + D + =»»» Skompensowane zostały y w ten sposób b zniekształcenia fazowe powodujące zmiany koloru. W systemie PAL sygnały y chrominancji zostały y zdefiniowane trochę inaczej niż w NTSC. = ( BY ) *,493 V = ( RY ) *,877 7 Koder PAL R G B Matryca konwersji z RGB do YV Y V Filtr dolnoprzepustowy Filtr dolnoprzepustowy Formowanie impulsu synchron. koloru Generator synchronizacji + + f / h + Linia opóźniająca Modulator 8 Modulator V Przełącznik 9 o / 7 o + o Przesuwnik fazy Generator podnośnejnej PAL

3 6. Telewizja cyfrowa Technologia kodowania, transmisji i odbioru sygnału telewizyjnego w postaci cyfrowej. Telewizja cyfrowa dzięki zastosowaniu algorytmów kompresji obrazu i dźwid więku (MPEG( MPEG) ) pozwala przesłać od 4 do razy więcej programów w telewizyjnych niż w przypadku telewizji analogowej dla pasma (kanału) o podobnej szerokości. Telewizja cyfrowa udostępnia użytkownikowi u szereg dodatkowych funkcji: informację opisową o dostarczanych programach (EPG), automatyczne wyszukiwanie programów, 9 możliwość wyboru wersji językowej (kilka kanałów dźwiękowych) wyświetlanie napisów, kodowanie programów (telewizja płatna), inne (interakcja, blokada kanałów). video audio Dane Kompresja video Kompresja audio Skompresowany sygnał video Skompresowany sygnał audio Dane Telewizja cyfrowa mogła powstać dzięki opracowaniu efektywnych algorytmów kompresji danych. Telewizja analogowa a telewizja cyfrowa porównanie Standardy Liczba programów Jakość Odporność na zakłócenia Telewizja analogowa NTSC, PAL, SECAM program na kanał Zadowalająca Niezbyt duża, sygnał bardzo podatny na różnego rodzaju zakłócenia Telewizja cyfrowa DVB, ATSC, SDB Do programów na kanał Wysoka (HDTV, dźwięk przestrzenny itd.) Znaczna, sygnał w dużym stopniu zabezpieczony przed zakłóceniami powstającymi w torze transmisyjnym Jak próbkować sygnały analogowe aby uzyskać odpowiedni sygnał cyfrowy? TR 6 Recommandation Częstotliwość próbkowania: 3,5 MHz dla luminanacji 6,75 MHz dla chrominancji Szerokość pasma luminancji: 6 MHz Szerokość pasma chrominancji:,75 MHz Tw. Shannona Tw. Shannona f samp > 5,5 MHz f samp > MHz Aby zapewnić kompatybilność pomiędzy systemami z 55 i 65 liniami częstotliwość próbkowania musi spełniać warunki: Przyjęto: Luminancja: Chrominancja: Rozdzielczość pozioma: Rozdzielczość pionowa: 3,5 MHz = 864 x (65 x 5) Hz = 858 x (55 x 9,97)Hz 6,67 MHz = 43 x (65 x 5) Hz = 49 x (55 x 9,97)Hz Luminancja: Chrominancja: 576 linii 7 próbek w linii 36 próbek w linii 3

4 Struktura obrazu (65 linii 5 Hz) Formaty obrazu i rozdzielczości stosowane w telewizji cyfrowej VANC (Vertical ANCiliary field) VANC Field 4 linie HDTV 9 Teletext Test lines VTC (Vertical nformation Time Code) WSS (Wide Screen Signalling) HANC (Horizontal ANCiliary field) HANC Field VANC Field 88 linii 5 linii Telewizja wysokiej rozdzielczości TV 4/3 7 TV 6/9 96 x Temporal references AES (Audio Embbeded Sound) x 44 próbki Field x 7 próbek (7 Y + *36,V ) 88 linii Telewizja klasyczna DVB Digital Video Broadcasting Główne Standardy DVB Satelitay DVBCA DVBS DVB jest europejskim konsorcjum złożonym z producentów sprzętu, nadawców i przedstawicieli władz zainteresowanych rozwojem telewizji cyfrowej (DVB project). DVBS Operator Sieć dystrybucji Sieci kablowe DVBC Odbiorcy Commercial Constraints project Recommandations Standarisation organisations DVBRC Nadajniki naziemne DVBT Lokalizacja projektu DVB Standards (DVBS, DVBT ) DVBS DVBC DVBT DVBS DVBCA DVBRC Digital transmission systems via satelite Digital transmission systems via cable Digital transmission systems via terrestrial channels Service information specifications Common interface for conditional access Return Channels 5 6 4

5 Przekształcenia sygnału w części nadawczej systemu telewizji cyfrowej (transmisja radiowa) DVBS standard nadawania sygnału satelitarnego telewizji cyfrowej, (European Telecommunication Standard Organization, ETS Document ETS 3 4 ) video Kompresja i kodowanie Ogólny schemat procesu kodowania sygnału w nadajniku audio Kompresja i kodowanie Multiplekser Transport Kodowanie kanałowe Modulacja Dane MPEG Randomizacja danych Kodowanie zewnętrzne Przeplot Dane sterujące Dane dodatkowe MPEG DVBS DVBT Kodowanie wewnętrzne Kształtowanietowanie sygnału Modulacja PSK Kanał transmisyjny 7 8 Blok : Randomizacja danych (scrambling) Zasada działania układu randomizacji Strumień danych z kodera MPEG składa się z pakietów o długości 88 bajtów. Pakiety poddaje się tzw. randomizacji aby rozproszyć energię sygnału i zabezpieczyć przed wysyłaniem pozornie niemodulowanej fali nośnej. Algorytm randomizacji polega na sumowaniu modulo kolejnych bitów strumienia wejściowego z bitami sekwencji pseudolosowej o długości 53 bajtów. Sekwencja losowa tworzona jest przy pomocy zdefiniowanego w normie DVB wielomianu. 88 B A V D T V D T V A Pakiety MPEG ciąg zer i jedynek exor exor Generator pseudolosowy 9 5

6 Blok : Kodowanie zewnętrzne (outer coding) Dane uzyskane w wyniku procesu randomizacji koduje się przy pomocy skróconego kodu ReedaSolomona (RS 4,88, 8). W efekcie z pakietu o długości 88 bajtów powstaje pakiet składający się ze 4 bajtów. Dodatkowa informacja dołączona w wyniku kodowania zewnętrznego pozwala na poprawienia do 8 błędów w pakiecie o długości 88 bajtów. Zasada działania kodera ReedaSolomona (przykład) Przesyłane są trzy bajty: 3 S = *+*+3*3 = 63 Algorytm RS uzupełnia ciąg o dwa bajty: S = ++3 = 6 Podczas transmisji nastąpi pił błąd: Oblicza się sumy: S = +3+3 = 8 Następnie wyznaczane są: s S = *+3*+3*3 = 67 Wartość błędu = 8 6 = + Pozycja błęb łędu = (67 63)/ = Rezultat: Liczbę na pozycji (3) należy y skorygować odejmując c wartość błędu (), czyli po korekcji i usunięciu dodanych bajtów w odbiornik zarejestruje ciąg 3 Jest to dokładnie ten sam ciąg, jaki został wysłany z nadajnika. Blok 3: Przeplot (interleaving( interleaving) Splotowy przeplot bajtów w strumienia o głęg łębokości =. Realizacja algorytmu następuje w gałę łęziach stanowiących rejestry przesuwne FFO o długod ugości 7 bajtów każdy. Razem długod ugość rejestrów w wynosi 7* = 4. Kolejne rejestry różnir nią się opóźnieniem od do *7. Dane ze strumienia wejściowego podawane sąs za pomocą przełą łącznika na kolejne gałę łęzie układu. Pierwszy bajt pakietu jest zawsze podawany na gałąź o zerowym opóźnieniu. Przeplot zwiększa podatność na korekcję błędów w grupowych. Po co wykonywać przeplot? Bez przeplotu: Nadane: D A N E P R Z E S Y Ł A N E Błędy Ciąg g danych przewidziany do transmisji D A N E P R Z E S Y Ł A N E Odebrane: Błędy D A N E P R Z E S Y Ł A N E 3 4 6

7 Z przeplotem: Blok 4: Kodowanie wewnętrzne (inner( coding) Nadane: Błędy D N P S N A Z Ł A E E Y R E Kodowanie splotowe. W zależno ności od wymagań transmisyjnych istnieje możliwo liwość użycia kodu o różnych r tzw. sprawnościach. Literatura Odebrane: Błędy Dane po wykonaniu przeplotu D A N E P R Z E S Y Ł A N E Dane odtworzone (odwrócona operacja przeplotu) Błędne dane zostały y rozłożone one w czasie bardziej równomiernie. łatwia to korekcję błędów. Blok 5: Kształtowanie towanie sygnału u w paśmie podstawowym (baseband pulse shaping) Zakodowanie wejściowego strumienia danych kodem Gray`a (poszczególne słowa s kodu różnir nią się tylko na jednym miejscu) i filtracja impulsów w tak utworzonego sygnału u przy pomocy filtru o odpowiedniej charakterystyce. W ten sposób b sąs kształtowane towane zbocza impulsów w sygnału przed modulacją. 5 6 Blok 6: Modulacja PSK (uadrature( Phase Shift Keying) Dla poszczególnych par bitów w reprezentowanych przez sygnały y wytworzone w poprzednim bloku, następuje modulacja fali nośnej. nej. na wyjściu modulatora formowany jest według zależno ności: j PSK = cos cos cos cos ( W t + p 4) dla ( x, x ) = (,) ( W t + 3p 4) dla ( x, x ) = (,) ( W t + 5p 4) dla ( x, x ) = (,) ( W t + 7p 4) dla ( x, x ) = (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) (,) zakłócenie (,) 7 8 7

8 (,) (,) (,) (,) Konstelacja obraz sygnału u rzeczywistego zmodulowanego PSK 9 8

Podobne dokumenty

Transmisja cyfrowa. (wprowadzenie do tematu)

Transmisja cyfrowa. (wprowadzenie do tematu) Transmisja cyfrowa (wprowadzenie do tematu) Jacek Jarnicki - Politechnika Wrocławska 1 Plan wykładu 1. Systemy transmisji danych ogólna charakterystyka 2. Zakłócenia jako źródło błędów w transmisji 3.