- •Лекции по курсу
- •4 Видеосигналы 44
- •1 Цифровые фильтры
- •1.1 Сущность явления Гиббса
- •1.2 Весовые функции
- •1.3 Разностное уравнение
- •1.4 Нерекурсивные фильтры
- •1.5 Рекурсивные фильтры
- •1.6 Структурные схемы цифровых фильтров
- •1.7 Импульсная характеристика фильтров
- •1.7.1 Свертка входного сигнала с импульсной характеристикой цифрового фильтра
- •2 Аналого-цифровое преобразование
- •2.1 Цифровая обработка звуковых сигналов
- •2.2 Основные понятия и определения
- •2.3 Структура и алгоритм работы цап
- •2.4 Структура и алгоритм работы ацп
- •2.4.1 Параллельные ацп
- •2.4.2 Ацп с поразрядным уравновешиванием
- •2.4.3 Ацп с плавающей точкой
- •3.1 Методы и стандарты передачи речи по трактам связи, применяемые в современном оборудовании (7 кГц)
- •3.1.1 Импульсно-кодовая модуляция (pcm — Pulse-Code Modulation)
- •3.1.3 Методы эффективного кодирования речи
- •3.1.4 Кодирование речи в стандарте cdma
- •3.1.5 Речевые кодеки для ip-телефонии
- •3.1.6 Оценка качества кодирования речи
- •3.2 Основные понятия цифровой звукозаписи
- •3.2.1 Натуральное цифровое представление данных
- •3.2.2 Кодирование рсм
- •3.3 Формат mp3
- •3.3.1 Сжатие звуковых данных
- •3.3.2 Кратко об истории и характеристиках стандартов mpeg.
- •3.3.3 Каковы отличия режимов cbr, vbr и abr?
- •3.3.4 Какие методы кодирования стерео информации используются в алгоритмах mpeg (и других)?
- •3.3.5 Какие альтернативные mpeg-1 Layer III (mp3) алгоритмы компрессии существуют?
- •3.4 OggVorbis
- •3.6 Flac
- •4 Видеосигналы
- •4.1 Общие положения алгоритмов сжатия изображений
- •4.2 Алгоритмы сжатия
- •4.2.1 Gif (CompuServe Graphics Interchange Format)
- •4.2.3 Jpeg
- •4.2.5 Метод Хаффмана
- •4.2.6 Png (Portable Network Graphics)
- •4.2.7 Tiff (Tagged Image File Format)
- •4.2.8 Pdf (Portable Document Format)
- •4.2.9 Adobe Photoshop Document
- •4.2.10 CorelDraw Document
- •4.2.11 Wmf (Windows Metafile)
- •4.2.12 Bmp (Windows Device Independent Bitmap)
- •4.2.13 Rtf (Microsoft Rich Text Format)
- •4.3 Вейвлет-преобразования
- •4.4 Jpeg2000
- •4.4.1 Общая характеристика стандарта и основные принципы сжатия
- •4.4.2 Информационные потери в jpeg2000 на разных этапах обработки
- •4.5 Видеостандарт mpeg-1
- •4.6 Mpeg-2
- •4.6.1 Стандарт кодирования mpeg-2
- •4.7 Стандарт mpeg-4
- •4.7.1 Особенности стандарта mpeg-4
- •4.7.2 Профайлы в mpeg-4
- •4.8 Стандарт hdtv
- •5 Принципы построения и особенности внедрения систем цифрового тв вещания
- •5.1 Глобальная модель систем цифрового вещания
- •5.2 Определение и классификация систем доставки
- •Приложение п1 Ортогональные разложения функций
- •П2 Дискретизация функций рядами Фурье
- •П4 Частота дискретизации
- •П5 Разрядность
П5 Разрядность
Напомним, что преобразование аналогового сигнала в цифровой поток данных происходит в два этапа. Первый этап - это дискретизация сигнала на основе теоремы Котельникова с использованием повышенной частоты дискретизации. Второй этап - это квантование амплитуды дискретных отсчетов, полученных на первом этапе. Представим себе, что отсчет представляет собой некий столбик или полоску, наподобие той, что мы видим на студийном индикаторе уровня сигнала. Длина этой полоски и есть амплитуда сигнала в данном отсчете. Процесс квантования амплитуды тогда можно представить как измерение длины полоски с помощью линейки. Чем чаще идут метки на линейке, тем точнее мы можем измерить длину полоски (амплитуду) и тем меньше будут ошибки измерений (шумы квантования).
Однако, чем чаще расположены метки на линейке - тем больше цифр (бит) нам потребуется для записи числа, соответствующего измеренной нами длине полоски (амплитуде сигнала в отсчете). Например, если на линейке 32 метки, то для представления длины полоски (амплитуды) в виде числа понадобится максимум 5 бит (32=25). В данном случае 5 бит и будет разрядностью АЦП.
Таким образом, процесс квантования амплитуд отсчетов фактически заключается в измерении их величин по отношению к некоторому опорному источнику напряжения (линейка в предыдущих объяснениях), обычно имеющемуся внутри корпуса микросхемы АЦП, и выражении этих величин в виде чисел, состоящих из конечного числа бит. Причем числа могут быть не только целые, например 16-, 18-, 20-, 24-битные, но и 24- или 32-битные с плавающей запятой или с другой кодировкой (например, в кодах с исправлением ошибок), зависящей от конкретной реализации устройства АЦП. Довольно часто используется все же кодирование результатов измерения амплитуд отсчетов в виде целых чисел.
В обычном АЦП число бит на один отсчет (разрядность числа) выходного цифрового потока данных непосредственно с квантователя амплитуд дискретов и на выходе всего АЦП равны, так как числа с квантователя амплитуд поступают непосредственно на выход устройства. Квантователь АЦП не обязательно должен иметь высокую разрядность для того, чтобы выходной поток цифровых данных АЦП имел таковую. Увеличение эффективной разрядности АЦП может быть достигнуто использованием метода увеличения частоты дискретизации (oversampling) и цифровой фильтрации.
Литература:
1. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1978. - 848 с.
2. Ю.Б. Зубарев, М.И. Кривошеев, И.Н.Красносельский. Цифровое телевизионное вещание. М. 2001г.548 с.
3. Антонью А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование. - М.: Радио и связь, 1983. - 320 с.
4. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. - М.: Связь, 1979. - 416 с.
5. Локшин Б.А. Цифровое вещание от студии к телезрителю. Москва 2001г. 444с.
6 Mathcad 6.0 PLUS. Перевод с английского. М. “Филинь”, 1996г. 695с.
7 Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение Издательство «Горячая линия – телеком» 2001г.
8 Зубарев Ю.Б., Дворкович Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений.
9. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Питнр Москва. 2002г.
10. Журнал BROADCFSTING.
11 Журнал «625».
13 Журнал Телеспутник.
14 Журнал Мультимедиа.
15 Ян Ричардсон. Видеокодирование. Н.264 и MPEG-4 -стандарты нового поколения. Техносфера Москва 2005