Министерство
образования и науки, молодежи и спорта
Украины
Севастопольский национальный технический
университет
Конспект лекций
по дисциплине
«Системы и сети телевидения»
(Цифровое телевидение, часть 1)
для студентов специальности 7.050901 — «Радиотехника»
дневной и заочной форм обучения
Севастополь
2012
УДК 621.397
Конспект лекций по дисциплине «Системы и сети телевидения. Цифровое телевидение, ч. 1» для студентов специальности 7.050901 «Радиотехника» дневной и заочной форм обучения / Ю.П. Михайлюк. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2012. — 128 с.
Целью данной методической разработки является оказание помощи студентам очной и заочной форм обучения в изучении дисциплины «Системы и сети телевидения».
Рассмотрено и утверждено на заседании научно-методического семинара кафедры радиотехники и телекоммуникаций (протокол № 12 от 2 июля 2011 г.)
Допущено учебно-методическим центром СевНТУ в качестве методических указаний.
Рецензент:
доцент кафедры РТ, канд. техн. наук, доцент Слёзкин В.Г.
Ответственный за выпуск:
заведующий кафедрой РТ, д-р техн. наук, проф. Гимпилевич Ю.Б.
Содержание
Введение ……………………………………………………………………………5
1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой …………………………...6
1.1. Основные понятия ………………………………………………………....6
1.2. Импульсно-кодовая модуляция ………………………………………….12
1.3. Обобщенная структурная схема системы цифрового телевидения ….. 17
1.4. Дискретизация телевизионного сигнала ………………………………...18
1.5. Квантование телевизионного сигнала ……………………………………23
1.6. Формирователи цифровых телевизионных сигналов …………………...30
1.7. Цифровые интерфейсы в телевидении ………………………………….. 32
1.8. Кодирование телевизионного сигнала ………………………………….. .41
1.9. Дискретно-косинусное преобразование …………………………………44
1.10. Квантование коэффициентов ДКП ……………………………………...48
1.11. Кодирование коэффициентов ДКП ………………………………………50
1.12. Кодирование с предсказанием ……………………………………………51
1.13. Предфильтрация и шумоподавление …………………………………….59
2. Стандарт сжатия движущихся изображений и звукового сопровождения
MPEG-2 ……………………………………………………………………………..61
2.1 Общие сведения ………………………………………………………….. 61
2.2. Кодируемые кадры …………………………………………………………69
2.3. Компенсация движения …………………………………………………..72
2.4. Использование ДКП в стандарте кодирования MPEG-2 ……………….75
2.5. Профили и уровни стандарта МРЕG-2 …………………………………..84
2.6. Сжатие звуковых данных …………………………………………………93
2.7. Алгоритмы сжатия звукоданных кодерами первого и второго
уровней …………………………………………………………………………99
2.8. Алгоритм сжатия звуковых данных кодерами третьего уровня ……….103
3. Формирование цифровых потоков видео и звука ……………………………108
3.1. Мультиплексирование, ремультиплексирование и статистическое мультиплексирование …………………………………………………………….115
3.2. Таблицы программно-зависимой информации …………………………117
3.3. Транспортировка пакетов MPEG-2 в составе ячеек АТМ ………………..122
3.4. Принципы обеспечения синхронизации цифровых потоков в стандарте MРЕG-2 …………………………………………………………………………….127
Библиографический список ……………………………………………………….129
ВВЕДЕНИЕ
Быстрый переход от аналогового к цифровому телевизионному вещанию, обладающему важными преимуществами, приводит к существенному изменению технической базы телевидения, внедрению принципиально новых, цифровых технологий и методов формирования и передачи ТВ сигналов, основанных на методах цифрового сжатия. Этот переход требует не только замены значительной части парка оборудования, но и подготовки большого числа специалистов, работающих в области ТВ вещания.
С момента возникновения цифрового телевизионного вещания как самостоятельной отрасли в телевизионной технологии и до настоящего времени опубликовано множество теоретических и прикладных работ, в том числе известные книги, как монография под ред. М.И. Кривошеева [1], книга М. Птачека [2], а также работы Г.В. Мамчева, в частности, [3].
К сожалению, эти книги издавались давно и стали незначительными тиражами и стали недоступными для большинства студентов, особенно обучающими по системе заочного обучения. Конспект является попыткой частично восполнить недостаток учебной литературы в области цифрового телевидения. При изложении материала уделяется особое внимание физической сущности процессов, происходящих в трактах цифрового телевидения.
Материал учебного пособия сгруппирован в трех частях, в которых рассматриваются:
преобразование аналогового сигнала в цифровой;
стандарт сжатия движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2;
формирование цифровых потоков видео и звука.