Министерство Российской Федерации

по связи и информатизации

Сибирский государственный университет

Телекоммуникаций и информатики

Г.Х. Гарсков

Построение и эксплуатация цифровых телевизионных сетей

Учебное пособие

Новосибирск - 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………

В.1 Обзор существующих методов доставки цифровых телевизионных программ к потребителю…………………..

В.2 Регулярные сигналы и их аналитическое описание…..

1 ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ………………………………………………………

1.1 Явление Гиббса…………………………………………………………..

1.1.1 Сущность явления Гиббса…………………………………………..

1.1.2 Параметры эффекта………………………………………………….

1.1.3 Последствия для практики………………………………………….

1.2 Весовые функции…………………………………………………………

1.2.1 Нейтрализация явления Гиббса в частотной области……………..

1.2.2 Основные весовые функции………………………………………….

1.3 Типы фильтров…………………………………………………………….

1.4 Разностное уравнение……………………………………………………...

1.5 Нерекурсивные фильтры…………………………………………………..

1.5.1 Методика расчетов НЦФ……………………………………………..

1.5.2 Идеальные частотные фильтры………………………………………

1.5.3 Конечные приближения идеальных фильтров………………………

1.5.3.1 Применение весовых функций………………………………

1.5.3.2 Весовая функция Кайзера……………………………………

1.6 Рекурсивные фильтры…………………………………………………......

1.6.1 Принципы рекурсивной фильтрации……………………………….

1.6.2 Режекторные и селекторные фильтры………………………………

1.6.2.1 Комплексная z-плоскость. ………………………………….

1.6.3 Билинейное Z-преобразование………………………………………

1.6.4 Типы рекурсивных частотных фильтров……………………………

1.7 Импульсная характеристика фильтров…………………………………

1.8 Передаточные функции фильтров………………………………………

1.9 Частотные характеристики фильтров……………………………………

1.10 Частотный анализ цифровых фильтров…………………………………

1.10.1 Расчёт фильтров по частотной характеристике……………………

1.11 Фильтрация случайных сигналов……………………………………….

1.12 Структурные схемы цифровых фильтров………………………………

1.13 Фильтры Чебышева………………………………………………………

1.14 Фильтры Баттерворта……………………………………………………..

1.15 Фильтры Бесселя………………………………………………………….

2 АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ………………………………..

2.1 Цифровая обработка звуковых сигналов……………………….………….

2.2 Основы аналого-цифрового преобразования………………….…………..

2.2.1Основные 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 ЗВУК……………………………………………………………………..……….

3.1 Аудиосигнал…………………………………………………………..……

3.1.1 Звуковые волны………………………………………………………

3.1.2 Звук как электрический сигнал………………………………………

3.1.3 Фаза…………………………………………………………..……….

3.1.4 Сложение синусоидальных волн…………………………..……….

3.2 Звуковая система……………………………………………………..……

3.2.1 Назначение звуковой системы…………………………..………….

3.2.2 Модель звуковой системы…………………………………..……….

3.2.3 Входные датчики…………………………………………..……….

3.2.4 Выходные датчики…………………………………………..……….

3.2.5 Простейшая звуковая система……………………………..…………

3.3 Амплитудно-частотная характеристика……………………………..……

3.3.1 Способы записи АЧХ в спецификации звуковых устройств……….

3.3.2 Октавные соотношения и измерения………………………..……….

3.3.3 АЧХ реальных устройств воспроизведения звука…………..………

3.3.4 Диапазон частот голоса и инструментов……………………..……..

3.3.5 Влияние акустических факторов……………………………..………

3.4 Единицы измерения, параметры звуковых сигналов………………..……

3.4.1 Децибел…………………………………………..……………………

3.4.2 Относительная мощность электрических сигналов дБm…………..

3.4.3 Децибелы и уровень звука………………………..………………….

3.4.4 RMS -- среднеквадратичное значение…………..…………………..

3.4.5 Громкость, уровень сигнала и коэффициент усиления…………….

3.4.6 Громкость…………………………………………..………………….

3.5 Динамический диапазон…………………………………..………………

3.5.1 Запас динамического диапазона………………..……………………

3.5.2 Выбор динамического диапазона для реальной звуковой системы..

3.6 Цифровой звук…………………………………………..…………………

3.6.1 Частота дискретизации. ………………………..……………………

3.6.2 Разрядность. ………………………..……………………..…………

3.6.3 Дизеринг………………………..……………………..………………

3.6.4 Нойс шейпинг………………………..…………………….. …………

3.6.5 Джиттер………………………..……………………..………………

3.7 Методы и стандарты передачи речи по трактам связи, применяемые в современном оборудовании (7 кГц) ………..……………………..…………..

3.7.1 Импульсно-кодовая модуляция (PCM — Pulse-Code Modulation)…

3.7.2 m-Law и A-Law кодирование…………..……………………..………

3.7.3 Помехоустойчивость методов ИКМ………………………………….

3.7.4 Методы эффективного кодирования речи…………………………

3.7.5 Кодирование речи в стандарте CDMA……………………………….

3.7.6 Речевые кодеки для IP-телефонии……………………………………

3.7.7 Оценка качества кодирования речи…………………………………

3.8 Основные понятия цифровой звукозаписи………………………………..

3.8.1 Натуральное цифровое представление данных……………………..

3.8.2 Кодирование РСМ…………………………………………………….

3.8.3 Стандартный формат оцифровки звука……………………………..

3.8.4 Параметры дискретизации……………………………………………

3.8.5 Качество компакт-диска………………………………………………

3.8.6 Объем звукозаписей…………………………………………………..

3.8.7 Формат WAV………………………………………………………….

3.9 Формат MP3……………………………………………………………….

3.9.1 Сжатие звуковых данных…………………………………………..

3.9.2 Сжатие с потерей информации……………………………………...

3.9.3 Ориентация на человека……………………………………………..

3.9.4 Кратко об истории и характеристиках стандартов MPEG………..

3.9.5 Что такое CBR и VBR? ……………………………………………..

3.9.6 Каковы отличия режимов CBR, VBR и ABR? ……………………

3.9.7 Методы оценки сложности сигнала………………………………

3.9.8 Какие методы кодирования стерео информации используются в алгоритмах MPEG (и других)? ……………………………………………………

3.9.9 Какие параметры предпочтительны при кодировании MP3? ……

3.9.10 Какие альтернативные MPEG-1 Layer III (MP3) алгоритмы компрессии существуют? …………………………………………………………

3.10 OGGVorbis…………………………………………………………………

3.11 WMA……………………………………………………………………….

3.12 FLAC……………………………………………………………………….

3.13 AAC…………………………………………………………………………

4ВИДЕОСИГНАЛЫ………………………………………………………..………

4.1 Общие положения алгоритмов сжатия изображений……………………..

4.1.1 Классы изображений…………………………………………………..

4.1.2 Классы приложений…………………………………………………

4.1.3 Требования приложений к алгоритмам компрессии………………..

4.1.4 Критерии сравнения алгоритмов…………………………………….

4.2 Алгоритмы сжатия………………………………………………………….

4.3 Вейвлет-преобразования……………………………………………………

4.3.1 Вейвлеты, вейвлет-преобразования, виды и свойства……………..

4.3.2 Непрерывное прямое и обратное вейвлет-преобразования

4.3.3 Ортогональные вейвлеты …………………………………..

4.4 Формат сжатия изображений JPEG……………………………………….

4.5 JPEG2000…………………………………………………………………….

4.5.1 Общая характеристика стандарта и основные принципы сжатия…

4.5.2 Информационные потери в jpeg2000 на разных этапах обработки

4.5.3 Практическая реализация……………………………………………

4.5.4 Специализированные конверторы и просмотрщики……………..

4.5.5 Основные задачи для развития и усовершенствования стандарта jpeg2000……………………………………………………………………..

4.6 Видеостандарт MPEG………………………………………………………

4.6.1 Общее описание….……………………………………………………

4.6.2 Предварительная обработка………………………………………….

4.6.3 Преобразование макроблоков I-изображений………………………

4.6.4 Преобразование макроблоков Р-изображений……………………..

4.6.5 Преобразование макроблоков В-изображений……………………..

4.6.6 Разделы макроблоков………………………………………………..

4.7 MPEG-1……………………………………………………………………..

4.8 MPEG-2……………………………………………………………………..

4.8.1 Стандарт кодирования MPEG-2……………………………………..

4.8.2 Компрессия видеоданных……………………………………………

4.8.3 Кодируемые кадры…………………………………………………..

4.8.4 Компенсация движения…………………………………………….

4.8.5 Дискретно-косинусное преобразование……………………………

4.8.6 Профессиональный профиль стандарта MPEG-2

4.9 Стандарт MPEG-4……………………………………………………………

4.9.1 Особенности стандарта MPEG-4……………………………………

4.9.2 Основные функции в MPEG-4………………………………………

4.9.3 Главные функции в MPEG-4 версия 2………………………………

4.9.4 Расширения MPEG-4 за пределы версии 2…………………………

4.9.5 Профайлы в MPEG-4…………………………………………………

4.9.6 Верификационное тестирование: проверка работы MPEG……….

4.9.6.1 Видео……………………………………………………………