4.9 Охарактеризуйте передовые методы контроля качества изображения в цифровых сетях телевещания.

К ТВ измерениям относят измерения световых и электрических параметров приборов и аппаратуры, обеспечивающих передачу и при­ем ТВ информации, величин, характеризующих режимы их работы, а также техническое качество ТВ изображений.

Телевизионная метрика охватывает обширный комплекс свето­вых и радиотехнических измерений. С помощью световых измерений оценивают характеристики передаваемого и воспроизводимого изо­бражений, качество преобразований свет-сигнал и сигнал-свет при анализе объекта передачи и синтезе ТВ изображений на экране вос­производящего устройства. Радиотехнические измерения позволяют оценивать процесс формирования ТВ сигнала, его преобразования при передаче и приеме, качество ТВ каналов аппаратно-студийных комплексов телевизионных центров, радиорелейных, кабельных и спутниковых систем связи, радиопередающих и ретрансляционных ТВ станций, а также телевизоров систем коллективного приема. Эти измерения основываются на использовании информационных свойств ТВ сигнала, а также специальных ТВ измерительных сигналов, пара­метры которых выбирают из соображений наибольшей чувствитель­ности к определенным искажениям.

Измерение — это процесс, характеризующийся получением опытным путем численного отношения между измеряемой величи­ной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения. Ре­зультат измерения выражается в виде именованного числа (вольты, амперы и т.п.), совокупности чисел, графиков.

Контроль — это операция, сводящаяся к сопоставлению и уста­новлению соответствия параметра или характеристики проверяемого сигнала и пределов задаваемых допусков. Результат контроля — ло­гическое заключение или некоторое суждение, например «в норме» — «не в норме», «больше» — «меньше» и т.д.

. На практике основные возможности данного ТВ тракта обычно характе­ризуют рядом показателей. Это позволяет достаточно надежно пред­сказать ожидаемое качество воспроизводимого ТВ изображения.

Качественные показатели ТВ изображения условно можно под­разделить на световые и растровые.

Световые показатели изображения — максимальная яркость, контраст, число воспроизводимых градаций яркости, диапазон вос­производимых цветов, качество цветопередачи, четкость, резкость, а также различные искажения, проявляющиеся в нарушении распре­деления яркостей и цветностей в изображении.

Растровые показатели — это размеры и формат кадра, нели­нейные и геометрические искажения растра, возникающие в переда­ющих и приемных устройствах, которые в основном нарушают гео­метрическое подобие принятого изображения его оригиналу. Сюда же можно отнести показатели, характеризующие качество совмеще­ния растров в передающей и приемной аппаратуре, стабильность их положения.

Оценка качества	Контроль в процессе передачи	Периодический контроль
Прямая субъективная Прямая объективная Косвенная субъек­тивная	Программный материал Программный материал Испытательные строки	Испытательные сюжеты Испытательные сюжеты Кадровые испытатель­ные сигналы

Требования к контролю качества работы цифровых телевизионных систем

Стандарт MPEG-2 и связанные с ним стандарты DVB и ATSC потребовали не только новой терминологии, но и совершенно новых методов контроля и измерений. Цифровым телевизионным системам присущи следующие особенности, важные для организации контро­ля их работы [104]:

1. Для передачи цифровых сигналов ТВ вещания по каналам связи используется сжатие исходной видеоинформации, т.е. доволь­но сложное нелинейное преобразование. При этом возможны неаде­кватность и слабая корреляция результатов измерений с помощью детерминированных измерительных сигналов с субъективными оцен­ками качества изображений.

2. В отличие от аналогового телевидения субъективное качество изображения в цифровых системах существенно зависит от содер­жания сюжета или сцены и может сильно изменяться во времени в процессе передачи произвольных видеопоследовательностей.

3. Сигналы в цифровых системах ТВ вещания имеют иную структуру, чем в аналоговом телевидении, и представляют собой ци­фровые транспортные потоки, параметры которых можно измерять с помощью анализаторов этих потоков.

Для организации контроля качества изображений в ЦТВ требу­ется решить следующие задачи:

• выбрать систему параметров, позволяющих достаточно полно оценить качество изображений и работоспособность отдельных

звеньев и канала передачи в целом при установке и эксплуата­ции телевизионной аппаратуры;

• разработать методы измерения выбранных параметров;

• выбрать измерительное оборудование, необходимое для измере­ния выбранных параметров, с требуемыми характеристиками (точностью, быстродействием, надежностью, габаритами и т.д.).

Основные параметры, контролируемые вЦТВ

1. BER (частота ошибочных битов) перед декодером Рида-Соломона. Основным параметром, который описывает качество цифрового канала связи, является BER перед декодером Рида-Соломона, который определяется отношени­ем между числом ошибочных битов и числом передаваемых битов. Обычно стремятся достичь BER па уровне 10^-9. Искажения, на­блюдаемые во время эксплуатации, повышают BER до значений, больших 10^-4.

Частоту ошибочных битов можно измерить двумя методами:

• на вход кодера подается известная последовательность и срав­ниваются ожидаемый и полученный сигналы;

• в процессе нормальной работы канала (в режиме вещания) срав­ниваются битовые последовательности на входе и выходе декоде­ра Рида-Соломона. Счетчики сбрасываются, если встречаются некорректируемые ошибки. Измерение считается ненадежным, если относительная частота ошибок превышает 10^-3.

2. BER после декодера Рида-Соломона позволяет оценить, явля­ется ли TS MPEG-2 свободным от ошибок.

3. Мощность сигнала измеряют на входе или выходе ВЧ пре­образователя тепловым датчиком в заданной полосе пропускания, ис­пользуя калиброванный ответвитель.

4. Мощность шума.

5. Измерение параметров IQ-сигналов производится по всему множеству точек {Ij,Qj}, j — 1...М (M — число допустимых со­стояний модулятора).

Испытательные таблицы для контроля качества работы ЦТВ

С появлением цифровых технологий использовавшиеся ранее в аналоговом ТВ таблицы устарели, и возникла необходимость в раз­работке новых испытательных таблиц.