5.2.15. Профессиональный профиль стандарта mpeg-2

С позиций видеопроизводства самым серьезным недостатком рассмотренных выше алгоритмов кодирования является отсутствие простых способов монтажа ТВ-программ из типовых групп I-, P- и В-кадров. Монтаж новой ТВ-программы может выполняться только законченными группами из I-, Р- и В-кадров других ТВ-программ. Поэтому точность монтажа для типовых кодеров MPEG-2 составляет 12 или 15 ТВ-кадров, т. е. 0,48 или 0,6 с. Такая временная точность стыковки сюжетов разных ТВ-программ считается недостаточной. Напомню, что в аналоговом телевидении точность монтажа равна одному кадру (или по времени 40 мс). Для устранения этой неприятной ситуации было предложено ввести в стандарт MPEG-2 новый профиль, который был назван профессиональным или студийным (монтажным) профилем. В этом профиле используются только I-кадры. По сути речь идет о внутрикадровой компрессии, близкой к JPEG. В итоге достигается точность монтажа ТВ-программ в один кадр. При этом эффективность кодирования заметно снижена, а скорость передачи видеоданных I-кадров возросла до 50 Мбит/с.

Зависимость качества ТВ-изображений от скорости передачи видеоданных для основного профиля (кривые 1 и 2) и разных вариантов профессионального профиля (кривые 3, 4 и 5) при кодировании по стандарту MPEG-2 показаны на рис. 5.2. При использовании низкого уровня (288 активных строк в кадре) и основного профиля (I-, Р- и В-кадры) лучшее качество ТВ-изображения достигается при скорости передачи видеоданных менее 3,5 Мбит/с – это зона I, кривая 1 (рис. 5.8).

Для основного уровня (576 активных строк в кадре) и основного профиля (I-, Р- и В-кадры) наилучшее качество ТВ-изображения получается при скорости передачи видеоданных в интервале от 3,5 до 15 Мбит/с (рис. 5.2).

Изменение качества ТВ-изображения для профессионального профиля в зависимости от скорости передачи видеоданных характеризуется кривой 5 (используются только I-кадры), кривой 4 (I- и В-кадры) и кривой 3 (I-, Р- и В-кадры).

Рис. 5.2. Качество ТВ-изображений при кодировании по стандарту MPEG-2:

I, P, B-кадры – основной профиль, низкий уровень-1 и высокий-2, профессиональный профиль и низкий уровень-3; I, B-кадры – профессиональный (4:2:2) профиль и основной уровень-4; только I-кадры – профессиональный (4:2:2) профиль и основной уровень-5. Зоны высокого качества ТВ изображения: основной профиль, низкий уровень – I и высокий II; профессиональный (4:2:2) профиль и основной уровень III.

Отметим, что параметры профессионального профиля окончательно еще не выбраны, ведутся работы по их оптимизации и стандартизации.

5.3. Наземное цифровое телевизионное вещание (dvb-t)

5.3.1. Возможности системы с частотным уплотнением ортогональных несущих и кодированием (cofdm)

Европейский стандарт DVB-T включает в себя большое количество режимов передачи и предоставляет способ приспособить сигнал COFDM для использования во многих системах наземного вещания. Одна из таких систем – система с иерархической модуляцией – позволяет организовать один радиочастотный канал, состоящий из двух виртуальных каналов, каждый из которых несет свой собственный защищенный транспортный поток (MPEG-TS). Кроме того, как и во всех COFDM-системах, несколько передатчиков сети вещания могут работать на одном и том же радиочастотном канале, т.е. образовывать одночастотную сеть вещания (SFN) для определенной зоны вещания.

Иерархическая модуляция системы COFDM: принцип работы. В начале 60-х годов в лаборатории компании «Бэлл» (США) была открыта технология шумоподобного спектра, поначалу использовавшаяся в военной области.

В начале 80-х годов во французской исследовательской лаборатории CCETT (Centre Commun d'Etudes en Telediffusion et Telecommunication) было проведено изучение способов применения этой технологии в области вещания. Была определена система, достаточно устойчивая и эффективная при передаче информации в цифровом виде: частотное уплотнение ортогональных несущих с кодированием (COFDM). Работы, проведенные в этой лаборатории, послужили в настоящее время основой двух основных стандартов для вещания: системы цифрового радиовещания DAB и системы наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T.

COFDM: что это означает? Основная идея системы COFDM заключается в устранении ухудшения качества сигнала при наземном распространении радиоволн. Частотная характеристика канала неодинакова для его различных составляющих: при суммировании принимаемых несущих частот (основная несущая и ее эхо-сигналы) результирующий сигнал может быть равным нулю или превышать уровень основной несущей.

Для решения этой проблемы система COFDM сначала была использована для передачи данных в расширенном спектре с использованием большого набора близко расположенных частотных полос. Затем полезный сигнал перед его передачей был кодирован, чтобы обеспечить возможность его восстановления при приеме.

Теперь становится понятным применение слов «с кодированием» и «частотное уплотнение» в использованном здесь сокращении COFDM.