5.4.5. Общая характеристика системы

На рис. 5.7 представлены основные компоненты системы цифрового телевидения, осуществляющей вещание четырех программ по одному ВЧ-каналу. Программы, содержащие сжатую видеоинформацию и звук, вместе с пакетами служебных данных мультиплексируются (уплотняются) в один битовый поток, называемый элементарным программным потоком (PES, programme elementary stream).

Рис. 5.7. Цифровое ТВ-вещание: мультиплексирование

Элементарный поток каждой программы мульти­плексируется еще раз в общий битовый поток, называемый транспортным потоком. Элементарный программный поток содержит идентификацион­ные данные, временную метку и специфическую программную информа­цию; эти составляющие потока позволяют распаковывать пакеты данных на стороне приемника по программам и кадрам для восстановления исходного изображения. Транспортный поток поступает в модулятор и затем передает­ся по одному ВЧ-каналу 8 МГц.

5.4.6. Кодирование программ

Основные компоненты системы кодирования программ показаны на рис. 5.8. Сначала аналоговые видео- и звуковые сигналы подвергаются дис­кретизации на соответствующей частоте (13,5 МГц для Y и 6,75 МГц для С_R и С_B), а затем передаются на свои кодирующие устройства.

Рис. 5.8. Кодирование программ:

А – кодирование видеосигналов по стандарту MPEG-2; Б – кодирование звуковых сигналов по стандарту MPEG-2

Кодирующие ус­тройства удаляют несущественные или избыточные детали видео- и звуко­вых сигналов и выполняют операции уменьшения числа битов, формируя индивидуальные пакеты данных. Индивидуальные пакеты данных вместе со служебными пакетами данных передаются на мультиплексор, который формирует элементарный программный поток. Поскольку объем видеоинформации превышает объем звуковой или служебной информации, элементарный программный поток содержит больше пакетов видеоданных, чем па­кетов звуковых или служебных данных (рис. 5.9).

Видеоданные

Видеоданные

Звуковые данные

Видеоданные

Видеоданные

Видеоданные

Звуковые данные

Служебные данные

Видеоданные

Рис. 5.9. Структура элементарного программного потока

Затем элементарные программные потоки объединяются в мультиплексоре и поступают в моду­лятор для передачи. Тип применяемой модуляции определяется типом веща­ния: наземное, спутниковое или кабельное.

5.4.7. Кодирование видеоинформации

Кодирование видеоинформации состоит из трех основных этапов: подготов­ка видеоданных, их сжатие и квантование (рис. 5.10). На этапе подготовки данных исходные кодированные данные кадров организуются так, чтобы их было удобно сжимать. Сжатие видеоданных осуществляется в соответствии с международными стандартами, установленными системой МРЕG-2.

Р ис. 5.10. Кодирование видеоданных по стандарту МРЕG-2: А – удаление простран­ственной избыточности на основе ДКП

По стандарту МРЕG-2 выполняются две основные операции сжатия: удаление временной избыточности и удаление пространственной избыточности. Уда­ление временной избыточности представляет собой межкадровое сжатие данных, при котором происходит сравнение двух последовательных видео­кадров, удаление одинаковых областей и формирование разностей кадров для обработки. Удаление пространственной избыточности, называемое так­же внутрикадровым сжатием, исключает ненужные повторения содержимо­го конкретного видеокадра. Операции удаления выполняются на основе сложных математических выражений, называемых дискретным косинусным преобразованием (ДКП); отсюда происходит название этого способа: «сжатие данных на основе ДКП». За блоком сжатия данных стоит блок квантования, который обеспечивает дальнейшее битовое сжатие. Блок квантования преобразует коэффициенты ДКП в 8-битовые коды, образующие битовый поток данных.