Кодування серій
Кодування серій порівняно простий метод передачі, заснований на порівнянні рівнів сусідніх елементів вздовж рядка розгортки. Серією називають послідовність елементів, рівні яких мало відрізняються один від одного. Сусідні серії відокремлюються великим стрибком рівня - контуром. При такому способі кодування передається або деяка функція яскравості останнього елемента серії, або функція значення зростаючого сигналу на кордоні серій; крім того, вказується позиція останнього елемента серії. Якщо ця позиція визналася числом елементів від початку рядка, то говорять про кодування кінців серій. Позицію останнього елемента даної серії можна також визначити щодо останнього елемента попередньої серії. Такий метод називають кодуванням довжин серій.
У цифрових системах передачі відомості про рівень і про возицію серій видаються у вигляді кодових комбінацій. Передача цих відомостей у міру появи закінчень серій в процесі безперервної розгортки зображення дає можливість знизити енергію сигналу, проте ширина смуги частот при цьому не зменшується. Стиснення спектру можливе лише при накопиченні даних про серії і передачі їх зі швидкістю, що відповідає середній частоті появи серій. Ця мета може бути досягнута 'за допомогою запам'ятовуючого блоку в зчитуваній системі або шляхом управління швидкістю розгортки з таким розрахунком, щоб серії слідували із заданим інтервалом часу.
Кодування решт серій має той недолік, що для вказівки позиції на рядку, складеної з кількох сотень елементів, потрібно хоча і фіксована по довжині, але багаторозрядна кодова комбінація. Що ж стосується кодування довжин серій, то середня довжина кодових комбінацій, що визначають положення кордонів серій тут порівняно невелика. Тим не менш мінлива довжина цих комбінацій ускладнює кодування. У зв'язку з цим кодування позицій може бути видозмінено наступним чином: для відповідних кодових комбінацій призначається укорочена стандартна довжина, а тим самим і максимально можлива довжина серії. Якщо закінчення серії надається за межами цього максимального інтервалу, то її залишок передається як «псевдосерія». Псевдосерія всприймається як серія з нульовим приростом яскравості відносно попередньої серії. Цей метод в свою чергу має недолік, який полягає в тому, що загальне число серій при описі зображення збільшується, оскільки, для багатьох серій число розрядів у кодовій комбінації, що вказує довжину серії, виявляється надмірним і доводиться додатково передавати псевдосеріі по мірі їх появи. Однак належний вибір довжини максимально допустимого інтервалу, відповідний статистичними властивостями повідомлень, може зменшити надмірність такого роду.
1.3 Кодування з поповненням кадрів
Вельми значний резерв скорочення смуги частот телевізійного сигналу вкладений в міжкадрову надмірность телевізійного повідомлення. Передача більшості сцен супроводжується невеликими змінами в деталях зображення від одного кадру до іншого. Таким чином, якщо передавати одні лише зміни в зображенні по відношенню до деякого спочатку вибраному кадру, то можна отримати суттєвий виграш у смузі частот. Основні труднощі тут пов'язані з тим, що метод отримання міжкадровою різницею сигналу повинен бути добре узгоджений з процесами телевізійної розгортки і передачі, а обладнання для запам'ятовування та обробки сигналів має бути не занадто громіздким.
Якщо взяти різниці рівнів відповідних елементів даного та сусіднього кадрів, то виявиться, що рівень більшості елементів зберігається незмінним. Ця обставина привела до розробки Маунтсом методу міжкадрового кодування, названого кодуванням з поповненням кадрів. Блоксхема системи кодування з поповненням кадрів наведена на мал. 1.3.1. Кожен кадр, що надходить в процесі передачі від телевізійної камери, перетворюється в масив восьмирозрядних двійкових чисел, причому перший масив деякої послідовності кадрів запам'ятовується. Для кожного наступного кадру яскравість елементів порівнюється з яркостями відповідних елементів зареєстрованого зразку. Якщо буде виявлено значне розходження, то на місці відповідного елементу зразку колишнє значення яскравості замінюється новим, що надходить одночасно в буферний накопичувач для подальшої передачі в канал зв'язку. Необхідно, крім того, визначити, де саме в межах рядку відбулася зміна яскравості, і передати код відповідної горизонтальної координати. Першому елементу кожного рядка також присвоюється
Мал. 1.3.1. Система кодування зображень з поповненням кадрів. а - передавач; б - приймач.
свій код, що забезпечує рахунок числа рядків. Подальше збільшення ефективності системи може бути досягнуто при переході від поелементного кодування міжкадрових різниць до кластерного кодування, що враховує їх тенденцію до просторової угруповання.
Одне з головних труднощів при побудові систем з поповненням кадрів пов'язано з необхідністю буферного накопичувача, ємність якого повинна бути розрахована на обробку довгих серій сигналів міжкадрової різниці, пов'язаних з досить тривалими рухами переданих об'єктів. Ця вимога може бути в деякій мірі пом'якшено шляхом регулювання порогу чутливості до міжкадрових різностей залежно від ступеня заповнення буферного накопичувача. Якщо накопичувач майже порожній, то чутливість може бути підвищена з тим, щоб поповнення кадрів відбувалося більш інтенсивно, і навпаки, якщо накопичувач близький до насичення, то чутливість може бути знижена. Обсяг накопичувача можна також зменшити, просторово об'єднуючи декілька елементів в один відлік на рухомих ділянках зображення. Експерименти з моделювання системи з поповненням кадрів вказують на можливість зниження питомої витрати двійкових цифр до 1 дв. од. / ел. якість телевізійної передачі при цьому оцінюється як відмінний, за винятком періодів особливо великої рухливості зображуваних об'єктів.
Розділ 3. Амплітудна маніпуляція на прикладі MATLAB
Далі показано як, амплітудна маніпуляція (АМН; англійський термін - amplitude shift keying, ASK), при якій стрибкоподібно змінюється амплітуда несучого коливання, є окремим випадком квадратурної маніпуляції. Тому тут ми тільки побудуємо в якості прикладу графік АМН-сигналу і скажемо кілька слів про демодуляції сигналів даного типу.
Демодуляція АМН-сигналу може виконуватися тими ж методами, що й у випадку квадратурної маніпуляції (шляхом множення на несуче коливання). Однак наявність лише двох можливих значень початкової фази несучої, що відрізняються один від одного на 180 °, робить можливою реалізацію автоматичного підстроювання початкової фази за допомогою петлі ФАПЧ. Цей режим демодуляції реалізується функціями ddemod і ddemodce при вказівці виду маніпуляції 'ask / costas'.
Приклад:
Амплітудна маніпуляція здійснюється функціями dmod (формується речовий вихідний сигнал) і dmodce (формується комплексна огинаюча) пакета Communications при вказівці в них параметра типу модуляції 'ask'. Наступний за ним параметр M вказує кількість використовуваних рівнів маніпуляції. Символи, що підлягають передачі, повинні приймати цілочисельні значення, що лежать в діапазоні 0 ... M-1. Символу 0 відповідає значення амплітуди, рівне -1, а символу M-1 - значення амплітуди, рівне 1. Інші рівні рівномірно розподілені між цими значеннями. Таким чином, строго кажучи, в даному випадку може змінюватися не тільки амплітуда, а й фаза несучого коливання (негативні амплітудні множники відповідають зміні фази на 180 °).
Як приклад побудуємо графік сигналу, що містить всі можливі символи при 8-позиційній АМН:
M = 8; % количество уровней манипулЯции
sy = 0:M-1; % передаваемые символы
Fd = 1; % символьнаЯ скорость
Fc = 4; % несущаЯ частота
FsFd = 40; % отношение Fs/Fd
Fs = Fd * FsFd; % частота дискретизации
[s_ask, t] = dmod(sy, Fc, Fd, Fs, 'ask', M);
plot(t, s_ask)
grid on
