11.5. Профессиональные декодеры и приемники-декодеры
Реализация преимуществ цифрового сжатия в немалой степени зависит от устройств, восстанавливающих исходное изображение и звуковое сопровождение декодеров и приемников-декодеров (ПД). По функциональным возможностям и стоимости их мож- но разделить на две большие группы устройства профессионального назначения и абонентские приемные устройства.
Профессиональные декодеры и ПД применяются для декодирования сжатых сигналов в студийных комплексах подготовки программ (для целей мониторинга и контроля, мон- тажа, преобразования стандартов), для приема сигналов в спутниковых распределитель- ных системах с целью использования при подготовке программ или для ввода в сети кабельного телевидения на головных станциях, для приема компрессированных сигна- лов, передаваемых по существующим синхронным и асинхронным сетям связи, в систе- мах делового телевидения для приема одновременно с телевидением потоков данных, для измерений и контроля качества цифровых каналов с компрессией и т.д. Основные признаки, по которым можно отличить приемное устройство профессионального клас- са, возможность использования большого числа различных входных и выходных ин- терфейсов, в том числе цифровых выходов видеоданных и транспортного потока; зачас- тую модульное построение с возможностью смены модулей и частичного изменения функций; развитое программное обеспечение с обширным меню, позволяющим программно менять в широких пределах параметры приема и обработки сигналов; поддержка различ- ных уровней и профилей стандарта MPEG-2; наличие встроенных измерителей достовер- ности, отношения Eb/No и других параметров; возможность как автоматической, так и ручной загрузки исходных данных о цифровых потоках; наличие дисплея, отображающе- го параметры приема и состояния узлов самого устройства; возможность как локального (с передней панели), так и дистанционного управления приемником и его функциями.
На рис. 11.5 приведена обобщенная схема профессионального ПД модульной конст-
рукции, позволяющего принимать сигналы как в L-диапазоне первой ПЧ спутникового телевидения, так и в видеоспектре по различным сетям связи. Тракт обработки сигнала в целом соответствует структуре, определяемой стандартами DVB, но имеется и боль- шое число вспомогательных узлов и блоков (на схеме показана часть из них).
В схеме ПД условно можно выделить три основных узла: входное устройство, деко- дер, выходную часть. Входной узел поддерживает различные типы интерфейсов для приема цифрового сигнала в желаемой транспортной среде. Транспортный поток может поступать на декодер либо с входного узла, либо непосредственно из транспортной сети через интерфейсы DVB-ASI либо RS-422. Декодер выполняет демультиплексиро- вание и декодирование элементарных потоков видео, звука, данных, служебной инфор- мации. Выходной узел формирует видео- и звуковые сигналы, потоки данных и может иметь различные интерфейсы.
Входное устройство для приема сигналов в полосе первой ПЧ спутникового телеви- дения включает в себя тюнер, демодулятор и схемы коррекции ошибок. Тюнер преобра- зует принятый сигнал в два квадратурный сигнала IhQ, которые оцифровываются двойным АЦП и поступают на демодулятор ФМ-4. Демодулированный сигнал прохо- дит последовательно декодер Витерби, восстановитель перемежения и декодер Рида- Соломона и в формате транспортного потока MPEG-2 поступает на вход узла декодера. Многие модели профессиональных ПД позволяют вывести принятый транспортный поток в формате DVB-ASI или, реже, DVB-SPI на специальный выход (например, для последующего ремультиплексирования). В эту же точку через электронный ключ могут вводиться внешние транспортные потоки от других интерфейсных модулей.
Принятый транспортный поток поступает на вход демультиплексора, который выде- ляет элементарные потоки отдельных компонентов из общего цифрового потока. Если часть сервисов скремблирована, дескремблер, установленный перед демультиплексо- ром, «открывает» соответствующие компоненты. Далее потоки распределяются по на- значению. ЭП служебной информации поступают на центральный процессор, ЭП ви- део, звука и данных обрабатываются в соответствующих декодерах. Центральный процессор на основе служебной информации и установок пользователя управляет все- ми узлами ПД, формирует необходимые сигналы для генератора синхросигналов и потоки данных пользователя через интерфейсы RS-232 и RS-422. Синхрогенератор, в свою очередь, осуществляет координацию работы интерфейса SDI, видеокодеров и гра- фического процессора.
Видеодекодер осуществляет декомпрессию потока видеоданных. Восстановленный ви- деосигнал поступает на кодеры аналогового композитного сигнала и формирователь SDI сигнала через коммутатор, который в интервале кадрового гашения вводит в сигнал ин- формацию от процессора кадрового гасящего импульса (телетекст, сигналы цветовой син- хронизации SECAM и т.п.). Блок «Видеокодер 1» формирует сигнал PAL, SECAM или NTSC, в «Видеокодере 2» этот же сигнал проходит через графический процессор, где на него накладываются графические изображения, которые необходимо отобразить на экра- не контрольного монитора (экранное меню приемника, параметры сигнала и т.д.). Вы- ходные усилители формируют необходимые параметры аналогового сигнала.
Декодер звукоданных принимает поток звукоданных с выхода демультиплексора, осуществляет его декомпрессию и направляет восстановленный сигнал на ЦАП. В боль- шинстве профессиональных ПД имеется возможность получать как цифровые, так и аналоговые звуковые сигналы.
Типовые пределы по символьной скорости для большинства профессиональных устройств
составляют 2...31 Мсимв/с, диапазон входных частот по радиоканалу 900...2150 МГц, поро- говое отношение Eb/No зависит от скорости кодирования и вписывается в рекомендо- ванные DVB значения (см. табл. 6.2).
Наличие широких возможностей по приему обусловливает довольно высокую цену профессиональных устройств. Она определяется значительными затратами на разра- ботку программного обеспечения, высокой стоимостью набора специализированных микросхем из-за их незначительной серийности (десятки тысяч по сравнению с мил- лионами для абонентских приемников), наличием большого числа вспомогательных узлов и блоков (интерфейсы, измерители достоверности, высококачественные коде- ры сигналов цветности и т.д.). Самые универсальные декодеры и ПД стоят сегодня 2,5-4 тыс. долл. США, несколько более простые устройства для головных станций кабельных сетей — от 1200 до 2500 долл. Незаполненной остается ниша для професси- ональных устройств с уровнем цен 1000 долл. и ниже.
Некоторые сведения о выпускаемых устройствах можно найти в табл. А5 и А6 При- ложения А.