Цифрове представлення телевізійного сигналу

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни «Звукове та телевізійне мовлення»

на тему: Розрахунок основних параметрів системи цифрового телевізійного мовлення

Студента (ки) _____ курсу ______ групи

напряму підготовки: Телекомунікації

спеціальності: Монтаж, технічне обслуговування і ремонт обладнання радіозв`язку, радіомовлення та телебачення

Пегашева М.А.

Керівник Роменський В.О.

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

Члени комісії ________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

м. Харків - 2013рік

Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

Харківський коледж

Завдання

на курсовий проект (роботу)

з дисципліни: Звукове та телевізійне мовлення

1.Тема проекту (роботи)	Розрахунок основних параметрів системи цифрового
телевізійного мовлення

затверджена на засіданні циклової (предметної) комісії «Радіотехнічних дисциплін та технологій»

Протокол №_____ від “___“ ___________2012 р.

Група РТ-21 Студент Пегашев Максим Андрійович

(прізвище, ім’я, по батькові)

2.Вихідні дані

Розрахувати основні параметри системи цифрового телевізійного мовлення виходячи з

наступних вихідних даних:

Коєффійієнт формату:Кф=16:9;Число виробничих кадрів в секунду:n=28;Число строк:

Z=700;Число рівнів квантування:m=256;Коеффіцієнт стиснення:β=3,4; Швидкість

Внутрішнього коду:1/2; Способ модуляції несущіх:QAM-64;Висота подвісу передавальної

антени:h1=260м; Висота підвісу прийомної антени:h2=33;Якість зображення:η=4,1;

Номер радіоканалу:Nk=55.

3.Зміст роботи (перелік питань, потрібних для роботи)

1. Цифрове представлення телевізійного сигналу. Розрахунок швидкості цифрового

потоку та потужності передавача.

2. Загальні вимоги до способів модуляції.

3. Міжнародний стандарт кодування MPEG-2.

4. Концепція стандарту DVB-T та розрахунок основних параметрів.

Дата видачі завдання 14.03.2013

Термін здачі 14.05.2013

Голова ЦПК ______________ ________________

(підпис)

Керівник роботи ______________ Роменський В.О.

(підпис)

Студент ______________

(підпис)

Вступ

На сьогодні у світі більше 1,6 мільярдів телевізорів, телефонних ліній - 800 мільйонів, тобто приблизно в два рази менше, а в країнах, що розвиваються, співвідношення телевізорів і телефонних ліній складає навіть 10:1. Абонентів мобільного зв'язку, хоча вона і швидко розвивається, вже біля 400млн. Отже, телебачення є домінуючою складовою в інформатизації світової спільноти.

У першому десятилітті двадцять першого століття аналогове телебачення з усіма властивими йому спотвореннями стане частиною історії, оскільки наземні, супутникові і кабельні системи передачі, по яких відбувається доставка ТБ програм телеглядачам, поступово переходять в цифрові методи.

Досвід, накопичений в ТБ мовленні, показав, що телебачення, переходячи в цифрову еру, здатне надати ряд нових можливостей при збереженні економічної ефективності.

1. Передача ТБ сигналу в двійковій формі по лінії зв'язку з перешкодами дозволяє значно збільшити завадостійку передачі;

2. Передача ТБ сигналу в двійковій формі по багатоланковій лінії зв'язку дозволяє робити багатократну регенерацію і скремблювання цифрового сигналу в проміжних пунктах, здійснювати цифрову корекцію спотворень і пригнічення флуктуаційних і періодичних перешкод в проміжних пунктах і таким чином запобігає накопиченню перешкод уздовж усієї лінії. Тому якість зображення в цифровій ТБ системі практично повністю визначається якістю сигналу, створеного на ТБ центрі, і майже не залежить від складності і протяжності ліній зв'язку. Іншими словами, цифрова ТБ система забезпечує прозору передачу відеосигналів. В даному випадку під прозорістю розуміється незмінність сигналів джерела, коли зберігаються первинна якість відеоматеріалу і його здатність до дельнейшей обробки;

3. Цифрові системи відкривають широкі можливості обробки ТБ сигналу в цифровій формі для усунення в нім статистичній і фізіологічній надмірності перед передачею по каналу зв'язку, тобто забезпечують високу міру стискування відеоінформації (з 216 Мбіт/с до 1,5 - 15 Мбіт/с), що дозволяє вже зараз передавати в стандартному радіоканалі із смугою пропускання 8 Мгц сигнали трех-четырех ТБ програм в наземному ТБ мовленні і до 10 програм через один ствол супутникового каналу зв'язку або одну програму телебачення високої чіткості (ТВЧ), а також великі потоки даних при збереженні високої якості передачі. Відповідно, зменшуються питомі витрати на телеканал по оренді супутникового сегменту.

4. Допускаються ширша уніфікація апаратури ТБ і інших стволів ліній зв'язку з метою створення тих, що однотипних комутують, що коригують і інших пристроїв;

5. Забезпечується гнучкість передачі, яка дозволяє плавно змінювати швидкість передачі цифрової інформації в каналі зв'язку при відповідній зміні якості декодованого зображення, адаптується до вимог конкретного споживача;

6. Порівняно легко реалізуються операції по ущільненню ТБ каналу додатковою інформацією. Спрощується апаратура для передачі одночасно з відеосигналом сигналів звукового супроводу, звукового мовлення, контрольних частот, сигналів точного часу, сигналів телегри, телегазет і ряду інших видів інформації. Таким чином, забезпечується можливість введення служб мовлення, розваг, освіти, побутового обслуговування.

7. Можливість регенерації цифрового сигналу дозволяє без втрати якості широко консервувати ТБ програми, здійснювати їх тиражування. Зберігання інформації в двійковому коді може бути необмежено довгим і допускає багатократні звернення до записів. Інформація, що у разі потреби зберігається, легко регенерується, що особливо важливо для створення фондових і архівних матеріалів. Інтеграція локальної пам'яті домашнього комп'ютерного комплексу (магнітні диски, записувані оптичні диски) в систему цифрового телебачення означає можливість автоматичного запису програм, призначених для конкретного глядача.

8. Цифрові модулятори РТПС у поєднанні з оптимізацією їх режимів за допомогою мікрокомп'ютерів забезпечують підвищення ККД станцій, якість передачі сигналів, полегшують обслуговування.

9. Повне проникнення цифрової техніки в ТБ тракт від камери до монтажних апаратних здешевлює виробництво ТБ програм. Цифрова техніка пропонує ефективнішу і менш дорожчу автоматизацію ТБ мовлення.

10. Цифрове телебачення дозволяє ТБ мовним компаніям вступити в прямий контакт з глядачами, пропонуючи послуги, наприклад, по винятковій демонстрації різних подій і заходів. При цьому реклама, заснована на вивченні пристрастей і смаків глядачів, може стати цільовою.

11. Нарешті, цифрові технології дозволяють надати телебаченню інтерактивний характер. Інтерактивна реклама, послуги з продажу товарів, ТБ гри будуть, мабуть, першими проявами інтерактивності, за якими повинні послідувати освітні і інші програми.

Структурна схема цифрової телевізійної системи показана на малюнку 1.

Малюнок 1 - структурна схема цифрової телевізійної системи

Коротко розглянемо призначення основних частин схеми.

Джерело аналогових ТБ сигналів формує яскравісний сигнал Е і кольорорізницеві сигнали, які поступають на АЦП, де перетворяться в цифрову форму. У кодері відео здійснюється ефективне кодування відеоінформації з метою зменшення швидкості передачі двійкових символів в каналі зв'язку (ця операція є найбільш важливою, оскільки без ефективного кодування неможливо забезпечити передачу сигналів цифрового ТБ по стандартних каналах зв'язку).

Сигнали звукового супроводу також перетворяться в цифрову форму. Звукова інформація стискується в кодері звуку. Кодовані ці зображення і звуку, а також різна додаткова інформація об'єднуються в мультиплексорі в єдиний потік даних. У кодері каналу виконується ще одне кодування передаваних даних, підвищення завадостійкої, що має на меті. Отриманим в результаті цифровим сигналом модулюють ту, що несе використовуваного каналу зв'язку.

У приймальній частині системи здійснюється демодуляція прийнятого ВЧ сигналу і декодування канального кодування. Потім в демультиплексорі потік даних розділяється на ці зображення, звуку і додаткову інформацію. Після цього виконується декодування даних. В результаті на виході декодера зображення виходять яскравісний і кольорорізницеві сигнали в цифровій формі, які перетворяться в аналогову форму в ЦАП і подаються на монітор. На виході декодера звуку виходять сигнали звукового супроводу, що також перетворюються в аналогову форму. Ці сигнали поступають на підсилювачі звуковою частоти і далі на динаміки.

Перші системи цифрового телебачення були створені і випробувані ще двадцять років тому, проте, функціональні і конструктивні особливості цих систем не дозволяли використовувати їх в практичних цілях.

Цифрове представлення телевізійного сигналу

Першою операцією процесу цифрового кодування аналогового сигналу є його дискретизація, яка є заміною безперервного аналогового сигналу U(t) послідовністю відліків цього сигналу. Найбільш поширеною формою дискретизації є рівномірна дискретизація з постійним періодом, в основі якої лежить теорема Найквіста - Котельникова. Згідно з цією теоремою будь-який безперервний сигнал U(t), що має обмежений спектр частот, може бути представлений значеннями цього сигналу U(tn), узяті в дискретні моменти часу (відліки) tn = nT, де n=1,2,3.4; Т - період або інтервал дискретизації, вибраний з умови теореми Котельникова малюнок 2.1-2.4. Тут fв - верхня гранична частота спектру початкового сигналу U(t).

Малюнок 2.1 Безперервний сигнал

Риунок 2.2 Відліків цього сигналу

Малюнок 2.3 Квантування сигналу

Малюнок 2.4 - Кодування сигналу

Аналітичне вираження теореми Найквіста - Котельникова, заміни безперервного сигналу U(t), що затверджує можливість, послідовністю дискретних значень U(tn) має наступний вид:

Верхня гранична частота (згідно з теоремою Н.- Котельникова) ТБ сигналу знаходиться по формулі:

де коефіцієнт формату;

n - число відтворних рядків в одну секунду;

z - число рядків.

Знайдемо частоту дискретизації. У системах цифрового телебачення з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ) частоту дискретизації вибирають дещо вищий мінімально допустимою, визначуваною теоремою Найквиста-Котельникова. Пов'язано це з умовою відсутності перекриття побічних спектрів в спектрі сигналу, що дискретизує, забезпечує гарантовану початкову якість сигналу при його зворотному перетворенні в аналогову форму за допомогою низькочастотної фільтрації. Отже:

K=1.1