Общие положения. В настоящее время традиционная аналоговая техника связи повсеместно заменяется более совершенной цифровой

ОСНОВЫ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

В настоящее время традиционная аналоговая техника связи повсеместно заменяется более совершенной цифровой. Этот процесс охватил и телевидение. Важнейшее преимущество цифровой техники – возможность цифровой обработки, передачи и хранения информации.

Цифровая обработка ТВ изображений в процессе их передачи и приёма позволяет достичь высокого уровня качества и предоставляет пользователю массу новых возможностей и услуг.

Цифровые системы телевидения наряду с обработкой изображения широко используют процедуры сжатия и кодирования видеосигналов. Проблемы сжатия и кодирования сигналов стали основными не только в системах вещательного телевидения, но и при построении многих прикладных систем (архивирование видеоданных, передача изображений по каналам с низкой пропускной способностью и др.).

Создание новейших цифровых устройств обработки, передачи и хранения видеоизображений связанно с радикальным изменением технологических возможностей новейших процессорных систем. Использование новейших процессоров с производительностью несколько миллиардов операций в секунду обеспечивает реализацию самых сложных вычислительно ёмких алгоритмов сжатия, что невозможно было осуществить ранее. В своём развитии цифровое телевидение прошло ряд этапов.

Первый этап развития цифрового телевидения – использование цифровой техники в отдельных частях ТВ системы. Наиболее важным достижением данного этапа было создание полностью цифрового студийного оборудования.

Другое направление – использование цифровой техники, характерное для первого этапа – введение цифровых блоков в ТВ преемники с целью повышения качества изображения или расширение функциональных возможностей. Примерами таких блоков могут служить цифровые фильтры для разделения яркостного и цветоразностных сигналов для уменьшения влияния шумов на изображение и для подавления эхо-сигналов. Широко известны также устройства для перехода от чересстрочной развёртки к квазипрогрессивной, реализации функции “стоп-кадр” и “кадр в кадре”, декодирование и воспроизведение на экране дополнительной информации, передаваемой по системе “Телетекст” и т.д.

Все эти усовершенствования не затрагивали стандарт разложения и принцип передачи ТВ сигнала по каналу связи.

Второй этап развития цифрового телевидения – создание гибридных аналого-цифровых ТВ систем с параметрами, отличающимися от принятых в обычных стандартах телевидения.

Примерами гибридных ТВ систем служит японская система телевидения высокой чёткости MUSE и западноевропейские системы MAC. В передающей и приёмной частях этих систем сигналы обрабатываются цифровыми методами, а в канале связи сигналы передаются аналоговой форме. Системы ТВЧ MUSE и HD-MAC имеют формат изображения 16:9, число строк в кадре 1125 и 1250, частоту кадров 30 и 25 Гц, соответственно. С помощью цифрового кодирования исходная полоса частот сигналов этих систем, превышающая 20 МГц, сжимается до 8 МГц.

Третьим этапом развития цифрового телевидения можно считать создание полностью цифровых ТВ систем. В России этот переход планируется завершить к 2015 году.

Результаты работ нашли отражение в нескольких стандартах (JPEG, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, Wavelet-преобразование).

Стандарт MPEG-2, предназначенный для систем ТВ вещания как с обычным стандартом разложения, так и с увеличенным числом строк (ТВЧ), был утверждён в 1994 году.

Главными особенностями нового поколения ТВ систем являются:

1.Сужение полосы частот цифрового ТВ сигнала, позволяющее передавать 4 и более программ телевидения обычной чёткости или 1-2 программы ТВЧ по стандартному ТВ каналу с шириной полосы 6…8 МГц.

2.Единый подход к кодированию и передаче ТВ сигналов с различной чёткостью изображения.

3.Интеграция с другими видами информации при передаче по цифровым системам связи.

4.Обеспечение защиты ТВ программ от несанкционированного доступа, что даёт возможность создавать системы платного ТВ вещания.

5.Выбор оптимального стандарта цифрового кодирования позволит создать общую систему для обмена сигналами в международных масштабах, а также устранить необходимость в преобразовании стандартов, то есть появляется возможность создание унифицированного видео оборудования, которое использует единый стандарт цифрового кодирования и, в перспективе, вытеснит многочисленные, несовместимые между собой стандартные системы цветного телевидения – SECAM, PAL, NTSC.