Что значит «цифровое» ТВ?

Термин «цифровой» («digital») относится к числу самых употребляемых в современной радиоэлектронике. [\Самый распространенный вид сигнала - это переменное напряжение. На рис. 1.1 показаны фрагменты телевизионного и звукового сигналов.

 

Рис. 1.1.

 

Значение аналогового сигнала, т.е. переменного напряжения в каждый момент времени соответствует значению передаваемой физической величину - яркости изображения на экране телевизора или звуковому давлению, создаваемому громкоговорителем.

 В цифровых радиоэлектронных устройствах и системах сигналы также имеют вид переменных во времени или в пространстве физических величин - напряжений, токов, намагниченностей и т.д. Передаваемая, обрабатываемая или хранимая информация имеет вид последовательности чисел, представляемых значениями используемой для передачи или хранения информации физической величины. Условимся называть цифровым сигналом именно последовательность передаваемых, обрабатываемых или хранимых чисел вида х(k), где k- номер числа в последовательности, т.е. номер элемента или отсчета цифрового сигнала.

Чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, необходимо выполнить следующие три операции:

 дискретизацию во времени, т.е. замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени - отсчетов или выборок;

 квантование по уровню, заключающееся в нахождении для каждого отсчета сигнала ближайшего к нему уровня квантования из используемого набора уровней квантования;

 кодирование (оцифровку), в результате которого номер найденного уровня квантования представляется в виде двоичного числа в параллельной или последовательной ферме.

 Цифровые сигналы, как и аналоговые, характеризуются определенными параметрами, среди которых важнейшую роль играют динамический диапазон и частота. Динамический диапазон цифрового сигнала определяется тем, какое количество двоичных разрядов или битов содержится в каждом числе, и является безразмерной величиной

Можно указать две главные причины этой тенденции в развитии технологии.

Первая причина - это повышение помехоустойчивости, достигаемое в цифровых системах. Как известно, возможность безошибочной передачи информации в первую очередь определяется отношением сигнал/помеха (С/П) в канале связи. Для получения достаточно хорошего качества изображения при приеме аналогового телевизионного сигнала отношение С/П на входе телевизора должно составлять порядка 50 дБ, т.е. амплитуда сигнала должна быть больше среднеквадратического значения напряжения помехи примерно в 300 раз.

 

 

Рис. 1.3. Влияние помех на прием цифрового сигнала

В приемнике обработка сигнала выполняется пороговым устройством с порогом, расположенным посередине между верхним и нижним уровнями принятого сигнала. В результате обеспечивается безошибочный прием (рис. 1.3,г). Таким образом, переход к передаче цифрового сигнала позволяет получить высокое качество изображения при значениях С/П в десятки раз меньших, чем в аналоговом телевидении. На самом деле за повышение помехоустойчивости приходится платить дорогую цену в виде значительного увеличения требуемой ширины полосы пропускания канала связи. На рис. 1.3,д показан сигнал во втором варианте канала связи, где отношение С/П равно 3 или 9,5 дБ. В этом случае после пороговой обработки в принятом сигнале имеется много ошибок, имеющих вид ложных переходов с верхнего уровня на нижний и обратно (рис. 1.3,е). Из-за этого в приемнике невозможно обеспечить правильную синхронизацию тактовой частоты и, следовательно, правильное определение значений передаваемых двоичных символов.

В аналоговой технике известны многие виды обработки сигналов; усиление, фильтрация, ограничение, модуляция, демодуляция и т.д. Для выполнения операций обработки используются физические процессы в элементах электронных схем. Простой пример устройства аналоговой обработки - ФНЧ первого порядка (рис. 1.4,а). Сглаживание быстрых изменений входного сигнала Uвх(t) достигается за счет того, что ток зарядки емкости С ограничен сопротивлением R.

Цифровая обработка в большинстве случаев заключается в выполнении математических операций над числами, составляющими цифровой сигнал. Рассмотрим пример. В цифровом ФНЧ первого порядка (рис. 1.4,6) выходной цифровой сигнал у(k) связан со входным цифровым сигналом х(k) соотношением у( k ) = ах(k) + bу(k- 1),

 где а и b- постоянные числа, называемые коэффициентами фильтра, значение у(k- 1) представляет собой запомненное в ЗУ предыдущее значение выходного сигнала. Таким образом, для вычисления каждого значения выходного сигнала у(k) необходимы две операции умножения и операция сложения.

 

а) б)

 

Рис. 1.4. Аналоговый (а) и цифровой (б) фильтры НЧ??

 

Некоторые наиболее важные области применения цифровой обработки сигналов в телевидении:

• цифровая фильтрация сигналов, в частности, для уменьшения влияния помех и шумов, для подавления отраженных сигналов, для разделения сигналов яркости и цветности и т.д.

• преобразование стандарта телевизионной развертки, например, для уменьшения заметности мерцаний, для реализации функции «кадр в кадре» и др.

• кодирование телевизионных сигналов для уменьшения требуемой для их передачи пропускной способности каналов связи (сжатие или компрессия телевизионных сигналов).

• кодирование телевизионных сигналов для уменьшения влияния помех на телевизионные передачи.

Теперь можно дать определение: цифровое телевидение — это отрасль телевизионной техники, в которой передача, обработка и хранение телевизионного сигнала осуществляются хотя бы частично в цифровой форме.

 Цифровое телевидение обеспечивающее многие преимущества по сравнению с аналоговым телевидением, в том числе:

 • повышение помехоустойчивости систем телевизионного вещания;

 повышение качества изображения в телевизионных приемниках с обычным стандартом разложения;

• создание новых телевизионных систем, обеспечивающих существенное повышение качества изображения (телевидение высокой четкости - ТВЧ);

 • увеличение количества передаваемых телевизионных программ, так как по стандартному телевизионному каналу с шириной полосы частот 6...8 МГц оказывается возможным передавать 4 и более программ телевидения обычной четкости или 1-2 программы ТВЧ;

• интеграция телевизионного вещания с Интернет;

• обеспечение защиты передаваемых телевизионных программ и другой информации от несанкционированного доступа, что дает возможность создавать системы платного ТВ-вещания;

• создание интерактивных телевизионных систем, при пользовании которыми зритель получает возможность воздействовать на передаваемую программу.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: