Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Выбор и обоснование структурной схемы

Для кодирования ТВ сигнала Международной организацией стандартизации был принят стандарт MPEG-2. Его преимущества перед другими стандартами компрессии :

· Открытость стандарта, означающая возможность для производителей компонентов и деталей электронной и компьютерной техники выпускать интегральные микросхемы для MPEG в необходимых количествах;

· гибкость, которая означает, что производителям оборудования предоставляется возможность создавать свои разработки при построении систем кодирования, оптимизирующие кодирование по стандарту MPEG;

поддержка Рекомендации 601 МККР, то есть поддержка стандартом MPEG-2 форматов квантования цифровых сигналов в рамках Рекомендации 601 МККР, а именно: 4:2:2 и 4:2:0, что способствует осуществлению непосредственной стыковки студийного ТВ;

· оборудования с устройствами кодирования сигналов;

· маскирование и устранение ошибок.

Кодек ТВ сигнала состоит из двух частей: кодера и декодера. Структурная схема кодера изображения по стандарту MPEG-2 приведена на рисунке 11. Кодер изображения имеет два режима работы, внутрикадровый, в котором кодируются I-кадры, и межкадровый в котором кодируются Р-кадры и находятся векторы смещения для Р-кадров и В-кадров. На структурной схеме наличие двух режимов отображается с помощью переключателя, направляющего на блоки внутрикадрового кодирования или непосредственно входной сигнал в режиме внутрикадрового кодирования (положение 1), или разностный сигнал с вычитателя представляющий собой ошибку сделанную с учетом оценки движения.

Рисунок 11 - Структурная схема кодера по стандарту MPEG-2

Важную роль в работе изображения играет буфер, представляющий собой ЗУ достаточного объема со схемами управления. Основная функция буфера - согласование неравномерного во времени потока данных на выходе кодера изображения со строго постоянной скоростью передачи двоичных символов в канале связи.

Неравномерность потока данных на выходе кодера изображения обусловлена в первую очередь наличием разных типов кадров. При передаче I-кадра поток информации будет большим, так как происходит передача изображения только с внутрикадровым кодированием. При передаче Р-кадров поток информации меньше, так как передается разность предсказанного и действительного кадра, а также векторы движения, имеющие относительно небольшой объем данных. Наконец при передаче В-кадров передаются только векторы движения, и поток информации будет наименьшим.

Буфер работает по принципу «первым вошел - первым вышел». Запись данных в буфер производится по мере их поступления с мультиплексора. Считывание данных из буфера производится с постоянной скоростью, определяемой скоростью передачи двоичных символов в канале связи. Степень заполнения буфера будет колебаться во времени, возрастая при увеличении потока данных и уменьшаясь при уменьшении этого потока. Помимо различия типов кадров на степень заполнения буфера может влиять характер передаваемого изображения. Если в изображении много мелких деталей, возрастает количество и уровень высокочастотных составляющих. Пространственно-частотного спектра, то есть количество отличных от нуля коэффициентов ДКП. Это приводит к увеличению потока данных на выходе. При передаче «гладких» изображений количество отличных от нуля коэффициентов ДКП уменьшается, так как изображение имеет в основном низкочастотные составляющие пространственно-временного спектра.

Для оптимизации работы системы желательно поддерживать уровень заполнения буфера приблизительно постоянным. Если буфер переполняется то будет происходить потеря части данных, то есть ухудшение качества изображения на выходе из системы. Если же буфер полностью опорожняется, то по каналу связи приходится передавать «пустые» блоки, что приводит к снижению эффективности его использования. Чтобы избежать обоих нежелательных случаев, в кодере изображения имеется обратная связь с буфера на квантователь через регулятор цифрового потока.

Сущность действия регулятора цифрового потока заключается в следующем. Если передается мелкоструктурное изображение, и заполнение буфера увеличивается, то под действием регулятора цифрового потока увеличивается шаг квантования коэффициентов ДКП. При этом количество бит на каждый коэффициент уменьшается, и величина потока данных поддерживается примерно постоянной. При передаче «гладкого» изображения квантование становится более точным. Такой метод соответствует свойствам человеческого зрения. Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме:

Механизмы фотоаппарата В современном мире фотография является средством информирования людей о событиях в мире, средством научных исследований, видом искусства. Изобретение фотографии относится к 1839году. Че ...

Многофункциональное приемопередающее устройство диапазона 433 МГц В настоящее время многие зарубежные и отечественные производители микросхем имеют в своей линейке продуктов однокристальные ресиверы или приемопередатчики с возможностью работы как с одн ...

Усилитель звуковой частоты с однотактным трансформаторным выходным каскадом Для увеличения напряжения или силы тока, а так же мощности электромагнитных колебаний используются специальные устройства, называемые усилителями. В соответствии с выполняемыми фун ...