Курсовой проект - Расчет основных параметров системы цифрового ТВ вещания

Подождите немного. Документ загружается.

2 Общие требования к способам модуляции

Один из основных вопросов, касающихся передачи данных с заданной скоростью,-

распределение энергии в спектре электрического сигнала , переносящего данные, и

согласование этого распределения с характеристиками канала связи. По своей природе

двоичные сигналы – это последовательность прямоугольных импульсов, а для передачи таких

импульсов без искажений требуется теоретически бесконечная полоса частот. Однако реальные

каналы связи могут обеспечить лишь ограниченную полосу частот , поэтому необходимо

согласовать передаваемые сигналы с параметрами каналов. Такое согласование выполняется

благодаря кодированию исходных данных за счет обеспечения специальной формы импульсов,

переносящих данные.

К способам многопозиционной модуляции, используемым в системах цифрового

телевидения, относятся: квадратурная амплитудная модуляция QAM, квадратурная фазовая

манипуляция или четырехпозиционная фазовая манипуляция QPSK, частотное уплотнение с

ортогональными несущими OFDM и восьмиуровневая амплитудная модуляция с частично

подавленной несущей и боковой полосой частот 8 – VSB.

Каналы связи наземного телевидения отличает высокий уровень промышленных помех. Из-

за переполнения частотного диапазона, в котором возможно наземное вещание, велика

вероятность интерференционных помех за счет взаимодействия с сигналами совмещенных и

соседних каналов. При выборе способа модуляции в наземном цифровом телевидении следует

учитывать способность работы в условиях приема на комнатные антенны и антенны

портативных ТВ приемников, а также возможность функционирования в одночастотных сетях.

При этом приемник сигналов цифрового телевидения в мобильных условиях рассматривается

не как обязательное требование, а как желательная возможность. способность работы в

условиях быстроменяющихся характеристик канала связи также не является абсолютным

условием. В данном случае примером одночастотной сети может служить сеть синхроданных

радиопередатчиков малой мощности, располагающихся в зонах плохого приема сигнала

основного передатчика и работающих на той же самой частоте, что и основной. Из всех

известных способов модуляции сформулированных выше требованиям отвечают два вида

многопозиционной модуляции: 8-VSB и OFDM.

2.1 Квадратурная амплитудная модуляция (QAM )

Данный способ модуляции относится к комбинированным. В случае QAM

промодулированный сигнал представляет собой сумму двух ортогональных несущих:

косинусоидальной и синусоидальной, амплитуды которых принимают независимые дискретные

значения.

QAM

(t) =Uc[c

(t) cosω

t+c

(t)sinω

где Uc — амплитуда сигнала; ω

— частота несущей, c

(t), c

(t)- модулирующие сигналы в

квадратурных каналах. При приеме сигналов с QАМ производится когерентное детектирование.

Если в выражении U

QAM

(t) модулирующие сигналы c

(t), c

(t) принимают значения ±1,

то получим QAM-4 (четырехпозиционную QAM ). Если же для модуляции как в синфазном, так

и в квадратурном каналах используются четырехуровневые сигналы c(t) = ±1; ±3, то при этом

получается 64-позиционная ОАМ (QAM-64), которую можно описать следующим выражением:

QAM-64

(t)=

∑

i=1

cos(ω

t+Θ

)

и представить в фазово-амплитудном пространстве в виде специального рисунка 3, где

точками показаны положения концов вектора сигнала A

при различных значениях i. Оси

координат на рисунке 3 соответствуют синфазной J и квадратурной Q составляющим сигнала.

Расположение сигнальных точек в фазово-амплитудном пространстве при различных типах

QAM определяют сигнальные созвездия модулированных сигналов. Практически используются

как обычные равномерные, так и неравномерные сигнальные созвездия с различными

расстояниями между двумя ближайшими точками созвездия в смежных квадрантах, что

количественно оценивается коэффициентом неравномерности сигнального созвездия χ. Данный

параметр равен отношению расстояния между соседними точками в двух разных квадрантах к

расстоянию между точками в одном квадранте. Применительно к модуляции типа QAM-16 и

QAM-64 рекомендуются три значения коэффициента χ:

χ = 1соответствует обычной QAM с равномерным сигнальным созвездием (рисунок 3.1);

χ= 2 характеризует QAM с неравномерным сигнальным созвездием, когда расстояние между

двумя ближайшими точками созвездия в смежных квадрантах в два раза больше расстояния в

пределах одного квадранта (рисунок 3.2);

χ =4 оценивает QAM с неравномерным сигнальным созвездием, когда различие расстояний

между точками внутри и между квадрантами является четырехкратным (рисунок 3.2).

Применение неравномерной структуры сигнальных созвездий с коэффициентами χ =2 и χ= 4

обеспечивает улучшение декодирования потока данных, модулированных методами QAM-16 и

QAM-64. Однако при этом требуется увеличение отношения сигнал-шум для потока данных,

так как шумы и помехи трансформируют сигнальные точки созвездия в «облака». Центром

«облака» остается сигнальная точка, а его «размытость» характеризует остаточный уровень

несущей, нарушение баланса уровней сигналов J и Q, коэффициент модуляционных ошибок и

другие параметры. При очень сильном шуме различить сигнальные точки внутри квадрантов

становится практически невозможным. Однако благодаря введенной неравномерности в

сигнальные созвездия сигнальные точки между квадрантами различаются достаточно хорошо,

т. е. декодирование может осуществляться с приемлемой вероятностью ошибок.

На практике модуляция типа QAM -16 обеспечивает удельную скорость передачи данных,

равную 3,9 (бит/с)/Гц, а QAM-64 - 4,5 (бит/с)/Гц.

Пропускная способность кабельной сети с полосой канала 8 МГц составляет 38,5 Мбит/с

при модуляции QAM-64. В кабельных сетях модуляция QAM-64 позволяет при соотношении

сигнал-шум на входе цифрового ТВ приемника 24 дБ обеспечивать устойчивый прием.

2.2 Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)

QPSK - это дискретная фазовая манипуляция с основным дискретом π/2. В этом методе

модуляции все импульсы входной информационной последовательности модулятора

разбиваются на пары — на двухбитовые символы, и при переходе от символа к символу

начальная фаза сигнала изменяется на величину φ, которая определяется битами символа в

соответствии с алгоритмом, приведенном в таблице 1.

Обобщенная функциональная схема модулятора QPSK приведена на рисунке 4.

Таблица 1 - Закон фазовой манипуляции метода QPSK

Биты входной последовательности

модулятора

Изменение фазы Δφ

Нечетные(перв

ые биты символа)

Четные (вторые биты

символа) Y

-3π/4

0 1

3 π /4

0 0

π /4

- π /4

Рисунок 4 –Функциональная схема модулятора QPSK

2.3 Способ частотного уплотнения с ортогональными несущими (OFDM)

При использовании модуляции типа OFDM поток данных передается с помощью большого

числа несущих. В этом случае высокоскоростной последовательный цифровой поток

разделяется на большое число низкоскоростных потоков , передаваемых на отдельных

несущих. Благодаря большому числу несущих длительность символа в каждом из

параллельных потоков оказывается в тысячи раз больше, чем в исходном последовательном

Преобразователь

входной

последовательности

в две параллельные

последовательности

Кодер

фазы

потоке. Такая большая длина символа обеспечивает хорошую защиту от межсимвольных

искажений, обусловленных интерференцией, так как отражение сигнала чаще поражает не весь.

А лишь часть символа. Способ OFDM использует ортогональные несущие, которые

расположены в некотором диапазоне частот, отведенном для передачи данных путем

модуляции и кратны некоторой основной частоте, в данном случае

. На практике частоты

несущих соответствуют уравнению:

)t]Tn+(f[U=(t)U

/2πcos

где

- начало интервала, в котором производится частотное уплотнение;

n – номер несущей, находящейся в диапазоне от 0 до (N-1), т.е. всего несущих N;

−

длительность интервала передачи одного символа.

Для выполнения условий ортогональности необходимо, чтобы частотный разнос между

несущими был постоянен и равен 1/

. Тогда на центральной частоте спектра каждой

модулированной несущей спектральные компоненты спектров всех остальных несущих

проходят через 0 и не мешают демодуляции на приеме. Взаимные помехи от соседних несущих

будут равны нулю, несмотря на то, что их соседние боковые полосы взаимно перекрываются.

Это позволяет очень эффективно, близко к теоретическому пределу, использовать полосу

частот ТВ канала и вдвое повысить скорость передачи по сравнению с фильтровым методом

(традиционное разделение отдельных несущих с помощью ПФ, где частотный разнос между

модулированными несущими выбирают такой, чтобы их соседние боковые полосы не

перекрывались).

Схема, иллюстрирующая принцип модуляции типа OFDM, приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Функциональная схема устройства модуляции типа OFDM

Сначала последовательный поток передаваемых данных разделяется на большое число N

параллельных потоков, трансформируясь в параллельную форму. каждый из таких сигналов

поступает на свой модулятор, в котором одна из ортогональных несущих подвергается

модуляции какого-либо типа (QAM – 16, QAM – 64, QPSK). Таким образом, каждая несущая

переносит поток данных, уменьшенный в число раз, равное количеству несущих N. После

сложения модулированных ортогональных колебаний формируется результирующий сигнал

OFDM.

модулятор

Преобразовател

последовательн

ого потока

данных в

параллельные

потоки

Сумматор

Даже в условиях сравнительно небольшой скорости потока данных, переносимого каждой

несущей, возможны межсимвольные искажения, бороться с которыми позволяет защитный

интервал перед каждым передаваемым символом. Причем структура и заполнение защитного

интервала должны сохранить ортогональность принимаемых несущих. В защитном интервале

передается фрагмент полезного сигнала , что и гарантирует сохранение ортогональности

несущих принятого сигнала. Способ OFDM принципиально устойчив к межсимвольной

интерференции , поскольку символ каждого подканала имеет достаточно большую

длительность.

При числе несущих в несколько тысяч возникает вопрос о практической реализации

функциональной схемы представленной на рисунке 3. Применение восьми тысяч синтезаторов

несущих колебаний и восьми тысяч модуляторов сделало бы такую схему громоздкой и

практически невозможной для реализации. Но разработки алгоритмов и промышленный выпуск

интегральных схем процессоров быстрого преобразования Фурье позволили решить эту

проблему (рисунок 5.1). ведь перемножение некоторых коэффициентов на гармонические

колебания разных частот и суммирование полученных произведений представляет собой не что

иное, как вычисление обратного преобразования Фурье (ОБПФ) – обратное быстрое

преобразование Фурье, коэффициентами для вычисления которых являются распараллеленные

потоки данных. Поскольку все вычисления производятся в цифровой форме, то для этого

требуется ЦАП. Демодуляция может быть представлена на базе прямого преобразования

Фурье, где БПФ – устройство быстрого преобразования Фурье. Естественно, что на входе

должен стоять АЦП. В большинстве быстрых алгоритмов Фурье размер массива ,

подвергающегося преобразованию , кратен целой степени числа 2. Поэтому можно

использовать, например, размер массива N=8192=8k или N=2048=2k ( здесь к = 1024). В двух

предложенных в настоящее время режимах используются 6817 и 1705 несущих, но по

размерности массива быстрого преобразования Фурье системы модуляции называются

соответственно 8к OFDM и 2к OFDM.

Преобразователь

последовательного

потока данных в

параллельные потки

Преобразователь

параллельных потоков

данных в

последовательный поток

ЦАП

БПФ

АЦП

ОБПФ

Рисунок 5.1 – Функциональные схемы модуляции и демодуляции типа OFDM с помощью

обратного и прямого преобразований Фурье

Режим 2к пригоден для вещания одиночным передатчиком и для построения малых

одночастотных сетей с ограниченными расстояниями между передатчиками. Режим 8к

применяется в тех случаях, когда необходимо построение больших одночастотных сетей. В

канале связи с шириной полосы 8 МГц система модуляции OFDM занимает полосу 7,61 МГц, а

разнос несущих равен 4464 Гц (режим 2к) или 1116Гц (режим 8к).

Проведенные испытания показали, что режим 8к немного устойчивее для импульсных

помех, чем режим 2к. это объясняется тем, что символ при 8к в четыре раза длиннее, чем при

2к.

Передаваемый сигнал, модулированный способом OFDM, организован в кадры. Четыре

кадра образуют суперкадр. Каждый кадр состоит из 68 символов, каждый символ – из 6817

несущих (режим 8к = 8192), из которых часть используется для синхронизации и управления.

Число полезных несущих равно 6048. для режима 2к = 2048 из 1705 несущих полезными

являются 1512.

3.МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ КОДИРОВАНИЯ

С ИНФОРМАЦИОННЫМ СЖАТИЕМ MPEG-2

3.1 Практическое использование видеокомпрессии

В системах цифрового телевидения резко возрастают скорости передачи информации в

цифровых потоках. Рассмотрим это на примере цифрового кодирования ТВ изображений.

Вопросами сжатия информации и выпуска соответствующих стандартов и рекомендаций

занимается MPEG (Motion Picture Experts Group)•– созданная в 1988 г. организация,

объединяющая представителей фирм и научных институтов разных стран. MPEG представляет

собой подкомитет двух международных организаций – ISO (Международная организация по

стандартизации) и IEC (Международная электротехническая комиссия). Одна из основных

задач MPEG состояла в изучении проблемы и разработке стандарта на компрессию спектра

цифрового видеосигнала, что позволило предложить способы записи и передачи изображения и

звука посредством возможно меньшего числа данных с возможно лучшим качеством.

В рамках стандартизации методов цифровой компрессии и мультиплексирования

сигналов телевидения, звукового сопровождения и дополнительной информации в настоящее

время разработаны три международных стандарта сжатия видеоданных подвижных изображений:

MPEG-1, MPEG-2 и MPEG-4. Их параметры оптимизированы.

Стандарт MPEG-1 ориентирован на системы записи на компакт-диски (CD ROM) и

низкоскоростные каналы передачи ТВ изображений (скорости цифрового потока 1,5 Мбит/c и

меньше). При этом в стандарте MPEG-1 используется стандарт развертки с четкостью в четверо

меньшей, чем в вещательном телевидении: 288



352 (288 активных строк и 352 отсчета в

активной части ТВ строки) элементов, для чего при кодировании сигналов ТВ систем обычной

четкости производится децимация (прореживание) в два раза исходных отсчетов по

вертикальным и горизонтальным направлениям ТВ растра.

Стандарт MPEG-2 был специально разработан для кодирования ТВ сигналов

вещательного телевидения. Он позволяет получить полную четкость декодированного ТВ

изображения, соответствующую Рекомендации МСЭ-Р 11/601. (При скорости передачи

видеоданных 9 Мбит/c качество ТВ изображения соответствует студийному).

Пакет стандартов MPEG предусматривает и возможность перехода к ТВЧ. Первоначально

алгоритмы сжатия видеоданных сигналов ТВЧ разрабатывались в виде самостоятельного

стандарта MPEG-3, однако на последующих этапах стандарт MPEG-3 был объединен со

стандартом MPEG-2, после чего стандарт MPEG-3, как самостоятельный, перестал

использоваться.

Следующее направление – стандарт MPEG-4. Как и стандарт кодирования MPEG-2

система кодирования MPEG-4 представляет собой набор технических инструментов

компрессии оцифрованной информации. В системе MPEG-4 используется несколько новых

приемов кодирования на основе объектно-базового принципа, делающих данный стандарт

сжатия примерно в три раза более эффективным по сравнению с MPEG-2.

Функционирование объектно-базовой системы кодирования осуществляется посредством

разделения изображения на специфические объекты (сегменты), каждый из которых можно

кодировать разными способами. Например, из изображения выделяются участки человеческого

лица, что потребует больше деталей, и участки заднего фона, которые можно дать с меньшим

числом деталей. Таким способом только некоторые детали изображения (которые реально

выиграют от этого) следует передавать с более плотным потоком бит (в Мбит/с). Если

сегментацию сложных сцен выполнить эффективно, то можно получить заметное снижение

общей скорости потока данных.

С появлением стандарта сжатия MPEG-4 роль системы MPEG-2 не уменьшается, так как

данные стандарты во многом совместимы, особенно это относится к информационным

магистралям.

С принятием стандарта MPEG-2 работы по компрессии видеоданных перешли в область

практической реализации. На данный момент можно назвать более 10 фирм, которые

выпускают для продажи кодеры и декодеры по стандарту MPEG-2. Наиболее известны из них

Philips, Panasonic, Page Micro Technology, CLJ Communication, Wegener Communications,

Scientific-Atlanta, NTL, Segem Group, NEC, Vistek, General Instruments и др.

Транспортный поток MPEG-2 допускает вместе со звуковыми и видео потоками

цифровых программ также потоки, содержащие любую другую цифровую информацию. В

спутниковом телевидении в этих потоках передают программы передач, информацию о других

каналах (о частотах, поляризации), коды доступа к каналам. Быстро развивается передача

сигналов Internet через спутниковые вещательные каналы.

Еще одно важное применение MPEG-2 – уплотнение существующих радиорелейных

каналов. При их модернизации достаточно заменить только передающее и приемное

оборудование оконечных пунктов, а вот ретрансляционное оборудование не заменяется.

Благодаря возможности MPEG-2 вставлять в транспортный поток любую цифровую

информацию, возможна реализация быстрых Internet каналов.

3.2 Стандарт кодирования MPEG-2

Даже в рамках одного стандарта, как показывает практика, передача сигналов

телевидения – и цифрового здесь не исключение, ведется на разных уровнях качества. То же

самое можно сказать и о ТВ приемниках. Жесткие, а главное узкие допусковые интервалы не

жизненны, поскольку лишают систему гибкости, приспособляемости к разным условиям

функционирования с ориентацией на различные слои потребителей. При этом любая

перспективная система должна иметь резервы для перехода на более высокие уровни качества.

Эти и многие другие соображения и требования легли в основу очень важного документа:

ISO/IEC 13818-2.

В этом документе определено, что стандарт MPEG-2 – это целое семейство

взаимносогласованных совместимых цифровых стандартов информационного сжатия ТВ

сигналов с различной степенью сложности используемых алгоритмов. Поэтому в рамках

стандарта MPEG-2 была разра разработана система профилей и уровней. Профиль – это

подмножество стандарта для специализированного применения, задающее алгоритмы и

средства компрессии. Уровни внутри каждого профиля связаны с параметрами

компрессируемого изображения.

Градации качества ТВ изображения для вещательных систем в стандарте ISO/IEC 13818-2

устанавливаются введением четырех уровней для формата разложения строк ТВ изображения и

пяти профилей для форматов кодирования сигналов яркости и цветности. Общая идеология

построения стандарта MPEG-2 поясняется таблицей 2.

Расположенный в нижней части таблицы уровень называется «низким уровнем» и ему

соответствует новый класс качества ТВ изображения, которое вводится в стандарте MPEG-2 –

телевидение ограниченной четкости. В этом случае в кадре ТВ изображения содержится 288

активных строк (в 2 раза меньше, чем в вещательном телевидении) и каждая строка

дискретизируется на 352 отсчета.

Кодирование сигналов телевидения вещательного стандарта выполняется в соответствии с

основным уровнем, т.е. с форматом разложения на 576 активных строк в кадре, которые

кодируются с использованием 720 отсчетов на строку.

Высокий уровень – 1440 поддерживает ТВ изображения высокой четкости с разрешением

1440



1152 элементов.

Высокий уровень – 1920 поддерживает ТВ изображения высокой четкости широкого

формата с разрешением 1920



1152 (HDTV-plus). В обоих «высоких» уровнях кадр ТВ

изображения содержит 1152 активные строки (вдвое больше, чем в вещательном телевидении).

Эти строки дискретизируются соответственно на 1440 или 1920 отсчетов.

В стандарте используются 5 профилей, которым соответствуют 5 наборов

функциональных операций по обработке (компрессии) видеоданных.

Профиль, в котором используется наименьшее число функциональных операций по

компрессии видеоданных, назван простым. В нем при компрессии видеоданных используется

компенсация движения изображения и гибридное дискретно-косинусное преобразование

(ДКП).Следующий профиль назван основным. Он содержит все функциональные операции

простого профиля и одну новую: предсказание по двум направлениям. Эта новая операция,

естественно, повышает качество ТВ изображения.Следующий за основным назван профилем с

масштабируемым отношением сигнал-шум. Термин «масштабирование», в данном случае,

означает возможность обмена одних показателей системы. Этот профиль к функциональным

операциям основного профиля добавляет новую – масштабирование. Основная идея –

повышение устойчивости цифрового телевидения и сохранение работоспособности при

неблагоприятных условиях приема.

Таблица 2 – Профили, уровни, согласованные точки стандарта MPEG-2

Высокий уровень

1920 отсчетов 1152

строки (активных) 80 100

Высокий уровень

1440 отсчетов 1152

строки (активных) 60 60 80

Основной

уровень

720 отсчетов 576

строк (активных)

15 15 15 20

Низкий

уровень

352 отсчета 288

строк (активных)

4 4

Простой

профиль без

В кадров

формат 4:2 :2

Основной

профиль без

В кадров

формат 4:2:0

Профиль с

масштаби-

руемым

отношением С-Ш

В кадры формат

4:2 :0

Специальный

масштабируемый

профиль

В кадры формат

4:2:0

Высший

профиль

В кадры

формат 4:2 :0

или 4:2:2

Все цифровые параметры даны в Мбит/c

При масштабировании потоки видеоданных разделяют на две части. Одна из них несет

наиболее значимую часть информации – ее называют основным сигналом. Вторую часть,

несущую менее значимую информацию, называют дополнительным сигналом. Декодирование

только одного основного сигнала позволяет получить ТВ изображение с пониженным

отношением сигнал-шум до исходного значения.

Следующий, четвертый профиль назван специально масштабируемым профилем. Здесь,

естественно, сохранены все операции предшествующего профиля и добавлена новая –

разделение потока видеоданных по критерию четкости ТВ изображения. Этот профиль

обеспечивает переходы между ныне действующими вещательными системами и ТВЧ. С этой

целью видеоданные сигнала ТВЧ разделяются на три потока. Первый – это основной поток

видеоданных. Второй поток несет дополнительную информацию об изображении с числом

строк до 1250. Одновременное декодирование первого и второго потоков видеоданных

позволяет получить ТВ изображение высокой четкости, но с пониженным отношением сигнал-

шум. В третьем потоке сосредоточена менее значимая информация, его декодирование

позволяет повысить отношение сигнал-шум в видеоканале до уровня, принятого в ТВЧ.

Приведенные в таблице 5 профилей и четыре уровня образуют 20 возможных комбинаций

видеосигнала, из которых, вероятнее всего, только 11 будут последними или необходимыми.

Для этих комбинаций (согласованные точки) в таблице указаны максимальные значения

скорости передачи видеоданных в Мбит/с.

Таким образом, стандарт MPEG-2 позволяет гибко менять скорость передачи видеоданных в

очень широких пределах. Надо заметить, что системы кодирования стандарта MPEG-2 могут

работать как с чересстрочной, так и с прогрессивной развертками, при частоте полей 50 или

60•Гц.

3.3 Компрессия видеоданных

ТВ сигнал, как известно, избыточен, что обусловлено значительной избыточностью

изображений, типичных для ТВ вещания. Изображения соседних кадров в телевидении обычно

очень похожи друг на друга, даже при показе движущихся объектов. Переходы от сюжета к

сюжету встречаются редко. Межкадровая разность на значительной части площади

изображения обычно близка к нулю. Зная распределение яркости в одном кадре, можно с

высокой степенью уверенности предсказать распределение яркости следующего кадра. Таким

образом, в телевидении различают статистическую избыточность, избыточность по

восприятию, структурную и спектральную избыточность. По теории вероятностей

избыточность является следствием определенных корреляционных связей. Корреляция

означает, что некоторый элемент изображения более или менее существенно зависит от соседей

в пространстве и во времени. Под статистической избыточностью понимают корреляционные

связи между соседними (по вертикали и горизонтали) отсчетами ТВ сигнала. Избыточность по

восприятию связана с особенностями зрения человека. Например, цветовое разрешение нашего

зрения ниже яркостного. Эта особенность учтена во всех стандартных аналоговых системах

цветового кодирования.

Учитывая эту особенность нашего зрения по восприятию мелких деталей цветного

изображения, можно в несколько раз сократить полосу частот при передаче и кодировании

сигналов цветности.

Спектральная избыточность проявляется как результат излишка высокой частоты

дискретизации. В частности, принятая ортогональная структура дискретизации ТВ изображения

в общем случае не является оптимальной в частотном пространстве. Можно сократить

передаваемый цифровой поток, если преобразовать используемую структуру дискретизации в

другую, которая характеризуется меньшим числом отсчетов в кадре, например, от формата

4:2:2 перейти к формату 4:2:0 или 4:2:1. Итак, в MPEG-2 применены известные, давно

апробированные методы сокращения избыточности. Вместе с ними использованы и новые

подходы. В особенности это относится к совокупности согласованных алгоритмов сокращения

статистической избыточности. Здесь особо эффективными оказались два метода: кодирование

ТВ отсчетов с предсказанием и ДКП.

Кодирование с предсказанием реализуется с помощью дифференциальной импульсно-

кодовой модуляции (ДИКМ). При кодировании с предсказанием вычисляется разность между

истинным и предсказанным значением отсчета. Затем разность квантуется по уровню. От

точности предсказания зависит среднее число бит, необходимых для передачи разностной

информации.

Стандарт MPEG-2 фактически не регламентирует методы сжатия видеосигнала, а только

определяет структуру битового потока кодируемого видеосигнала. Поэтому конкретно

используемые алгоритмы зависят от собственных разработок фирм-производителей

оборудования. Процесс сжатия цифрового видеосигнала может быть разбит на ряд

последовательных операций: преобразование аналогового сигнала в цифровую форму,

предварительная обработка сигнала, ДКП (сокращает избыточность и высокочастотную

информацию в пределах кадра. Это позволяет получить высокое качество кодированных

изображений с сжатием), квантование, кодирование (рисунок 6)