Цифрлық телекөру жүйелерінің моделдері
АҢДАТПА
Дипломдық жұмыста бейнесығу стандарттары, цифрлық телекөру
жұмысының принциптері , құрылғылары қарастырылды. Есептік бөлімде
бейнемәліметтерден есептеулер, БС арасындағы өзара бөгеттер есептелінді.
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде жұмыс жағдайы талданып, жасанды
жарықтандыру қарастырылды. Экономикалық бөлімде жұмсалған күрделі
шығын мен пайдалану шығындары және қайтарылуы есептелген .
АННОТАЦИЯ
В данной дипломной работе рассмотрены стандарты видеосжатия,
принципы работы цифрового телевидение и оборудования. В расчетной части
выполнены расчеты видеоданных и расчет помех между БС.
В разделе безопасности жизнедеятельности проведен расчет по выбору
искуственного света. В экономической части произведен расчет капитальных
затрат и эксплуатационных расходов, а также окупаемость технологий.
ABSTRACT
In this thesis work the standards of video compression, the principles of
operation of digital TV and the equipment. The computational part of the calculations
of the video data and the calculation of interference between the BS.
In the safety of life were calculated by choosing artificial light. In a calculation
of the economic capital and operating costs as well as return on technology.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
1 Цифрлы телекөру жүйелерін жобалаудың негізгі кезеңдері
1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің моделдері
1.2 ЦТК жүйелерінің архитектурасы
1.3 Кабельді цифрлық теледидар желесінің жеткізілу жүйесінің
архитектурасы
1.4 Цифрлық видеодабылдың құрылуы
1.5 Видеодабылдың құрылу алгоритмінің кейбір аспектілері
1.6 DVB-N жерүстілік цифрлық телевидениенің жүйесі
1.7 Цифрлы ТД жүйелеріндегі модуляциялау әдістері
1.8 Алматы облысында цифрлы телекөрудің құрылыс технологиясы
2 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ
2.1 Түрлі түсті кескінді құрастыру элементтер
2.2 Аналогты - цифрлы түрлендіру
2.3 RGB түсті кеңістікті есептеу
2.4 БС арасындағы өзара бөгеттерді есептеу
2.5 Көпсәулелі каналды есептеу
3 ТЕХНИКАЛЫҚ - ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗ
3.1 Жұмыстың мақсаты
3.2 Өнім
3.3 Маркетинг
3.4 Менеджмент
3.5 Қаржы жоспары
4 ӨМІРТІРШІЛІК ҚАУІПСІЗДІГІ
4.1 Жұмыс жағдайын талдау
4.2 Бөлменің эвакуциялық жарықтандыруын есептеу
4.3 Электр тогынан болатын қауіпті талдау
4.4 Нөлдік есептеудің сұлбасы
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
А ҚОСЫМШАСЫ
7
8
8
12
12
15
21
21
31
33
35
35
36
37
48
52
57
57
58
59
59
61
66
66
72
75
77
78
79
80
81
Кіріспе
Цифрлық телевиденияның әдіс-тәсілдерін қолдану - бұл телевизиондық
техниканың дамуындағы жаңа қадам, аналогтық телевидениямен
салыстырғанда бірталай артықшылығы бар:
- Жіберуқабылдау трактарының бөгеуліке тұрақтылығының
жоғарылауы және телевизиондық сигналдарды жазу;
- телевизиондық программалардың санының көбеюі;
- ТВ-хабар таратқышының қуатының төмендеуі;
- суреттің және дыбыстың сапасының көтермелеуі;
- студиялық аппаратураның функцияналдық мүмкіндігінің көбеюі;
- теледидарлық сигналдың ішінде қосымша ақпарат жіберу,
теледидарлық қабылдағышты көпфункционалды ақпараттық жүйеге
айналдыру;
- интерактивті теледидарлық жүйені құрастыру, соны қолданумен
тамашалаушы бағдарламаға ықпал ету мүмкіндігін алады.
Цифрлық теледидарламаның дамуының бірінші кезеңі - байланыс
каналындағы әдеттегі жіктеу стандартының сақталу кезінде теледидарлық
жүйенің жеке бөліктерінде цифрлық техниканы қолдану.
Осы кезеңнің ең маңызды табысы цифрлық жабдықтың толықтай
жаралғаны болды.
Цифрлық теледидарламаның дамуының екінші кезеңі - гибридты
аналого-цифрлық теледидарлық жүйенің жаралғаны әдеттегі теледидарламаның
қабылданған стандартардын параметрлерінен ерекшеленеді. Теледидарлық
стандартын өзгерісінің екі негізгі бағыты: бiр уақыттағы жiберуден өткел
жарық және кадрдағы баған санының өсуі және бағандағы бейненің
элементтері.
Цифрлық теледидарламаның дамуының үшінші кезенің цифрлық жүйенің
толықтай жаралғанын есептеуге болады.
Цифрлық жүйенің жаңа тұқымының басты ерекшеліктері:
1. Цифрлық теледидарлық сигналдын жиілік жолағынын қысқаруы,
тиімді кодалаудың көмегімен жетімді болады, яғни суреттің артығын қысқарту,
стандарты теледидарлық каналдын 6...8 мгц жолақтын енімен 6 және одан да
көп әдетегі айқындықта прогамма жіберу немесе 3-4 жоғарғы айқындықта
программа жіберу;
2. Коттауға және теледидарлық сигнал берілісіне ортақ шешім табу;
3. Цифрлық желілерде басқа да ақпарат көздерімен интеграциялау;
4. Беріліп жатқан теледидарлық бағдарламаның қауіпсіздігін қамтамасыз
ету және басқа да ақпарат көздеріне рұқсатсыз кіруден сақтау.
Дипломдық жобаның мақсаты цифрлық телекөруді жобалау. Ол мақсатқа
жету үшін келесі жұмыстарды орындау керек:
1. Цифрлық телекөру жүйелерін жобалау;
2. ЦТК жүйе желілеріне бейімделу;
3. Цифрлы видеодабылды құру.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Цифрлы телекөру жүйелерін жобалаудың негізгі кезеңдері
Жаппай хабар тарату жүйелерінің маңызды түрінің бірі- телекөру болып
табылады. Телекөру соншалықты біздің өмірімізге берік кірді, не бары 50 - 60
жыл бұрын адамдар олсыз тұрғанын елестету қиын. Соңғы он жылда телекөру
қарқынды дамып келеді: эфирлықтан жерсеріктік және кабелдік телекөруге, ақ-
қарадан түрлі түсті телекөруге дейін.
Бірақ қазіргі кезде телекөру соңғы 50 жылдағы ұлы өзгеріске ие ол басқа
да көптеген радиотехникалар сияқты цифрлық түрге ауысып жатыр. Цифрлық
телекөрудің негізгі құрылысы мен жобалауын қарастырайық.
1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің моделдері
1.1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің ғаламдық моделі
Цифрлы телекөру жүйелерін заманауи жүйелерде қарастыру ғаламдық
цифрлы телекөру моделдеріне негізделеді:
- Көп программалық телекөрулік хабар тарату;
- Үлкен көлемде цифрлық ақпарат жіберу;
- Интерактивті қызмет көрсету;
- Мультимедиа есептерін шешу және басқа да ақпарат қызметтерін.
Ғаламдық моделге кіретіндер:
- өндіріс кешендері және программа таратқыштары;
- телекөру трактысының құрылыс технологиясы;
- программа жеткізу технологиясы.
Бұдан басқа, цифрлық телекөрудің ғаламдық моделі болжайтыны:
- жиілік ресурстарының қамту аймақтарын жоспарлау;
- электромагнитті үйлесімділіктің халықаралық нормасын сақтау;
- дүниежүзілік біртұтас ТК стандарттарының методологиясын құрастыру.
ЦТК ғаламдық моделінің ядросы ретінде ТК каналымен жіберілетін
мультиплекс немесе цифрлық сигнал жатады. Мультиплекс көпнегізді
виртуалды контейнер рөлін ойнайды, цифрлы дабылдармен бірнеше
теледидарлы тарату бағдарламасын және басқа ақпараттық мультимедиалық
және интерактивті мәліметтерді жүктейді.
Ақпараттық мультиплекстің тұтынушыға жеткізуін ЦТК жеткізуі
жүйелері жасайды. Нақты болғаны, мультиплекстің және жеткізу жүйесінің
қалыбын цифрлық теледидарламаның жүйесінің құрылымын ең ортақ көріністе
анықтайды.
1.1.2 ЦТК жүйесінің функционалдық моделі
Цифрлық телекөру жүйесінің моделінде бірнеше функцияналдық
деңгейлерді бөлуге болады, технологияны және әр деңгейде деректер мен
сигналдармен жұмыс істеу өзгешелігі. 1.1 суретте мысал ретінде ЦТК
жүйесінің алтыдеңгейліктің функцияналдық моделі көрсетілген.
1.1
Сурет -- ЦТК жүйесінің фунционалдық моделі
Бұл моделде студия деңгейінде үш ақпарат көзі көрсетілген: сурет, дыбыс
және мәлімет сигналдары сондай-ақ басқарушы компьютер.
Келесі деңгейде ақпараттың аналогтық түрден цифрлық түрге ауысуы мен
сығуы орындалады.
Транспорт деңгейінде түрлі бастаудың және бағдарлама тасқынының
мультиплекстеуі (бірлестік) транспорт пакеттің біртұтас тасқынына өндіріледі.
Бейімделу жүйелері желіге берілетін ақпаратты және модуляцияны
кодалауды, түрленгіштерді дұрыстайтын құрылғыларды қосады.
Осы моделде біз мынадай радиотехникалық деңгейлерді бөлеміз:
- бастауды кодалау және сығу;
- деректерді және қызметтерді мультиплекстеу;
- физикалық жіберу (қателерден қорғау үшін кодалау, модуляция және
физикалық арналарда жіберу);
- қабылдау және мәліметтерді декодалау.
1.1.3 Желіге бейімделүдің аспектері
ЦТК-дің келесі функционалдық деңгейіне желіге бейімдеушілік жатады
оның ішіне кодалауды түзетүші құрылғы, ақпараттын құрылымының түрленуі
және модуляция кіреді.
ЦТК бейімделудің ішкі жүйесі түзетуші кодалау құрылғысын, берілетін
ақпараттын құрылымының өзгерісін, модуляцияны және қуаттын көбеюін
біріктіре.
Дабыл беріліс арнасымен берілген кезде өшуге, бұрмалануға ұшырайды.
Қабылдау деңгейінде қабылданған мәліметтерді
демодулировать және
декодировать етеді.
1.2 Сурет -- ЦТК желі жүйесіне бейімделу құрылымы
1.1.4 ЦТК жүйесінің ортақ құрылымы
Ең ортақ көріністе өндірістің құрылымдық схемасы және теледидарлық
бағдарламаны тұтыгушыға жеткізуі және деректердің цифрлық түрі 3-ші
суретте көрсетілген. Схемада негізгі ішкі жүйелер көрсетілген, үдерісті жиын,
өңдеу және ақпаратты жүйеде тарату.
1.3 Сурет -- ЦТК жүйесінің ортақ құрылымының сұлбасы
Осы сұлбада контент-провайдеры(КП) маңызды ақпаратты қызмет
көрсету провайдерлеріне (ҚКП)береді, бұл ақпарарты жинақтап тұтынұшыға
жеткізеді.
Сығу және мультиплекстеу жүйесінде бағдарламалар ортақ ағынға сығуы
және мультиплекстеуі жүргізіледі. Мұнда шектеу жүйесінің басқарушы
хабарламалары және әкімшілік жүйелер кіреді, бұл хабар таратуды және
деректердің берілісіндегі жеке абонентті және топтарды қамсыздандырады.
Ш ы ғ ы с ы н д а і ш к і ж ү й е Ішкі жүйенің шығысында транспорттық пакет ағыны
қалыптасады ол тұтынұшыға ақпарат жеткізу контейнері ретінде қызмет етеді...
1.2 ЦТК жүйелерінің архитектурасы
Күрделі жүйенің моделін құрастырған кезде осы жүйені құрайтын
желілердің әрекеттестігін ескеру қажет.
ЦТК жүйесінде сол әрекеттестікті
ақпаратты жеткізуі жүйесі қамсыздандырады.
1.4
Сурет -- Жеткізу жүйесінің құрылымы
Бұнда КПЖ
-
контент-провайдер жүйесі
(ақпарат көздерінің
комплексыкомплекс),
ақпараттық қызметтердің мазмұнды бөлігін
қ а м т а м а с ы з д а н д ы р а д ы обеспечивающего, ПҚЖ - провайдер қызмет жүйесі,
ҚҚЖ - қызметтерді қабылдау жүйелері, А11 - А1 - "эталондық стыктар" деп
аталады.
Жеткізу жүйесін физикалық және желілік деп бөлуге болады.Таратқыш
жүйесі - бұл желілік жүйе, радиотарату желісі және кабельдік желі деп бөлуге
болады.
1.5 Сурет -- ЦТК жеткізу жүйесінің сұрыптамасы
Бұл сұлбада MMDS және LMDS (Multichannel Multipoint Distribution
System и Local Multipoint Distribution System) - Көпарналы көпнүктелі тарату
жүйесі және локальді көпнүктелі тарату жүйесі - шектелген өлшемдегі аймақты
қамтуға арналған тарату радиожелісі. Физикалық жеткізіу құрылғылары -
магниттық және оптикалық дисктарды біз қарастырмаймыз. Желілік жеткізу
жүйесін қарастырамыз.
1.3 Кабельді цифрлық теледидар желесінің жеткізілу жүйесінің
архитектурасы
Кабелді желінің архитектурасында әдетте:
- қызметтің провайдері;
- транспроттық желі желілік ядро;
- үлестіргіш желі;
- ішкіүйлі желі;
- қызметті қабылдаушына ерекшелейді.
1.6 Сурет -- Кабельдік желінің жеткізілу жүйесінің архитектурасы
Желілік ядро кіру желісі арқылы қызмет көрсетуші мен тұтынушының
арасында байланысты қамтамасыз етеді.
Кіру желісі келесі міндеттерді атқарады.
- Соңғы қолданушы мен жүйенің басқа жеткізілу мүшелері арасында
қызмет мен ақпаратты ағындарды жіберу.
- Желіні басқару мен бақылау
- Басқа қызметтің мәліметтерін жіберу.
Кіру желісі кіру түйінінен, үлестіргіш желіден, желінің аяқталу блогынан
тұрады. Үлестіргіш желі әр түрлі топорлогиядан тұруы мүмкін, жіберу ортасы
мен жіберу протоколы. Жіберу ортасы ретінде көбінесе оптоталшықты кабель
қолданады. Үйішілік кабель ретінде көбінесе коаксиальді кабель қолданады.
Кабельді жеткізілуі желесі жақсы энергетикалық қасиетпен және
жеткізілу жүйесінде тосқауылдардың жоқ болуымен сипатталады.
Цифрлық теледидардың жеткізілу жүйесінің радиожелілік архитектурасы
Радиожелілік жеткізілу жүйе құрылысы бойынша бір бағытты және екі
бағытты бола алады.
- Төменгі бағытта жіберушіден тұтынушыға - бұл тұтынушыға ақпарат
жеткізетін үлестіргеш желі
- Жоғарғы бағытта тұтынушыдан жіберушіге интерактивті режим
құрылады бағдарламаларды құру және қалыптастыру, интернетпен бірігу
қызметі,оқу-білім,телемедициналық және басқа қызметтер басты жолда
немесе жекелеген желіде.
Үлестіргіш желінің түрі таралу аймағының керекті өлшемдерімен
анықталады.
- Ең үлкен қамту аймағын бірнеше мың километрге жететін спутниктік
жүйелер қамтамасыз етеді.
- Ортыңғы өлшемдегі аймақты - жүз километрге дейін жететін
жерүстілік тарату жүйесі жатады.
- Кішірек қамту аймағына бірнеше он километр тарату жүйесі жатады -
MMDS.
-
Бірнеше километр өлшемдегі аймаққа - LMDS көп каналды және
көпнүктелі локалды үлестіргіш жүйе
-
Радиожелінің жеткізілу жүйесінің архитектурасы жалпы түрде 1.7
суретте көрсетілген.
1.7 Сурет - Радиожелінің жеткізіліу жүйесінің архитектурасы.
Көрініп тұрғандай радиожелінің жеткізілу жүйесенің архитектурасы
кабельди желінің архитектурасын қайталайды. Осы ой цифрлық теледидар
жүйесінің глобалды моделін байланыстырады - жеткізу тәсілін жаңаландыру.
Үлестіруші радиожелі шектеулі өлшемдегі аймақтарды MMDS және
LMDS жабу үшін арналған және архиектуралары бірдей бір бағытта немес
екібағытты 6 және 7 суреттегідей, бұл жағдайда қамту аймағы 20-50 км MMDS
үшін, 1-10 км LMDS үшін.
1.8 Сурет -- MMDS үлестіруші радиожеленің бірбағытты құрылысы
1.9 Сурет -- LMDS үлестіруші радиожеленің екібағытты құрылысы
Цифрлық теледидар жұйесінде ақпаратты сығу принциптеріне
тоқталмастан бұрын видео және дауыс осы ақпараттардың құрылуыныі
заманауи әдістеріне тоқталамыз.
1.4 Цифрлық видеосигналдың құрылуы
Кез келген физикалық объекттің еке есе кескінделуі немесе пайда болуы
ол- кез келген жазықтыққа түскен проекциясы.
Кескін жазықтық проекциясында жарық немесе түс үлестіруші екі есе
тоқтаусыз I (x,y) функциясымен жүреді.
1.10 Сурет -- Тексерілуші сурет
Кинемотограф тарихынан. Кинода жылжымалы кескін қалай пайда
болатынын естіген боларсызды. Кинолентада көптеген жекелеген кадрлар
орналасқан.Ееген осы кадрларды бірінен соң бірін алмастырсақ, экранда
қозғалыстың тоқтаусыздығы және жүзгіштігі байқалады. Кадрлардың алмасу
жиілігі көздің жекелеген кадрларды байқамауы үшін сәйкестендіріп алынған.
Инерция көмегімен біз жекелеген кадрды жүзгіш қозгалыс деп қабылдап,
кескіндердің алмасқанын байқамаймыз, ол үшін тек кадрларды белгілі бір
жиілікпен өзгерту қажет. Кино үшін 1 секундта 24 кадр болады. Қозғалмалы
кескін немесе видеокескін ол- қозғалыссыз кескіндердің (кадрлардың) кішкене
уақыт интервалы арасындағы дискреттік тізбектілігі, инерциялық күш
қасиетімен адам көзі оны тоқтаусыз қозғалыстағы кескін ретінде көре алады.
1.11 Сурет -- Тоқтаусыз қозғалыстағы кескінді құрайтын қозғалмайтын
кадрлардың тізбектілігі.
Қозғалыстағы кескінді қабылдаудың субъективті сапасы (үзілмеу
дәрежесі) кадрларды ауыстыру жиілігіне байланысты, ауысу жилігі жоғары
болған сайын жақсырақ. Кадрларды ауыстыру жиілігінде секундына 24 кадрдан
асса, кадрлардың ауысуы байқалмайды және қозғалмайтын суреттердің ағыны
тоқтаусыз қозғалыстағы кескін сияқты болады. Егер, кадрда өте үлкен
жылдамдықпен көшетін объект болса, бұндай жиіліктеге кадрдың жаңалануы
жеткіліксіз (бұл объекттің қозғалысы үзіліссіз бола алмайды). Сондықтан
жоғары сапалы динамикалық қозғалатын кескіндерді жіберу үшін кадрлардың
ауысу жиілігі секундына 50-ден аз болмауы керек.
Осы орайда, қозғалатын кескін кадрлардың дискреттік тізбекьілігі ретінде
қаралады. Бұл үзіліссіз кескіннің дискреттіге ауысуына бірінші қадам, бұл-
цифрлық.
Келесі қадам, кадр ішіндегі кескіннің дискерттелуі. Бізге белгілі, үзіліссіз
функция (х,у) х,у координатасының жазықтығының шектеулі спектрімен
дискреттелуі , содан кейін нақты дискреттік есептеумен қалпына келуі мүмкін.
Әр координата бойынша дискреттелу қадамы - Δx и Δy, немесе кескіннің
х, у координатасымен керекті пиксельдерінің саны кескіннің сәйкес келетін
координатамен өзгеру жылдымдығына байланысты немесе рұқсат ету
кеңісітігіне байланысты (кескіндегі минималды детальдардың өлшемдеріне
байланысты). Мұндағы рұқсат вертикаль бойынша керекті тармақты анықтайды
(у координатасы боййынша дискретизация) және горизанталь бойынша тармақ
ішіндегі пиксель санын анықтайды (х координатасы ьойынша дискретизация ).
Егер біз тармақ санаһын горизанталь бойынша пикесль санына көбейтсек,
көрсетілген пиксель саны арқылы рұқсат аламыз. Пиксель көп болған сайын,
кішкене бөлшектерді көре аламыз. 1.12 сурет.
1.1 кестеде видео кескіндерді көрсету үшін қазіргі таңдағы атақты
стандарттар көрсетілген.
1.12 Сурет -- Дискреттелген кескін
1.1 К е с т е -- Видео кескіндерді көрсету стандартары
Кескін дискретизациясы қалай жүреді немесе басқа сөзбен цифрлық кескін
қалай құрылады?
Әдетте бұл, жарықсезгіш матрицаның қолданылуымен іске асады,
объектив көмегімен ПЗС матрицаның кескіні проекцияланады. Сурет 13.
Матрицаның әр элементі - кескін пикселі, бұл деген цифрлық кескінде қанша
пиксель болса,матрицида сонша элемент болу керек.
1.13 Сурет -- Жарық сезгіш матрица
Жарық сезгіш матрица жарықтан келген бөлшектердің объектілерін
қабылдап және жинап, оларды электр зарядына түрлендіреді. Сәйкесінше,
марһтрицаның әр ұяшығынан зарядты санап, біз кескіннің
дискретті есебін аламыз.
I
(xi,yj)
Формат
Вертикаль бойынша белсенде
тармақтардың және горизанталь
бойынша пикселдер саны
Пиксел-дердің
толық саны
Кадрлар-дың
өзгеру жиілігі
кадрсек
Low rate CIF
320 x 240
76800
16
NTSC (480i)
480 x 720
345 600
30
PAL (576i)
576 x 720
414 720
25
HD 720p
720 x 1280
921 600
30
HD 1080
1080 x 1920
2 073 600
2530
2K
1556 x 2048
3 186 688
2448
4K (толық кадр
на 35 -мм
3112 x 4096
12 746 752
60
к5K(1:2)инопленке)
2500 x 5000
12 500 000
60
ПЗС матрицаның құрылысы
ПЗС матрица- пиксель жарықтың кремнилік детекторынан тұратын екі
өлшемді матрица. Пиксель әр күні жарық көзінен келген фотондардыі әсерімен
пайда болған электрондар жинағыш ретінде жұмыс істейді. Экспозиция кезінде
объективтің бекітуімен тұрақтанатын уақытта әр пиксель озіне келіп түскен
жарықтың санына пропорционалды электронмен толады. ПЗС-матрицаның
жұмысы 1.14 суретте көрсетілген.
1.14 Сурет -- ПЗС-матрицаның қүрылысы
Кадрлардың экспозицияның аяқталуымен пиксельдегі электрондармен
толтырылған бағана вертикальды көшу тізіміне алмасады. Бұлар арқылы
зарядтар горизантальды тізімнің ұяшығына түседі және перпендикулярды
бағытта қозғалады. Осыған орай, әр уақыт үшін вертикальды және
горизантальды ауысымның бір таксына сәйкес біз суреттегі I (xi,yj) нүктеге
сәйкес келетін жарықтың қатынасты дәрежедегі жинақталған зарядтың мәнін
ала аламыз.
Цифрлық телевизиялық сигналдың сығылуы
Видеосигнал көлеменінің айтарлықтай азаю
мүмкіндігі ондағы
айтарлықтай артылып қалуларға негізделген.
Видеокескіндерде келесідей артылып қалу түрлері бар:
- кеңістіктік артылып қалу. Мұндағы кескіннің кадрларының ішіндегі
көршілес пикселдердің мәні бір біріне қатты ұқсас. Басқаша айтқанда, көршілес
нүктелердің ашықтығы мен түсі бір-біріне жақын. (кадр ішіндегі артық
қалушылық);
- уақытша артылып қалу. Бұл артылып қалушылық түрі көршілес
видеокескіндегі кадрлардың өте қатты ұқсастығынан тұрады. кадр аралық
артылып қалушылық;
- энтропиялық ықтималдылық
артылып қалушылық. Әр түрлі
жарықтық пен түстерде кездесетін бірдей емес жиіліктерден тұрады;
- психовизуалды артылып қалушылық көздің жарықтық пен түстердің
өзгеруіне әр түрлі сезімталдық білдіруінен және үлкен-кішкене бөлшектерге
деген сезімталдығынан тұрады. Үнемді кодтау үрдісі немесе видеокескіндерді
сығу осы артылып қалушылықтың азаюынан тұрады.
Аналогтық теледидардың пайда болумен қатар, видеокескіндердің
артылып қалушылығын азайту түрлері туралы ойлар ерте кезден белгілі болды.
Бірақ, нақты қадамдар
құрастырушылардың цифрлық теледидардың
принциптарын қолдана бастағанда жасалды және мәләмет жіберудің үлкен
ағындарымен кездесті.
1988 жылы цифрлық видеосигналды сығу әдісі мен қайта қалпына келтіру
әдісіне арналған арнайы сарапшылар тобы құрылды - Moving Pictures Expert
Group (MPEG). Бұл зерттеулер нәтижесінде цифрлық теледидарлық сигналды
сығудың халықаралық стардарты пайда болды, MPEG деген атақ алды.
Видеоны сығу стандарты
1990 жылдың қыркүйек айында MPEG-1-ді 1-2 Мбитсек ішінде
кодтаудың стандарты көрсетілді. 1992 жылдың қаңтар айында MPEG-1 мен
жұмыс аяқталып, MPEG-2 мен жұмыс басталды. Бұл жұмыс мақсатына 3 тен 10
МБитс жылдамдықтан тұратын мәлімет ағыны кірді. Дәл осы уақытта MPEG-3
пен жұмыс басталып кетті.Бүған мәлімет ағыны 20-40 МБитс кірді. Бірақ көп
ұзамай MPEG-2 мен MPEG-3-тің алгоритмдік шешімдері ұқсас екендігі
анықталып, MPEG-2-нің ағынын 40 МБитсек-қа көбейтуге болатындығы
белгілі болды. Соңында MPEG-3 пен жұмыс тоқтатылды. MPEG-2 1995 жылғы
қарай нақты жасалынып бітті.
MPEG-4 басында өте қатты төмен ағындармен жұмыс істеуге арналған
стандарт болып ойлап табылды. Бірақ көп дайындық үрдісі кезінде стандартта
айтарлықтай революциялық өзгерістер болды және төмен ағындармен сығу
бұған біріккен бөлшек болып кіреді, соның ішінде үлкен емес, Бұл форматқа
қазіргі таңда кескіндерді және сөздерді синтездеу, бетті визуализациялау
параметрінің сипаттамалары кіреді.
MPEG-5 пен MPEG-6 құрастыру кезінде өздерінің тиімсіздігін көрсетті,
сондықтан бұлармен жұмыс істеу тоқтатылды. Бұлардың құрылыс туралы
ақпарат жоқтың қасы.
MPEG-7-ді құрастыру 1996 жылдан басталды. Видеоны сығу
алгоритімына бұл стандарттың қатысы MPEG-4 қарағанда аздау.Себебі, бұл
стандарттың негізгі мақсаты ағындарды басқару мен оларды бақылау болып
табылады. MPEC-7 сипаттамалары біздің қарастырғанымыздан шектен шығады.
Осы уақытта тұрмыстық видеоны сығуға арналған Motion-Jpeg және
Motion Jpeg2000 деген форматтар қатар болды.
Бұлардың алгоритмдеріндегі бастауларын және негізгі стандарттарын
қарастырайық.
1.5 Видеосигналдың құрылу алгоритмінің кейбір аспектілері
1. Негізсіз кіру - кез келген кадрды табу мен көрсетуге арналған.Кадрға
кіру нүктесі деп аталатын, бір біріне тәуелсіз сығылатын мәлімет ағынымен
қатамасыз етіледі. Негізсіз кадрдың іхделу уақыты (12) секундтан аспуы керек.
2. Алдыға артқа тез іздеу - бірінен соң бірі келетін кадрларды тез
көрсетуге арналған. Ағындағы қосымша ақпаратты талап етеді.
4. Фильмнің кадрларын кері бағытта көрсету. Аз қталап етіледі, бірақ бұл
талапты орындау сығу дәрежесін тез азайтуы мүмкін.
5. Аудио-визуалды синхрондау - өте қатаң талап. Мұндағы ақпарат аудио
мен видео жолдардың синхронды түрде болуы үшін қажет.Бұл жағдайда фильм
көлемі едәуір ұлғайады. Видеожүйе үшін бұл егер керекті уақытта бір кадрды
көрсете алмасақ, онда одан кейінгі кадрды дұрыстап көрсетуіміз керек. Егер
фильмді дауыссыз көрсетсек, онда шамалы немесе тез көрсетілімді рұқсат ете
аламыз. Бірақ, видеосистема дауыспен үлгермейтін фильді көру өте қиын.
6. Қателіктерге қарсы тұрақтылық - бұл талап көп каналда қателіктердің
болуымен түсіндіріледі. Бөгеттермен бұзылған кескін тез қалпына келу керек.
Бұл талап ағындағы тәуелсіз кадрлардың коп санымен қанағаттанады. Бірақ, бұл
жағдайда сығылу дәрежесі азаяды, себебі экранда 2-3секунд бойы 50-75 кадр
бір кескін тұруы мүмкін, бірақ біз ағынды тәуелсіз кадрлармен толтыруымыз
керек.
7. Кодтаудекодрлау уақыты. Кодтау және декодрлау жүйесінің
аппараттық бөлімінің қиындығын жжәне тез әсер етуін анықтайды.
8. Өзгерту. Өзгерту ұғымына барлық кадрларды тәуелсіз жазылғандай етіп
өзгерту мүмкіндігін айтады. Масштабтылық- стандарты емес терезеде видеоны
қарау оңайлығы.
9. Аппарттық қолданудың кішкене бағасы. Сығуды құрастыру кезінде
оның соңғы бағасы бағаланып, ескерілу керек. Егер бағасы үлкен болса,
халықаралық стандарттау алгоритм кезінде де, құрастырушылар өздерінің
бәсекелес алгоритм мен шешімдерін ұсынады.
1.6 DVB-N жерүстілік цифрлық телевидениенің жүйесі
Жерүстілік ТД қамту жүйесі DVB-T цифрлық ТД сигналдарының
транспорттық MPEG-2 мультиплексорының шығуында 8 МГц стандартты
жерүстілік радиоканал қамту аймағында сипатталатын техникалық амалдардың
кешені. Стандарттың сипаттауында ЦТД-ның әр түрлі жүйелеріне арналған
транспорттық мультиплексордың жалпы түрі бар. 15 суретте DVB-T-ның
функционалды схемасы көрсетілген.
1.15 сурет -- DVB-T жүйесінің функционалды схемасы
Кодтау көзі жүйесінің шығысынан және мультиплексорлау ( видео, аудио
және мәлімет ағынын біріктіру) кезінде ЦТД-ға бір ЦТД-дан әр түрлі
приоритеттері бар 2 ағын құрайтын және транспорттық ағынды бөлетін мәлімет
түседі. Ағынды бөлу және олардың тәуелсіз кодталуы әр түрлі шарттар кезінде
сигнал қабылдау мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Сигналдың жақсы дәрежесінде
және таралуының жақсы шарттары кезінде қабылдаушы бір мәлімет ағынын
жоғары сығу сапасымен декодрлейді. Шумды-сигналды
шарт кезінде
қабылдаушы басқа сығу сапасы төмен ағынды декодрлеуге кіріседі, бұл
жағдайда қабылдау мүмкіндігі сақталады.
Каскадты кодтау
Сығудың өте үлкен дәрежесімен ағырдарды жіберетін замануи цифрлық
теледидар жүйесі байланыс арнасындағы қателіктерге сезімталдығы жоғары.
Сондықтан жүйеде кодтық сақтауға өте қатаң талаптар бар бөгеттерге қарсы
кодтаудың тиімділігі
Бірлік және дестелік қателіктерді жоғары қабілеттілікпен жөндеуді
каскадты кодтар және Форни коды иеленеді.
Каскадты код әр түрлі сипаттағы қателіктерді өзгертуге арналңан 2 ар
түрлі кезектес кодерлардан тұрады.
1.16 Сурет -- Каскадты кодтаудың принципі
Кодтаудыңдекодрлеудің 2 дәрежесі каскадты кодта сыртқы кодтау және
ішкі кодтаудекодрлеу деп аталады. Ішкі кодтау мен сыртқы кодтаудың
қосындысы үлкейтілген кодер немесе суперклодер деп аталады.
Егер сыртқы кодер r=kn жылдамдықпен жұмыс істесе, n- кодтық
кезектіліктің ұзындығы, k- ақпараттық кезектіліктің ұзындығы, және nk, ішкі
кодер R=KN жылдамдықпен жұмыс істесе, каскадты кодтың кодтық
жалдамдығы R*=Rr, ал каскадты кодтың ұзындығы ішкі және сыртқы кодтың
көбейтігдісіне тең N*=Nn.
Бізге белгілі, код ұзын болған сайын оның түзетушілік қабілеті жоғары
болады. Бірак қиындауы сондай кодтың декодрленуі. Каскадты код үшін оның
ұзындығы ондағы кодтардың үзындықтарыныі көбейтіндісіне тең. N*=Nn, онда
декодер қиындығы осы кодтардың ұзындығының сомасына пропоционал.
Мұндағы, каскадты кодтаудың басты артықшылығы - салыстырмалы жай
декодерлеу кезінде үлкен түзетушілік қабілетін алуы.
Жай және каскадты кодтау кезінде параметрлерінің оптимизацияоануы әр
түрлі сипаттамалардан шығады.
Жай кодтау кезінде декодер ауқымды диапазонда жұмыс істейді, нөлдік
практикалық қате ықтималдығы сигналшудың жақсв ара қатынасындаы Pош
= 10-6 - Pош = 10-8, жеткілікті жоғары - Pош = 10-1 - Pош = 10-2 , нашар
бөгеуілді шарттарда.
Практикада декодерді өте қиындатпау үшін, одан көп қателерді түзетуді
талап етпейді және қабылдаудың жақсы шарттарына ыңғайланады. Онда
қабылдаудың нашар шарттарында декодер көптеген түзетілмеген қателіктерді
жіберуді бастайды.
Каскадты кодтау кезінде қателігі бар байланыс арнасына жақын ішкі
кодердекодерді салыстырмалы түрде көп қателікпен жұмыс істеу үшін
таңдайды немесе олардың санын кішкене болса да азайту үшін. Осының
әсерінен мәліметтердің аз қателіктерімен жұмыс істейтін сыртқы декодердің
жұмысы оңайлайды және олардың бәрін түзей алады. Нәтижесінде
декодеркодердің осындай түрі қателіктерді олардың ықтималдығымен
ауқымды диапазонда шешеді.
Бұдан басқа, кодердекодердің каскадты структурасы функционалды
түйіндердің бөлігін эфирлі, спутникті, кабельді жүйелер үшін жаңартуға
мүмкіндік береді. Бұл тарату жүйелеріне ортақ нәрсе мәліметті өңдеу үрдісі
кодтаудың сыртқы жүйесімен жүзеге асады, ал модуляция мен тарату ортасына
тәуелді мәліметті қосымша өңдеу кодтаудың ішкі жүйесімен жүзеге асады.
Бұндай жаңыру экономикалық жағынан жақсы және енгізу уақытын азайтады.
Бұндай жағдайда цифрлық эфирлі тарату аппаратурын құрастыру үшін
спутниктік жүйеге және кабельді цифрлік таратуға арналған технологиялар
және арнайы интегралды схемалар қолдануға болады.
Сыртқы кодтау ретінде DVB-T жүйесінде Рид-Соломон циклдық коды
бар блогты кодтау (екілік емес) ұзындығы 204 символдан тұратын кодты
сөздегі сегіз символды қателікті түзей алатын минималды кодтау қашықтығы
dmin = 17 блогты кодтау алынған. Екілік емес кодтаудың символы ретінде
ұзындығы 8 бит болатын (бір байт) вектор алынады. Бұл жағдайда бұл екілік
емес 256-лық код. Осыған сәйкес кодтаудекодерлеу бойынша барлық әрекеттер
екілік емес 256-лық кезектілікпен жүзеге асады. Осыған қарамастан біз
қарастырған кодтаудекодрлеудің ережелері мен принциптері қалады.
Түзейтін жақсы кодтау іздеу кезінде, теориялық және тәжірибелік зерттеу
кезінде олардың түзету қабілеттігі қателікпен болатын арнаның стандартты
моделі ретінде аддитивті ақ гаусты шу-АБГШ қолданады. Дестенің әсер ету
уақытындағы қателік ықтималдығы орташа ұзақ уақытты қателік
ықтималдығынан өсіп кетеді.Нәтижесінде декодер қателік түзетуді қамтамасыз
ете алмайды.
Дестедегі қателіктермен күресу үшін цифрлық байланыс жүйесінде
араластыруды қолданады.
Көшіру үрдісі кодталған символдарды кезектілікпен жіберместен бұрын
және декодерлеу үрдісі алдындағы үрдісі.Нәтижесінде, дестелік қателіктер
декодер кірісіндегі жалғыз қателіктерге айналады.
Араластырғыштар периодты және кездейсоқ болады. Кездейсоқ
араластырғыштар символдарды кездейсоқ тәртіппен орналастырады және
олардың қасиетттері жақсы. Бірақ қолданыста олар периодты араластырғыштан
әлдеқайда қиын.
Периодты аралыстыруда ағында мәліметтер белгілі бір тәртәппен болады.
Жүйелі аралыстырғыштар блогты және свертті болады.
Блогты араластыру кезінде мәліметтер белгілі матрицаға тармаққа
жазылады, содан кейін бағана бойынша саналады. Нәтижесінде, көршілес
тармақтағы символдар бір бірімен тармақ ұзындығы бойынша таралады.
Декодерленбестен бұрын мәліметтер дәл осылай тармаққа жазылады.
Нәтижесінде, олардың жүру тәртібі қалпына келеді, бірақ арнадаңы дестелік
қателер тармақ ұзындығымен таралған жалғыз қателерге айналады.
ЦТК жүйесінде ең көп тараған свертті араластырғыштар. Схемасы 17
суретте көрсетілген
1.17 Сурет -- Свертті араластырғыш
Бұндай араластырғыштар араластыру тереңдігімен сипатталады І, ол
араластыру бұтағынының санымен анықталады. Қазіргі жағдайда І=12.
Араластырғыштың әр бұтаңы - әр түрлі ұзындықтаңы қозғалтқыш регистр, ол
мәліметті регистрдің бойында ұстап тұрады. Нәтижесінде, каналдың кірісіндегі
мәліметтер көлеміне таралады,ол аралатыру тереңдігіне тең болады.
Қайтараластырғышта тосқауылдар керісінше орналасқан. Коммутатордың
синхронды жұмысында араластырғыш пен қайтааралыстырғыштың шығысында
мәліметтердің кезектілігі тұрақты тосқауылмен орнына келеді. Ондағы
аралыстыру тереңдігі I=12. Сверттік араластырғышқайтараластырғыш сыртқы
кодтау үрдісі кезінде қолданады және биттарға емес сыртқы кодтың сегізбитті
символдарына қолданады.
Кодердекодер ретінде DVB-T жүйесінде жай ғана сверттік кодтау
қолданылады. Ол жұмсақ декодерлеу Витерби бойынша, ол түзетілмеген
қателіктердің көлемі Pош = 10-2 - Pош = 10-1ықтималдылығынан сыртқы
декодердің жақсы жұмыс істеуі үшін Pош = 10-5 - Pош = 10-4 азайтады.
Жоғарыда айтып өтілген унификацияның себептері бойынша DVB-T ғы
ішкі кодтау сұлбасы , DVB-S серіктік телеарна жүйесі секілді болып келеді.
Алайда бұл техникалық көзқарас тұрғысынан оптималды шешім болмады,
себебі DVB-T және DVB-S модуляция әдістерінде айырмашылықтар
байқалады.
Ішкі кодерде берілген мәліметтер екілік сверттік код түрінде кодталады.
1.18 Сурет -- Жады ұзындығы m = 6 және жылдамдығы R=12 тең
сверттік код құрылымы
Бұл кодер үшін кодтың әнегізгі жылдамдығы R=12 құрайды (бір кіріс
символына екі шығыс тура келеді). Мұндай жылдамдық кезінде ішкі
кодердекодердың максималды түзеткіш қабілеті қамтамасыз етіледі. Бірақ
мұнда кодердың шығысындағы биттер ағымы кірісімен салыстырғанда екі есе
көп болып келеді.
Кодтың мұндай үлкен түзеткіш қабілетінің қажет болмайтын жағдайларда(
егер ЦТВ жүйесі шағым жабындылар зонасына қызмет көрсетіп жатса немесе
антеналық мачта жоғарыда және жабындау зонасында көлеңкеленген аймақтар
болмаған жағдайда және т.б) ішкі кодтың артықтығы азаю мүмкін (түзету
қабілетінін азаю есебінен), ал кодтық жылдамдық R= 23, 34, 56 және типті 7
8 дейін жоғарылайды. Бұл жүйемен орын алған жиілік жолағын тарылтады ,
немесе жолақтарды сақтау кезінде беру сапасын жоғарылатады.
Ішкі ауыстарғыштың құрылымдық сұлбасы, ЦТК берілулері үшін қандай
модуляция түрін қолдануына байланысты болады
модуляцияның әртүрлі түрлерін қолдану мүмкін).
(DVB жүйесінде
Ішкі ауыстырғыштың
құрылымдық сұлбасы ЦТК берілу кезінде
модуляцияның қандай түрін қолданғанына тәуелді болады(DVB жүйесінде
модуляцияның бірнеше түрін қолдану мүмкін). Ішкі кодердағы ауыстыру
шарасы енді биттердің ағымының үстінен орындалады және айтарлыұтай
күрделі алгоритмнан тұрады.Мұнда бұл өте маңызды, себебі дәл осы
суперканалда (ішкі кодерлеудекодерлеу блогында) қателіктер пакеті
туындайды. 1.17 суретте әртүрлі басымдылық және алғашқы модуляциядағы
64-QAM
екі мәліметтер ағымымен жұмыс жасайтын айтарлықтай күрделі
араластырғыштың құрылымдық сұлбасы келтірілген.
1.19 Сурет -- DVB-T жүйесінің ішкі ауыстырғыштың құрылымдық
сұлбасы
Цифрлық теледидардың кабельдік (DVB-C) және спутникті (DVB-S)
жүйелерінде желіге адаптацияланудың ішкі жүйелері
Айтылып өткендей, ЦТД жүйелерінің желілеріне адаптацияланудың ішкі
жүйесі кодтауды дұрыстайтын, жіберілетін мәліметтердің құрылымын
түрлендіретін және модуляциялайтын құрылғыларды біріктіреді. Және осы ішкі
жүйе құрылымының түрі жіберілетін арнаның сипаттамасымен анықталады.
Осы ішкі жүйенің спутниктік жүйеге және кабельдік теледидар үшін негізгі
айырмашылықтарын қарастырып өтейік.
DVB-S жүйесі
Спутникті ТД тарату (SAT) жердің кез келген нүктесіне жоғары сапалы
сигналды жылдам әрі сенімді жіберетін әдіс болған және солай болып қала
береді. Жердің барлық жасанды таратқыш серіктері (ЖТС) геостационарлы
орбитада орналасады - экватор жазықтығында ~36000 км биіктіктегі дөңгелек
орбитада. ГО орналаса отырып, Жер қабатына қатысты спутник қозғалыссыз,
өйткені ол Жер айналатын бұрыштық жылдамдықпен айналады.
Геостационарлы ЖТС көріну аймағы - Жер қабатының үштен бір бөлігі.
SAT таратуға радиожиіліктік спектрдің арнайы аумақтары толқындардың
сантиметрлік диапазонында берілген. Онда ЖТС қуаты ағынының жоғары
тығыздылығы болады. 11,7 ... 12,5 ГГц жиіліктері бар аймақтар көбірек
игерілген.
Спутникті тарату ерекшелігі спутникті ретранслятордың энергетикалық
потенциалының шектелгендігі болып табылады. Бұның арқасында SAT
таратуында қабылдағыш кірісіндегі минималды қатынаста жұмыс істейтін
шусигналды өңдеу әдістері қолданылады. Көбінесе, қуатты каскадты бөгеуілге
қарсы тұратын кодтау және көп емес еселіктермен (мысалы, жоғары
жалдамдықты 16 QAM орнына QPSK)
модуляциялауға тура келеді. DVB-S
спутникті тарату стандарты DVB Project европалық бірлестігімен жасалынған.
Ол үй қабылдағыш-декодерлерге тікелей қабылдаумен SAT қызметтерінің
(10,7...12,75 ГГц) радиотаратушы және белгіленген жиіліктік диапазонында
ТВЖ немесе ТВ таратудың көп бағдарламалы қызметтерін жеткізу үшін
арналған, сондай ақ ол SAT жүйесіне коллективті ТД антеннасымен қосылған
SMATV (Satellite Master Antenna ТВ) және кабельды ТД жүйесі.
Қазіргі уақытта барлық практикалық цифрлық SAT ТД тарату барлық бес
континетке DVB-S стандарты бойынша жүзеге асырылады.
DVB-S жүйесі спутникті арна сипаттамалары бар транспортты
мультиплексор MPEG-2 шығысында цифрлық ағынды біріктіруді қамтамасыз
етеін функционалдық блок. DVB-S таратушы бөлігінің құрылымдық сұлбасы
суретте келтірілген.
1.20 Сурет -- DVB-S таратушы бөлігінің құрылымдық сұлбасы
DVB-Т жүйесімен айтарлықтай ұқсастықтар бар, бірақ кейбір
ерекшеліктер де бар. Оның арнаға адаптациясы үшін мәліметтер ағынының
келесідей түрлендірулер орындалады:
- Спектрді түзеу үшін рандомизациялау;
- Рида - Соломон блоктық кодымен сыртқы кодтау және оратылған орын
ауыстыру;
- 12
жылдамдығынан 78 жылдамдығына дейін реттелетін екілік
оратылған кодты қолданумен сыртқы кодтау;
- модуляция.
Спутниктік жүйелер үшін, айтылып кеткендей, энергетика бойынша
шектеулер бар (ретрансляторға дейінгі үлкен қашықтыққа және
ретранслятормен шағылысатын қуатқа шектеуге байланысты). Сондықтан
жүйеде қайта кодтау қателігінің минималды ықтималдығын қамтамасыз ететін
Витерби бойынша ұайта жұмсақ кодтауға сәйкес екілік оралған код және Рида-
соломон коды негізінде каскадты кодтаумен бірге энергетикалық тиімді
квадратты фазалық манипуляция QPSK қолданылады.
Ішкі кодердекодерде DVB-T-ғыдай 12 ден 78 ге дейінгі аралықтағы
жылдамдықты таңдауға мүмкіндігі бар. Нәтижесінде сағатына бірден көп емес
дұрысталмаған қателік кепілденіледі, MPEG-2 декодер кірісіндегі қателіктер
ықтималдығының =10-10 - Pош = 10-11 жуық шамасына эквивалентті.
Назар аударыңыз, DVB-S сұлбасында ішкі алмастырғыш жоқ. Бұл
бөгеттердің спутникті арналарда әсер ететін статистикалық сипаттамасымен
сипатталған (ақ шудың басқа бөгет түрлерін жаулап алуы, соның ішінде
дестенің қателігіне алып келетін импульсты бөгеттер және сигналдың қатып
қалулары). DVB-S толығырақ сұлбасы 21 суретте келтірілген.
1.21 Сурет - DVB-S жүйесінің құрылымдық сұлбасы
DVB-T, DVB-S және DVB-C жүйелерінде қолданылатын модуляция
сипаттамалары және әдістерін бірге және кейінірек қарастырамыз.
DVB-C жүйесі
Кабельді ТД жүйесі деп сигналдарды тарату және коаксиалды және
оптоталшықты байланыс сызықтарын қолданатын мәліметтерді тарату жүйесін
айтамыз. Кабельды ТД заманауи жүйелерінде жіберу жолдары, созылыңқы
қиындылар бас бекеттен талшықты - оптикалық сызық түрінде орындалған, ал
үйге жеткізу және үй ішілік бөлу коаксиалды кабель көмегімен орындалған
кезде гибридті талшықты-коаксиалды сұлба бойынша құрастырылады.
DVB-C
жүйесінің құрылымы DVB-S спутникті жүйесінің құрылымымен максималды
үйлеседі. Негізгі айрмашылығы 16-дан 256-ға дейінгі жоғары жылдамдықты M-
QAM
модуляция таңдауда және бөгетке тұрақты кодтау дәрежесінің
төмендетуінде. 22 суретте DVB-C жүйесінің құрылымдық сұлбас келтірілген.
1.22 Сурет - DVB-C жүйесінің құрылымдық сұлбасы
Жүйенің
кіріс сигналы, басқа да стандарттарға арналғандай, MPEG-2 транспортты ағыны
болып есептеледі, ол жергідікті бағдарламалық көздерден немесе провайдердің
технологиялық сызықтары бойынша спутникті сызықтан алынады.
Басқа да DVB жүйелері сияқты мәліметтер Рида-Соломон кодымен
кодталады, және дестелік қателікті жою үшін оратылған қайта алмастыруға
ұшырайды. Содан кейін мәліметтер Рида-Соломон кодымен кодтау үрдісіндегі
байттық құрылыммен түрленеді, қолданылатын модуляцияның мәніне сәйкес
келетін ұзындығы 4-тен 8 бит одан да қысқа кезектілікпен - кортеж болады (16-
QAM үшін - 4 бит, 64-QAM үшін - 6 бит, 256-QAM үшін - 8 бит).
DVB-C жүйесінің ерекшелігі болып ішкі кодтау мен қайта кодтаудың,
алмастыруменқайта алмастырудың болмауы болып табылады. Бұл дестелік
қателіктерді құратын кабельдік желі бөгеттерінің болмауымен және
байланыстың жақсы энергетикалық сызығының болуымен сипатталды.
Кабельдік желімен тарату шарттары үшін Рида-Соломон кодтауының өзі
айтарлықтай жеткілікті.
Жүйенің дифференциалды кодердекодер және қалыптастырушы сүзгі
сияқты элементтері сондай ақ кабельдік желі қасиеттерімен сипатталады.
Дифференциалды кодтау кабельды желіге тұтынушының қосуөшіру
кезінде болатын тасушы сигнал фазасының секіруіне сезімтал емес.
Қалыптастырушы сүзгі негізгі жолақта модуляция кезінде фазалық
манипуляциялық сигналды сипаттайтын жолақтық емес шағылысуды
төмендетеді. Кабельды желілерде төмен өшулігі және арнадағы шулардың
төмен дәрежесі және жолақ сыртындағы сигналдар желідегі шудың дәрежесінен
әлдеқайда жоғары дәрежеде болуы мүмкін болғандықтан осыны жасау қажет.
DVB-T, DVB-S және DVB-C жүйелері өте қатты ұқсас, себебі, бір
жүйеден екінші жүйеге көшуді жеңіл қабыстырады,кейбір жағдайларда бір
жүйенің құрылғысының бір бөлігін басқасын өңдеу үшін қолданады.
1.7 Цифрлы ТД жүйелеріндегі модуляциялау әдістері
Цифрлы байланыс жүйелерінде модуляция әдістері негізгі рөлді атқарады.
Өзінің негізгі функциясымен қатар - жіберілетін цифрлық символдарды
сигналдарға түрлендіру, модуляция үрдісі сигналды байланыс арнасы
сипаттамаларымен сәйкестендірудің негізгі құраушысы болып табылады.
Цифрлы ТД жүйелерінде қандай да бір модуляция түрін таңдау еркіндігі
бірқатар факторлармен шектеледі.
Солардың біріне цифрлық тарату үшін бар жиіліктік жоспарларды, яғни
белгіленген жиіліктерді және тарату жолағын қолдану қажеттілігі болып
табылады.
Қазіргі уақытта теледидарлық тарату үшін әр түрлі елдерде 6,7,8 МГц
жолақтары қолданылады. Ал ЦТД жүйелерінде таралтылуы керек цифрлық
ағын әдетте 20Мбитс-тан бастап және одан жоғары болады. Яғни мәліметтерді
таратудың салыстырмалы жылдамдығы, яғни 1 Гц жолақта секундына
жіберілетін биттер саны 6 МГц жолағы үшін 4 (битс∙Гц) бастап, ал 7-8 МГц
үшін 3 (битс∙Гц) дейін құрауы қажет. Басқаша айтқанда, 1 МГЦ жолақта 3-4
МБитс-қа дейін мәліметтер ағынын жіберу қажет. Цифрлық модуляцияның ең
қарапайым түрі - шамамен 1 (битс∙Гц) спектрлік тиімділігі, яғни 1МГц жолақта
1МБитс көп емес мәліметтер ағынын жіберуге мүмкіндік беретін екілік АМн,
ЧМн и ФМн.
Осылайша, ЦТД жүйелерінде цифрлық модуляцияның басқа тиімдірек
спектраольді әдістері қолданылу қажет.
ЦТД жүйесінде модуляция әдісін таңдауды анықтайтын екінші маңызды
фактор болып арна энергетикасы болып табылады.
Желідегі сигналдың өшуі минималды болатын скабельді тарату
жүйелерінде, сигналшуға қатысты мәселелер жоқтың қасы. Сондықтан да,
бөгеттұрақтылығы жоғары емес өте жоғары спектральды тиімділігі бар
модуляция әдістері қолданылуы мүмкін.
Спутникті тарату
(DVB-S) жүйелерінде, керісінше, спутник-жер
(ұзақтылығы шамамен 40000 км), жолында сигналдың өте жоғары өшулігіне
байланысты, модуляцияның бөгеуіл тұрақты әдістерін қолдану қажет. Бірақ
әдетте олардың спектральді тиімділігі үлкен емес.
Жерүстілік ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дипломдық жұмыста бейнесығу стандарттары, цифрлық телекөру
жұмысының принциптері , құрылғылары қарастырылды. Есептік бөлімде
бейнемәліметтерден есептеулер, БС арасындағы өзара бөгеттер есептелінді.
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде жұмыс жағдайы талданып, жасанды
жарықтандыру қарастырылды. Экономикалық бөлімде жұмсалған күрделі
шығын мен пайдалану шығындары және қайтарылуы есептелген .
АННОТАЦИЯ
В данной дипломной работе рассмотрены стандарты видеосжатия,
принципы работы цифрового телевидение и оборудования. В расчетной части
выполнены расчеты видеоданных и расчет помех между БС.
В разделе безопасности жизнедеятельности проведен расчет по выбору
искуственного света. В экономической части произведен расчет капитальных
затрат и эксплуатационных расходов, а также окупаемость технологий.
ABSTRACT
In this thesis work the standards of video compression, the principles of
operation of digital TV and the equipment. The computational part of the calculations
of the video data and the calculation of interference between the BS.
In the safety of life were calculated by choosing artificial light. In a calculation
of the economic capital and operating costs as well as return on technology.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
1 Цифрлы телекөру жүйелерін жобалаудың негізгі кезеңдері
1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің моделдері
1.2 ЦТК жүйелерінің архитектурасы
1.3 Кабельді цифрлық теледидар желесінің жеткізілу жүйесінің
архитектурасы
1.4 Цифрлық видеодабылдың құрылуы
1.5 Видеодабылдың құрылу алгоритмінің кейбір аспектілері
1.6 DVB-N жерүстілік цифрлық телевидениенің жүйесі
1.7 Цифрлы ТД жүйелеріндегі модуляциялау әдістері
1.8 Алматы облысында цифрлы телекөрудің құрылыс технологиясы
2 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ
2.1 Түрлі түсті кескінді құрастыру элементтер
2.2 Аналогты - цифрлы түрлендіру
2.3 RGB түсті кеңістікті есептеу
2.4 БС арасындағы өзара бөгеттерді есептеу
2.5 Көпсәулелі каналды есептеу
3 ТЕХНИКАЛЫҚ - ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗ
3.1 Жұмыстың мақсаты
3.2 Өнім
3.3 Маркетинг
3.4 Менеджмент
3.5 Қаржы жоспары
4 ӨМІРТІРШІЛІК ҚАУІПСІЗДІГІ
4.1 Жұмыс жағдайын талдау
4.2 Бөлменің эвакуциялық жарықтандыруын есептеу
4.3 Электр тогынан болатын қауіпті талдау
4.4 Нөлдік есептеудің сұлбасы
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
А ҚОСЫМШАСЫ
7
8
8
12
12
15
21
21
31
33
35
35
36
37
48
52
57
57
58
59
59
61
66
66
72
75
77
78
79
80
81
Кіріспе
Цифрлық телевиденияның әдіс-тәсілдерін қолдану - бұл телевизиондық
техниканың дамуындағы жаңа қадам, аналогтық телевидениямен
салыстырғанда бірталай артықшылығы бар:
- Жіберуқабылдау трактарының бөгеуліке тұрақтылығының
жоғарылауы және телевизиондық сигналдарды жазу;
- телевизиондық программалардың санының көбеюі;
- ТВ-хабар таратқышының қуатының төмендеуі;
- суреттің және дыбыстың сапасының көтермелеуі;
- студиялық аппаратураның функцияналдық мүмкіндігінің көбеюі;
- теледидарлық сигналдың ішінде қосымша ақпарат жіберу,
теледидарлық қабылдағышты көпфункционалды ақпараттық жүйеге
айналдыру;
- интерактивті теледидарлық жүйені құрастыру, соны қолданумен
тамашалаушы бағдарламаға ықпал ету мүмкіндігін алады.
Цифрлық теледидарламаның дамуының бірінші кезеңі - байланыс
каналындағы әдеттегі жіктеу стандартының сақталу кезінде теледидарлық
жүйенің жеке бөліктерінде цифрлық техниканы қолдану.
Осы кезеңнің ең маңызды табысы цифрлық жабдықтың толықтай
жаралғаны болды.
Цифрлық теледидарламаның дамуының екінші кезеңі - гибридты
аналого-цифрлық теледидарлық жүйенің жаралғаны әдеттегі теледидарламаның
қабылданған стандартардын параметрлерінен ерекшеленеді. Теледидарлық
стандартын өзгерісінің екі негізгі бағыты: бiр уақыттағы жiберуден өткел
жарық және кадрдағы баған санының өсуі және бағандағы бейненің
элементтері.
Цифрлық теледидарламаның дамуының үшінші кезенің цифрлық жүйенің
толықтай жаралғанын есептеуге болады.
Цифрлық жүйенің жаңа тұқымының басты ерекшеліктері:
1. Цифрлық теледидарлық сигналдын жиілік жолағынын қысқаруы,
тиімді кодалаудың көмегімен жетімді болады, яғни суреттің артығын қысқарту,
стандарты теледидарлық каналдын 6...8 мгц жолақтын енімен 6 және одан да
көп әдетегі айқындықта прогамма жіберу немесе 3-4 жоғарғы айқындықта
программа жіберу;
2. Коттауға және теледидарлық сигнал берілісіне ортақ шешім табу;
3. Цифрлық желілерде басқа да ақпарат көздерімен интеграциялау;
4. Беріліп жатқан теледидарлық бағдарламаның қауіпсіздігін қамтамасыз
ету және басқа да ақпарат көздеріне рұқсатсыз кіруден сақтау.
Дипломдық жобаның мақсаты цифрлық телекөруді жобалау. Ол мақсатқа
жету үшін келесі жұмыстарды орындау керек:
1. Цифрлық телекөру жүйелерін жобалау;
2. ЦТК жүйе желілеріне бейімделу;
3. Цифрлы видеодабылды құру.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Цифрлы телекөру жүйелерін жобалаудың негізгі кезеңдері
Жаппай хабар тарату жүйелерінің маңызды түрінің бірі- телекөру болып
табылады. Телекөру соншалықты біздің өмірімізге берік кірді, не бары 50 - 60
жыл бұрын адамдар олсыз тұрғанын елестету қиын. Соңғы он жылда телекөру
қарқынды дамып келеді: эфирлықтан жерсеріктік және кабелдік телекөруге, ақ-
қарадан түрлі түсті телекөруге дейін.
Бірақ қазіргі кезде телекөру соңғы 50 жылдағы ұлы өзгеріске ие ол басқа
да көптеген радиотехникалар сияқты цифрлық түрге ауысып жатыр. Цифрлық
телекөрудің негізгі құрылысы мен жобалауын қарастырайық.
1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің моделдері
1.1.1 Цифрлық телекөру жүйелерінің ғаламдық моделі
Цифрлы телекөру жүйелерін заманауи жүйелерде қарастыру ғаламдық
цифрлы телекөру моделдеріне негізделеді:
- Көп программалық телекөрулік хабар тарату;
- Үлкен көлемде цифрлық ақпарат жіберу;
- Интерактивті қызмет көрсету;
- Мультимедиа есептерін шешу және басқа да ақпарат қызметтерін.
Ғаламдық моделге кіретіндер:
- өндіріс кешендері және программа таратқыштары;
- телекөру трактысының құрылыс технологиясы;
- программа жеткізу технологиясы.
Бұдан басқа, цифрлық телекөрудің ғаламдық моделі болжайтыны:
- жиілік ресурстарының қамту аймақтарын жоспарлау;
- электромагнитті үйлесімділіктің халықаралық нормасын сақтау;
- дүниежүзілік біртұтас ТК стандарттарының методологиясын құрастыру.
ЦТК ғаламдық моделінің ядросы ретінде ТК каналымен жіберілетін
мультиплекс немесе цифрлық сигнал жатады. Мультиплекс көпнегізді
виртуалды контейнер рөлін ойнайды, цифрлы дабылдармен бірнеше
теледидарлы тарату бағдарламасын және басқа ақпараттық мультимедиалық
және интерактивті мәліметтерді жүктейді.
Ақпараттық мультиплекстің тұтынушыға жеткізуін ЦТК жеткізуі
жүйелері жасайды. Нақты болғаны, мультиплекстің және жеткізу жүйесінің
қалыбын цифрлық теледидарламаның жүйесінің құрылымын ең ортақ көріністе
анықтайды.
1.1.2 ЦТК жүйесінің функционалдық моделі
Цифрлық телекөру жүйесінің моделінде бірнеше функцияналдық
деңгейлерді бөлуге болады, технологияны және әр деңгейде деректер мен
сигналдармен жұмыс істеу өзгешелігі. 1.1 суретте мысал ретінде ЦТК
жүйесінің алтыдеңгейліктің функцияналдық моделі көрсетілген.
1.1
Сурет -- ЦТК жүйесінің фунционалдық моделі
Бұл моделде студия деңгейінде үш ақпарат көзі көрсетілген: сурет, дыбыс
және мәлімет сигналдары сондай-ақ басқарушы компьютер.
Келесі деңгейде ақпараттың аналогтық түрден цифрлық түрге ауысуы мен
сығуы орындалады.
Транспорт деңгейінде түрлі бастаудың және бағдарлама тасқынының
мультиплекстеуі (бірлестік) транспорт пакеттің біртұтас тасқынына өндіріледі.
Бейімделу жүйелері желіге берілетін ақпаратты және модуляцияны
кодалауды, түрленгіштерді дұрыстайтын құрылғыларды қосады.
Осы моделде біз мынадай радиотехникалық деңгейлерді бөлеміз:
- бастауды кодалау және сығу;
- деректерді және қызметтерді мультиплекстеу;
- физикалық жіберу (қателерден қорғау үшін кодалау, модуляция және
физикалық арналарда жіберу);
- қабылдау және мәліметтерді декодалау.
1.1.3 Желіге бейімделүдің аспектері
ЦТК-дің келесі функционалдық деңгейіне желіге бейімдеушілік жатады
оның ішіне кодалауды түзетүші құрылғы, ақпараттын құрылымының түрленуі
және модуляция кіреді.
ЦТК бейімделудің ішкі жүйесі түзетуші кодалау құрылғысын, берілетін
ақпараттын құрылымының өзгерісін, модуляцияны және қуаттын көбеюін
біріктіре.
Дабыл беріліс арнасымен берілген кезде өшуге, бұрмалануға ұшырайды.
Қабылдау деңгейінде қабылданған мәліметтерді
демодулировать және
декодировать етеді.
1.2 Сурет -- ЦТК желі жүйесіне бейімделу құрылымы
1.1.4 ЦТК жүйесінің ортақ құрылымы
Ең ортақ көріністе өндірістің құрылымдық схемасы және теледидарлық
бағдарламаны тұтыгушыға жеткізуі және деректердің цифрлық түрі 3-ші
суретте көрсетілген. Схемада негізгі ішкі жүйелер көрсетілген, үдерісті жиын,
өңдеу және ақпаратты жүйеде тарату.
1.3 Сурет -- ЦТК жүйесінің ортақ құрылымының сұлбасы
Осы сұлбада контент-провайдеры(КП) маңызды ақпаратты қызмет
көрсету провайдерлеріне (ҚКП)береді, бұл ақпарарты жинақтап тұтынұшыға
жеткізеді.
Сығу және мультиплекстеу жүйесінде бағдарламалар ортақ ағынға сығуы
және мультиплекстеуі жүргізіледі. Мұнда шектеу жүйесінің басқарушы
хабарламалары және әкімшілік жүйелер кіреді, бұл хабар таратуды және
деректердің берілісіндегі жеке абонентті және топтарды қамсыздандырады.
Ш ы ғ ы с ы н д а і ш к і ж ү й е Ішкі жүйенің шығысында транспорттық пакет ағыны
қалыптасады ол тұтынұшыға ақпарат жеткізу контейнері ретінде қызмет етеді...
1.2 ЦТК жүйелерінің архитектурасы
Күрделі жүйенің моделін құрастырған кезде осы жүйені құрайтын
желілердің әрекеттестігін ескеру қажет.
ЦТК жүйесінде сол әрекеттестікті
ақпаратты жеткізуі жүйесі қамсыздандырады.
1.4
Сурет -- Жеткізу жүйесінің құрылымы
Бұнда КПЖ
-
контент-провайдер жүйесі
(ақпарат көздерінің
комплексыкомплекс),
ақпараттық қызметтердің мазмұнды бөлігін
қ а м т а м а с ы з д а н д ы р а д ы обеспечивающего, ПҚЖ - провайдер қызмет жүйесі,
ҚҚЖ - қызметтерді қабылдау жүйелері, А11 - А1 - "эталондық стыктар" деп
аталады.
Жеткізу жүйесін физикалық және желілік деп бөлуге болады.Таратқыш
жүйесі - бұл желілік жүйе, радиотарату желісі және кабельдік желі деп бөлуге
болады.
1.5 Сурет -- ЦТК жеткізу жүйесінің сұрыптамасы
Бұл сұлбада MMDS және LMDS (Multichannel Multipoint Distribution
System и Local Multipoint Distribution System) - Көпарналы көпнүктелі тарату
жүйесі және локальді көпнүктелі тарату жүйесі - шектелген өлшемдегі аймақты
қамтуға арналған тарату радиожелісі. Физикалық жеткізіу құрылғылары -
магниттық және оптикалық дисктарды біз қарастырмаймыз. Желілік жеткізу
жүйесін қарастырамыз.
1.3 Кабельді цифрлық теледидар желесінің жеткізілу жүйесінің
архитектурасы
Кабелді желінің архитектурасында әдетте:
- қызметтің провайдері;
- транспроттық желі желілік ядро;
- үлестіргіш желі;
- ішкіүйлі желі;
- қызметті қабылдаушына ерекшелейді.
1.6 Сурет -- Кабельдік желінің жеткізілу жүйесінің архитектурасы
Желілік ядро кіру желісі арқылы қызмет көрсетуші мен тұтынушының
арасында байланысты қамтамасыз етеді.
Кіру желісі келесі міндеттерді атқарады.
- Соңғы қолданушы мен жүйенің басқа жеткізілу мүшелері арасында
қызмет мен ақпаратты ағындарды жіберу.
- Желіні басқару мен бақылау
- Басқа қызметтің мәліметтерін жіберу.
Кіру желісі кіру түйінінен, үлестіргіш желіден, желінің аяқталу блогынан
тұрады. Үлестіргіш желі әр түрлі топорлогиядан тұруы мүмкін, жіберу ортасы
мен жіберу протоколы. Жіберу ортасы ретінде көбінесе оптоталшықты кабель
қолданады. Үйішілік кабель ретінде көбінесе коаксиальді кабель қолданады.
Кабельді жеткізілуі желесі жақсы энергетикалық қасиетпен және
жеткізілу жүйесінде тосқауылдардың жоқ болуымен сипатталады.
Цифрлық теледидардың жеткізілу жүйесінің радиожелілік архитектурасы
Радиожелілік жеткізілу жүйе құрылысы бойынша бір бағытты және екі
бағытты бола алады.
- Төменгі бағытта жіберушіден тұтынушыға - бұл тұтынушыға ақпарат
жеткізетін үлестіргеш желі
- Жоғарғы бағытта тұтынушыдан жіберушіге интерактивті режим
құрылады бағдарламаларды құру және қалыптастыру, интернетпен бірігу
қызметі,оқу-білім,телемедициналық және басқа қызметтер басты жолда
немесе жекелеген желіде.
Үлестіргіш желінің түрі таралу аймағының керекті өлшемдерімен
анықталады.
- Ең үлкен қамту аймағын бірнеше мың километрге жететін спутниктік
жүйелер қамтамасыз етеді.
- Ортыңғы өлшемдегі аймақты - жүз километрге дейін жететін
жерүстілік тарату жүйесі жатады.
- Кішірек қамту аймағына бірнеше он километр тарату жүйесі жатады -
MMDS.
-
Бірнеше километр өлшемдегі аймаққа - LMDS көп каналды және
көпнүктелі локалды үлестіргіш жүйе
-
Радиожелінің жеткізілу жүйесінің архитектурасы жалпы түрде 1.7
суретте көрсетілген.
1.7 Сурет - Радиожелінің жеткізіліу жүйесінің архитектурасы.
Көрініп тұрғандай радиожелінің жеткізілу жүйесенің архитектурасы
кабельди желінің архитектурасын қайталайды. Осы ой цифрлық теледидар
жүйесінің глобалды моделін байланыстырады - жеткізу тәсілін жаңаландыру.
Үлестіруші радиожелі шектеулі өлшемдегі аймақтарды MMDS және
LMDS жабу үшін арналған және архиектуралары бірдей бір бағытта немес
екібағытты 6 және 7 суреттегідей, бұл жағдайда қамту аймағы 20-50 км MMDS
үшін, 1-10 км LMDS үшін.
1.8 Сурет -- MMDS үлестіруші радиожеленің бірбағытты құрылысы
1.9 Сурет -- LMDS үлестіруші радиожеленің екібағытты құрылысы
Цифрлық теледидар жұйесінде ақпаратты сығу принциптеріне
тоқталмастан бұрын видео және дауыс осы ақпараттардың құрылуыныі
заманауи әдістеріне тоқталамыз.
1.4 Цифрлық видеосигналдың құрылуы
Кез келген физикалық объекттің еке есе кескінделуі немесе пайда болуы
ол- кез келген жазықтыққа түскен проекциясы.
Кескін жазықтық проекциясында жарық немесе түс үлестіруші екі есе
тоқтаусыз I (x,y) функциясымен жүреді.
1.10 Сурет -- Тексерілуші сурет
Кинемотограф тарихынан. Кинода жылжымалы кескін қалай пайда
болатынын естіген боларсызды. Кинолентада көптеген жекелеген кадрлар
орналасқан.Ееген осы кадрларды бірінен соң бірін алмастырсақ, экранда
қозғалыстың тоқтаусыздығы және жүзгіштігі байқалады. Кадрлардың алмасу
жиілігі көздің жекелеген кадрларды байқамауы үшін сәйкестендіріп алынған.
Инерция көмегімен біз жекелеген кадрды жүзгіш қозгалыс деп қабылдап,
кескіндердің алмасқанын байқамаймыз, ол үшін тек кадрларды белгілі бір
жиілікпен өзгерту қажет. Кино үшін 1 секундта 24 кадр болады. Қозғалмалы
кескін немесе видеокескін ол- қозғалыссыз кескіндердің (кадрлардың) кішкене
уақыт интервалы арасындағы дискреттік тізбектілігі, инерциялық күш
қасиетімен адам көзі оны тоқтаусыз қозғалыстағы кескін ретінде көре алады.
1.11 Сурет -- Тоқтаусыз қозғалыстағы кескінді құрайтын қозғалмайтын
кадрлардың тізбектілігі.
Қозғалыстағы кескінді қабылдаудың субъективті сапасы (үзілмеу
дәрежесі) кадрларды ауыстыру жиілігіне байланысты, ауысу жилігі жоғары
болған сайын жақсырақ. Кадрларды ауыстыру жиілігінде секундына 24 кадрдан
асса, кадрлардың ауысуы байқалмайды және қозғалмайтын суреттердің ағыны
тоқтаусыз қозғалыстағы кескін сияқты болады. Егер, кадрда өте үлкен
жылдамдықпен көшетін объект болса, бұндай жиіліктеге кадрдың жаңалануы
жеткіліксіз (бұл объекттің қозғалысы үзіліссіз бола алмайды). Сондықтан
жоғары сапалы динамикалық қозғалатын кескіндерді жіберу үшін кадрлардың
ауысу жиілігі секундына 50-ден аз болмауы керек.
Осы орайда, қозғалатын кескін кадрлардың дискреттік тізбекьілігі ретінде
қаралады. Бұл үзіліссіз кескіннің дискреттіге ауысуына бірінші қадам, бұл-
цифрлық.
Келесі қадам, кадр ішіндегі кескіннің дискерттелуі. Бізге белгілі, үзіліссіз
функция (х,у) х,у координатасының жазықтығының шектеулі спектрімен
дискреттелуі , содан кейін нақты дискреттік есептеумен қалпына келуі мүмкін.
Әр координата бойынша дискреттелу қадамы - Δx и Δy, немесе кескіннің
х, у координатасымен керекті пиксельдерінің саны кескіннің сәйкес келетін
координатамен өзгеру жылдымдығына байланысты немесе рұқсат ету
кеңісітігіне байланысты (кескіндегі минималды детальдардың өлшемдеріне
байланысты). Мұндағы рұқсат вертикаль бойынша керекті тармақты анықтайды
(у координатасы боййынша дискретизация) және горизанталь бойынша тармақ
ішіндегі пиксель санын анықтайды (х координатасы ьойынша дискретизация ).
Егер біз тармақ санаһын горизанталь бойынша пикесль санына көбейтсек,
көрсетілген пиксель саны арқылы рұқсат аламыз. Пиксель көп болған сайын,
кішкене бөлшектерді көре аламыз. 1.12 сурет.
1.1 кестеде видео кескіндерді көрсету үшін қазіргі таңдағы атақты
стандарттар көрсетілген.
1.12 Сурет -- Дискреттелген кескін
1.1 К е с т е -- Видео кескіндерді көрсету стандартары
Кескін дискретизациясы қалай жүреді немесе басқа сөзбен цифрлық кескін
қалай құрылады?
Әдетте бұл, жарықсезгіш матрицаның қолданылуымен іске асады,
объектив көмегімен ПЗС матрицаның кескіні проекцияланады. Сурет 13.
Матрицаның әр элементі - кескін пикселі, бұл деген цифрлық кескінде қанша
пиксель болса,матрицида сонша элемент болу керек.
1.13 Сурет -- Жарық сезгіш матрица
Жарық сезгіш матрица жарықтан келген бөлшектердің объектілерін
қабылдап және жинап, оларды электр зарядына түрлендіреді. Сәйкесінше,
марһтрицаның әр ұяшығынан зарядты санап, біз кескіннің
дискретті есебін аламыз.
I
(xi,yj)
Формат
Вертикаль бойынша белсенде
тармақтардың және горизанталь
бойынша пикселдер саны
Пиксел-дердің
толық саны
Кадрлар-дың
өзгеру жиілігі
кадрсек
Low rate CIF
320 x 240
76800
16
NTSC (480i)
480 x 720
345 600
30
PAL (576i)
576 x 720
414 720
25
HD 720p
720 x 1280
921 600
30
HD 1080
1080 x 1920
2 073 600
2530
2K
1556 x 2048
3 186 688
2448
4K (толық кадр
на 35 -мм
3112 x 4096
12 746 752
60
к5K(1:2)инопленке)
2500 x 5000
12 500 000
60
ПЗС матрицаның құрылысы
ПЗС матрица- пиксель жарықтың кремнилік детекторынан тұратын екі
өлшемді матрица. Пиксель әр күні жарық көзінен келген фотондардыі әсерімен
пайда болған электрондар жинағыш ретінде жұмыс істейді. Экспозиция кезінде
объективтің бекітуімен тұрақтанатын уақытта әр пиксель озіне келіп түскен
жарықтың санына пропорционалды электронмен толады. ПЗС-матрицаның
жұмысы 1.14 суретте көрсетілген.
1.14 Сурет -- ПЗС-матрицаның қүрылысы
Кадрлардың экспозицияның аяқталуымен пиксельдегі электрондармен
толтырылған бағана вертикальды көшу тізіміне алмасады. Бұлар арқылы
зарядтар горизантальды тізімнің ұяшығына түседі және перпендикулярды
бағытта қозғалады. Осыған орай, әр уақыт үшін вертикальды және
горизантальды ауысымның бір таксына сәйкес біз суреттегі I (xi,yj) нүктеге
сәйкес келетін жарықтың қатынасты дәрежедегі жинақталған зарядтың мәнін
ала аламыз.
Цифрлық телевизиялық сигналдың сығылуы
Видеосигнал көлеменінің айтарлықтай азаю
мүмкіндігі ондағы
айтарлықтай артылып қалуларға негізделген.
Видеокескіндерде келесідей артылып қалу түрлері бар:
- кеңістіктік артылып қалу. Мұндағы кескіннің кадрларының ішіндегі
көршілес пикселдердің мәні бір біріне қатты ұқсас. Басқаша айтқанда, көршілес
нүктелердің ашықтығы мен түсі бір-біріне жақын. (кадр ішіндегі артық
қалушылық);
- уақытша артылып қалу. Бұл артылып қалушылық түрі көршілес
видеокескіндегі кадрлардың өте қатты ұқсастығынан тұрады. кадр аралық
артылып қалушылық;
- энтропиялық ықтималдылық
артылып қалушылық. Әр түрлі
жарықтық пен түстерде кездесетін бірдей емес жиіліктерден тұрады;
- психовизуалды артылып қалушылық көздің жарықтық пен түстердің
өзгеруіне әр түрлі сезімталдық білдіруінен және үлкен-кішкене бөлшектерге
деген сезімталдығынан тұрады. Үнемді кодтау үрдісі немесе видеокескіндерді
сығу осы артылып қалушылықтың азаюынан тұрады.
Аналогтық теледидардың пайда болумен қатар, видеокескіндердің
артылып қалушылығын азайту түрлері туралы ойлар ерте кезден белгілі болды.
Бірақ, нақты қадамдар
құрастырушылардың цифрлық теледидардың
принциптарын қолдана бастағанда жасалды және мәләмет жіберудің үлкен
ағындарымен кездесті.
1988 жылы цифрлық видеосигналды сығу әдісі мен қайта қалпына келтіру
әдісіне арналған арнайы сарапшылар тобы құрылды - Moving Pictures Expert
Group (MPEG). Бұл зерттеулер нәтижесінде цифрлық теледидарлық сигналды
сығудың халықаралық стардарты пайда болды, MPEG деген атақ алды.
Видеоны сығу стандарты
1990 жылдың қыркүйек айында MPEG-1-ді 1-2 Мбитсек ішінде
кодтаудың стандарты көрсетілді. 1992 жылдың қаңтар айында MPEG-1 мен
жұмыс аяқталып, MPEG-2 мен жұмыс басталды. Бұл жұмыс мақсатына 3 тен 10
МБитс жылдамдықтан тұратын мәлімет ағыны кірді. Дәл осы уақытта MPEG-3
пен жұмыс басталып кетті.Бүған мәлімет ағыны 20-40 МБитс кірді. Бірақ көп
ұзамай MPEG-2 мен MPEG-3-тің алгоритмдік шешімдері ұқсас екендігі
анықталып, MPEG-2-нің ағынын 40 МБитсек-қа көбейтуге болатындығы
белгілі болды. Соңында MPEG-3 пен жұмыс тоқтатылды. MPEG-2 1995 жылғы
қарай нақты жасалынып бітті.
MPEG-4 басында өте қатты төмен ағындармен жұмыс істеуге арналған
стандарт болып ойлап табылды. Бірақ көп дайындық үрдісі кезінде стандартта
айтарлықтай революциялық өзгерістер болды және төмен ағындармен сығу
бұған біріккен бөлшек болып кіреді, соның ішінде үлкен емес, Бұл форматқа
қазіргі таңда кескіндерді және сөздерді синтездеу, бетті визуализациялау
параметрінің сипаттамалары кіреді.
MPEG-5 пен MPEG-6 құрастыру кезінде өздерінің тиімсіздігін көрсетті,
сондықтан бұлармен жұмыс істеу тоқтатылды. Бұлардың құрылыс туралы
ақпарат жоқтың қасы.
MPEG-7-ді құрастыру 1996 жылдан басталды. Видеоны сығу
алгоритімына бұл стандарттың қатысы MPEG-4 қарағанда аздау.Себебі, бұл
стандарттың негізгі мақсаты ағындарды басқару мен оларды бақылау болып
табылады. MPEC-7 сипаттамалары біздің қарастырғанымыздан шектен шығады.
Осы уақытта тұрмыстық видеоны сығуға арналған Motion-Jpeg және
Motion Jpeg2000 деген форматтар қатар болды.
Бұлардың алгоритмдеріндегі бастауларын және негізгі стандарттарын
қарастырайық.
1.5 Видеосигналдың құрылу алгоритмінің кейбір аспектілері
1. Негізсіз кіру - кез келген кадрды табу мен көрсетуге арналған.Кадрға
кіру нүктесі деп аталатын, бір біріне тәуелсіз сығылатын мәлімет ағынымен
қатамасыз етіледі. Негізсіз кадрдың іхделу уақыты (12) секундтан аспуы керек.
2. Алдыға артқа тез іздеу - бірінен соң бірі келетін кадрларды тез
көрсетуге арналған. Ағындағы қосымша ақпаратты талап етеді.
4. Фильмнің кадрларын кері бағытта көрсету. Аз қталап етіледі, бірақ бұл
талапты орындау сығу дәрежесін тез азайтуы мүмкін.
5. Аудио-визуалды синхрондау - өте қатаң талап. Мұндағы ақпарат аудио
мен видео жолдардың синхронды түрде болуы үшін қажет.Бұл жағдайда фильм
көлемі едәуір ұлғайады. Видеожүйе үшін бұл егер керекті уақытта бір кадрды
көрсете алмасақ, онда одан кейінгі кадрды дұрыстап көрсетуіміз керек. Егер
фильмді дауыссыз көрсетсек, онда шамалы немесе тез көрсетілімді рұқсат ете
аламыз. Бірақ, видеосистема дауыспен үлгермейтін фильді көру өте қиын.
6. Қателіктерге қарсы тұрақтылық - бұл талап көп каналда қателіктердің
болуымен түсіндіріледі. Бөгеттермен бұзылған кескін тез қалпына келу керек.
Бұл талап ағындағы тәуелсіз кадрлардың коп санымен қанағаттанады. Бірақ, бұл
жағдайда сығылу дәрежесі азаяды, себебі экранда 2-3секунд бойы 50-75 кадр
бір кескін тұруы мүмкін, бірақ біз ағынды тәуелсіз кадрлармен толтыруымыз
керек.
7. Кодтаудекодрлау уақыты. Кодтау және декодрлау жүйесінің
аппараттық бөлімінің қиындығын жжәне тез әсер етуін анықтайды.
8. Өзгерту. Өзгерту ұғымына барлық кадрларды тәуелсіз жазылғандай етіп
өзгерту мүмкіндігін айтады. Масштабтылық- стандарты емес терезеде видеоны
қарау оңайлығы.
9. Аппарттық қолданудың кішкене бағасы. Сығуды құрастыру кезінде
оның соңғы бағасы бағаланып, ескерілу керек. Егер бағасы үлкен болса,
халықаралық стандарттау алгоритм кезінде де, құрастырушылар өздерінің
бәсекелес алгоритм мен шешімдерін ұсынады.
1.6 DVB-N жерүстілік цифрлық телевидениенің жүйесі
Жерүстілік ТД қамту жүйесі DVB-T цифрлық ТД сигналдарының
транспорттық MPEG-2 мультиплексорының шығуында 8 МГц стандартты
жерүстілік радиоканал қамту аймағында сипатталатын техникалық амалдардың
кешені. Стандарттың сипаттауында ЦТД-ның әр түрлі жүйелеріне арналған
транспорттық мультиплексордың жалпы түрі бар. 15 суретте DVB-T-ның
функционалды схемасы көрсетілген.
1.15 сурет -- DVB-T жүйесінің функционалды схемасы
Кодтау көзі жүйесінің шығысынан және мультиплексорлау ( видео, аудио
және мәлімет ағынын біріктіру) кезінде ЦТД-ға бір ЦТД-дан әр түрлі
приоритеттері бар 2 ағын құрайтын және транспорттық ағынды бөлетін мәлімет
түседі. Ағынды бөлу және олардың тәуелсіз кодталуы әр түрлі шарттар кезінде
сигнал қабылдау мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Сигналдың жақсы дәрежесінде
және таралуының жақсы шарттары кезінде қабылдаушы бір мәлімет ағынын
жоғары сығу сапасымен декодрлейді. Шумды-сигналды
шарт кезінде
қабылдаушы басқа сығу сапасы төмен ағынды декодрлеуге кіріседі, бұл
жағдайда қабылдау мүмкіндігі сақталады.
Каскадты кодтау
Сығудың өте үлкен дәрежесімен ағырдарды жіберетін замануи цифрлық
теледидар жүйесі байланыс арнасындағы қателіктерге сезімталдығы жоғары.
Сондықтан жүйеде кодтық сақтауға өте қатаң талаптар бар бөгеттерге қарсы
кодтаудың тиімділігі
Бірлік және дестелік қателіктерді жоғары қабілеттілікпен жөндеуді
каскадты кодтар және Форни коды иеленеді.
Каскадты код әр түрлі сипаттағы қателіктерді өзгертуге арналңан 2 ар
түрлі кезектес кодерлардан тұрады.
1.16 Сурет -- Каскадты кодтаудың принципі
Кодтаудыңдекодрлеудің 2 дәрежесі каскадты кодта сыртқы кодтау және
ішкі кодтаудекодрлеу деп аталады. Ішкі кодтау мен сыртқы кодтаудың
қосындысы үлкейтілген кодер немесе суперклодер деп аталады.
Егер сыртқы кодер r=kn жылдамдықпен жұмыс істесе, n- кодтық
кезектіліктің ұзындығы, k- ақпараттық кезектіліктің ұзындығы, және nk, ішкі
кодер R=KN жылдамдықпен жұмыс істесе, каскадты кодтың кодтық
жалдамдығы R*=Rr, ал каскадты кодтың ұзындығы ішкі және сыртқы кодтың
көбейтігдісіне тең N*=Nn.
Бізге белгілі, код ұзын болған сайын оның түзетушілік қабілеті жоғары
болады. Бірак қиындауы сондай кодтың декодрленуі. Каскадты код үшін оның
ұзындығы ондағы кодтардың үзындықтарыныі көбейтіндісіне тең. N*=Nn, онда
декодер қиындығы осы кодтардың ұзындығының сомасына пропоционал.
Мұндағы, каскадты кодтаудың басты артықшылығы - салыстырмалы жай
декодерлеу кезінде үлкен түзетушілік қабілетін алуы.
Жай және каскадты кодтау кезінде параметрлерінің оптимизацияоануы әр
түрлі сипаттамалардан шығады.
Жай кодтау кезінде декодер ауқымды диапазонда жұмыс істейді, нөлдік
практикалық қате ықтималдығы сигналшудың жақсв ара қатынасындаы Pош
= 10-6 - Pош = 10-8, жеткілікті жоғары - Pош = 10-1 - Pош = 10-2 , нашар
бөгеуілді шарттарда.
Практикада декодерді өте қиындатпау үшін, одан көп қателерді түзетуді
талап етпейді және қабылдаудың жақсы шарттарына ыңғайланады. Онда
қабылдаудың нашар шарттарында декодер көптеген түзетілмеген қателіктерді
жіберуді бастайды.
Каскадты кодтау кезінде қателігі бар байланыс арнасына жақын ішкі
кодердекодерді салыстырмалы түрде көп қателікпен жұмыс істеу үшін
таңдайды немесе олардың санын кішкене болса да азайту үшін. Осының
әсерінен мәліметтердің аз қателіктерімен жұмыс істейтін сыртқы декодердің
жұмысы оңайлайды және олардың бәрін түзей алады. Нәтижесінде
декодеркодердің осындай түрі қателіктерді олардың ықтималдығымен
ауқымды диапазонда шешеді.
Бұдан басқа, кодердекодердің каскадты структурасы функционалды
түйіндердің бөлігін эфирлі, спутникті, кабельді жүйелер үшін жаңартуға
мүмкіндік береді. Бұл тарату жүйелеріне ортақ нәрсе мәліметті өңдеу үрдісі
кодтаудың сыртқы жүйесімен жүзеге асады, ал модуляция мен тарату ортасына
тәуелді мәліметті қосымша өңдеу кодтаудың ішкі жүйесімен жүзеге асады.
Бұндай жаңыру экономикалық жағынан жақсы және енгізу уақытын азайтады.
Бұндай жағдайда цифрлық эфирлі тарату аппаратурын құрастыру үшін
спутниктік жүйеге және кабельді цифрлік таратуға арналған технологиялар
және арнайы интегралды схемалар қолдануға болады.
Сыртқы кодтау ретінде DVB-T жүйесінде Рид-Соломон циклдық коды
бар блогты кодтау (екілік емес) ұзындығы 204 символдан тұратын кодты
сөздегі сегіз символды қателікті түзей алатын минималды кодтау қашықтығы
dmin = 17 блогты кодтау алынған. Екілік емес кодтаудың символы ретінде
ұзындығы 8 бит болатын (бір байт) вектор алынады. Бұл жағдайда бұл екілік
емес 256-лық код. Осыған сәйкес кодтаудекодерлеу бойынша барлық әрекеттер
екілік емес 256-лық кезектілікпен жүзеге асады. Осыған қарамастан біз
қарастырған кодтаудекодрлеудің ережелері мен принциптері қалады.
Түзейтін жақсы кодтау іздеу кезінде, теориялық және тәжірибелік зерттеу
кезінде олардың түзету қабілеттігі қателікпен болатын арнаның стандартты
моделі ретінде аддитивті ақ гаусты шу-АБГШ қолданады. Дестенің әсер ету
уақытындағы қателік ықтималдығы орташа ұзақ уақытты қателік
ықтималдығынан өсіп кетеді.Нәтижесінде декодер қателік түзетуді қамтамасыз
ете алмайды.
Дестедегі қателіктермен күресу үшін цифрлық байланыс жүйесінде
араластыруды қолданады.
Көшіру үрдісі кодталған символдарды кезектілікпен жіберместен бұрын
және декодерлеу үрдісі алдындағы үрдісі.Нәтижесінде, дестелік қателіктер
декодер кірісіндегі жалғыз қателіктерге айналады.
Араластырғыштар периодты және кездейсоқ болады. Кездейсоқ
араластырғыштар символдарды кездейсоқ тәртіппен орналастырады және
олардың қасиетттері жақсы. Бірақ қолданыста олар периодты араластырғыштан
әлдеқайда қиын.
Периодты аралыстыруда ағында мәліметтер белгілі бір тәртәппен болады.
Жүйелі аралыстырғыштар блогты және свертті болады.
Блогты араластыру кезінде мәліметтер белгілі матрицаға тармаққа
жазылады, содан кейін бағана бойынша саналады. Нәтижесінде, көршілес
тармақтағы символдар бір бірімен тармақ ұзындығы бойынша таралады.
Декодерленбестен бұрын мәліметтер дәл осылай тармаққа жазылады.
Нәтижесінде, олардың жүру тәртібі қалпына келеді, бірақ арнадаңы дестелік
қателер тармақ ұзындығымен таралған жалғыз қателерге айналады.
ЦТК жүйесінде ең көп тараған свертті араластырғыштар. Схемасы 17
суретте көрсетілген
1.17 Сурет -- Свертті араластырғыш
Бұндай араластырғыштар араластыру тереңдігімен сипатталады І, ол
араластыру бұтағынының санымен анықталады. Қазіргі жағдайда І=12.
Араластырғыштың әр бұтаңы - әр түрлі ұзындықтаңы қозғалтқыш регистр, ол
мәліметті регистрдің бойында ұстап тұрады. Нәтижесінде, каналдың кірісіндегі
мәліметтер көлеміне таралады,ол аралатыру тереңдігіне тең болады.
Қайтараластырғышта тосқауылдар керісінше орналасқан. Коммутатордың
синхронды жұмысында араластырғыш пен қайтааралыстырғыштың шығысында
мәліметтердің кезектілігі тұрақты тосқауылмен орнына келеді. Ондағы
аралыстыру тереңдігі I=12. Сверттік араластырғышқайтараластырғыш сыртқы
кодтау үрдісі кезінде қолданады және биттарға емес сыртқы кодтың сегізбитті
символдарына қолданады.
Кодердекодер ретінде DVB-T жүйесінде жай ғана сверттік кодтау
қолданылады. Ол жұмсақ декодерлеу Витерби бойынша, ол түзетілмеген
қателіктердің көлемі Pош = 10-2 - Pош = 10-1ықтималдылығынан сыртқы
декодердің жақсы жұмыс істеуі үшін Pош = 10-5 - Pош = 10-4 азайтады.
Жоғарыда айтып өтілген унификацияның себептері бойынша DVB-T ғы
ішкі кодтау сұлбасы , DVB-S серіктік телеарна жүйесі секілді болып келеді.
Алайда бұл техникалық көзқарас тұрғысынан оптималды шешім болмады,
себебі DVB-T және DVB-S модуляция әдістерінде айырмашылықтар
байқалады.
Ішкі кодерде берілген мәліметтер екілік сверттік код түрінде кодталады.
1.18 Сурет -- Жады ұзындығы m = 6 және жылдамдығы R=12 тең
сверттік код құрылымы
Бұл кодер үшін кодтың әнегізгі жылдамдығы R=12 құрайды (бір кіріс
символына екі шығыс тура келеді). Мұндай жылдамдық кезінде ішкі
кодердекодердың максималды түзеткіш қабілеті қамтамасыз етіледі. Бірақ
мұнда кодердың шығысындағы биттер ағымы кірісімен салыстырғанда екі есе
көп болып келеді.
Кодтың мұндай үлкен түзеткіш қабілетінің қажет болмайтын жағдайларда(
егер ЦТВ жүйесі шағым жабындылар зонасына қызмет көрсетіп жатса немесе
антеналық мачта жоғарыда және жабындау зонасында көлеңкеленген аймақтар
болмаған жағдайда және т.б) ішкі кодтың артықтығы азаю мүмкін (түзету
қабілетінін азаю есебінен), ал кодтық жылдамдық R= 23, 34, 56 және типті 7
8 дейін жоғарылайды. Бұл жүйемен орын алған жиілік жолағын тарылтады ,
немесе жолақтарды сақтау кезінде беру сапасын жоғарылатады.
Ішкі ауыстарғыштың құрылымдық сұлбасы, ЦТК берілулері үшін қандай
модуляция түрін қолдануына байланысты болады
модуляцияның әртүрлі түрлерін қолдану мүмкін).
(DVB жүйесінде
Ішкі ауыстырғыштың
құрылымдық сұлбасы ЦТК берілу кезінде
модуляцияның қандай түрін қолданғанына тәуелді болады(DVB жүйесінде
модуляцияның бірнеше түрін қолдану мүмкін). Ішкі кодердағы ауыстыру
шарасы енді биттердің ағымының үстінен орындалады және айтарлыұтай
күрделі алгоритмнан тұрады.Мұнда бұл өте маңызды, себебі дәл осы
суперканалда (ішкі кодерлеудекодерлеу блогында) қателіктер пакеті
туындайды. 1.17 суретте әртүрлі басымдылық және алғашқы модуляциядағы
64-QAM
екі мәліметтер ағымымен жұмыс жасайтын айтарлықтай күрделі
араластырғыштың құрылымдық сұлбасы келтірілген.
1.19 Сурет -- DVB-T жүйесінің ішкі ауыстырғыштың құрылымдық
сұлбасы
Цифрлық теледидардың кабельдік (DVB-C) және спутникті (DVB-S)
жүйелерінде желіге адаптацияланудың ішкі жүйелері
Айтылып өткендей, ЦТД жүйелерінің желілеріне адаптацияланудың ішкі
жүйесі кодтауды дұрыстайтын, жіберілетін мәліметтердің құрылымын
түрлендіретін және модуляциялайтын құрылғыларды біріктіреді. Және осы ішкі
жүйе құрылымының түрі жіберілетін арнаның сипаттамасымен анықталады.
Осы ішкі жүйенің спутниктік жүйеге және кабельдік теледидар үшін негізгі
айырмашылықтарын қарастырып өтейік.
DVB-S жүйесі
Спутникті ТД тарату (SAT) жердің кез келген нүктесіне жоғары сапалы
сигналды жылдам әрі сенімді жіберетін әдіс болған және солай болып қала
береді. Жердің барлық жасанды таратқыш серіктері (ЖТС) геостационарлы
орбитада орналасады - экватор жазықтығында ~36000 км биіктіктегі дөңгелек
орбитада. ГО орналаса отырып, Жер қабатына қатысты спутник қозғалыссыз,
өйткені ол Жер айналатын бұрыштық жылдамдықпен айналады.
Геостационарлы ЖТС көріну аймағы - Жер қабатының үштен бір бөлігі.
SAT таратуға радиожиіліктік спектрдің арнайы аумақтары толқындардың
сантиметрлік диапазонында берілген. Онда ЖТС қуаты ағынының жоғары
тығыздылығы болады. 11,7 ... 12,5 ГГц жиіліктері бар аймақтар көбірек
игерілген.
Спутникті тарату ерекшелігі спутникті ретранслятордың энергетикалық
потенциалының шектелгендігі болып табылады. Бұның арқасында SAT
таратуында қабылдағыш кірісіндегі минималды қатынаста жұмыс істейтін
шусигналды өңдеу әдістері қолданылады. Көбінесе, қуатты каскадты бөгеуілге
қарсы тұратын кодтау және көп емес еселіктермен (мысалы, жоғары
жалдамдықты 16 QAM орнына QPSK)
модуляциялауға тура келеді. DVB-S
спутникті тарату стандарты DVB Project европалық бірлестігімен жасалынған.
Ол үй қабылдағыш-декодерлерге тікелей қабылдаумен SAT қызметтерінің
(10,7...12,75 ГГц) радиотаратушы және белгіленген жиіліктік диапазонында
ТВЖ немесе ТВ таратудың көп бағдарламалы қызметтерін жеткізу үшін
арналған, сондай ақ ол SAT жүйесіне коллективті ТД антеннасымен қосылған
SMATV (Satellite Master Antenna ТВ) және кабельды ТД жүйесі.
Қазіргі уақытта барлық практикалық цифрлық SAT ТД тарату барлық бес
континетке DVB-S стандарты бойынша жүзеге асырылады.
DVB-S жүйесі спутникті арна сипаттамалары бар транспортты
мультиплексор MPEG-2 шығысында цифрлық ағынды біріктіруді қамтамасыз
етеін функционалдық блок. DVB-S таратушы бөлігінің құрылымдық сұлбасы
суретте келтірілген.
1.20 Сурет -- DVB-S таратушы бөлігінің құрылымдық сұлбасы
DVB-Т жүйесімен айтарлықтай ұқсастықтар бар, бірақ кейбір
ерекшеліктер де бар. Оның арнаға адаптациясы үшін мәліметтер ағынының
келесідей түрлендірулер орындалады:
- Спектрді түзеу үшін рандомизациялау;
- Рида - Соломон блоктық кодымен сыртқы кодтау және оратылған орын
ауыстыру;
- 12
жылдамдығынан 78 жылдамдығына дейін реттелетін екілік
оратылған кодты қолданумен сыртқы кодтау;
- модуляция.
Спутниктік жүйелер үшін, айтылып кеткендей, энергетика бойынша
шектеулер бар (ретрансляторға дейінгі үлкен қашықтыққа және
ретранслятормен шағылысатын қуатқа шектеуге байланысты). Сондықтан
жүйеде қайта кодтау қателігінің минималды ықтималдығын қамтамасыз ететін
Витерби бойынша ұайта жұмсақ кодтауға сәйкес екілік оралған код және Рида-
соломон коды негізінде каскадты кодтаумен бірге энергетикалық тиімді
квадратты фазалық манипуляция QPSK қолданылады.
Ішкі кодердекодерде DVB-T-ғыдай 12 ден 78 ге дейінгі аралықтағы
жылдамдықты таңдауға мүмкіндігі бар. Нәтижесінде сағатына бірден көп емес
дұрысталмаған қателік кепілденіледі, MPEG-2 декодер кірісіндегі қателіктер
ықтималдығының =10-10 - Pош = 10-11 жуық шамасына эквивалентті.
Назар аударыңыз, DVB-S сұлбасында ішкі алмастырғыш жоқ. Бұл
бөгеттердің спутникті арналарда әсер ететін статистикалық сипаттамасымен
сипатталған (ақ шудың басқа бөгет түрлерін жаулап алуы, соның ішінде
дестенің қателігіне алып келетін импульсты бөгеттер және сигналдың қатып
қалулары). DVB-S толығырақ сұлбасы 21 суретте келтірілген.
1.21 Сурет - DVB-S жүйесінің құрылымдық сұлбасы
DVB-T, DVB-S және DVB-C жүйелерінде қолданылатын модуляция
сипаттамалары және әдістерін бірге және кейінірек қарастырамыз.
DVB-C жүйесі
Кабельді ТД жүйесі деп сигналдарды тарату және коаксиалды және
оптоталшықты байланыс сызықтарын қолданатын мәліметтерді тарату жүйесін
айтамыз. Кабельды ТД заманауи жүйелерінде жіберу жолдары, созылыңқы
қиындылар бас бекеттен талшықты - оптикалық сызық түрінде орындалған, ал
үйге жеткізу және үй ішілік бөлу коаксиалды кабель көмегімен орындалған
кезде гибридті талшықты-коаксиалды сұлба бойынша құрастырылады.
DVB-C
жүйесінің құрылымы DVB-S спутникті жүйесінің құрылымымен максималды
үйлеседі. Негізгі айрмашылығы 16-дан 256-ға дейінгі жоғары жылдамдықты M-
QAM
модуляция таңдауда және бөгетке тұрақты кодтау дәрежесінің
төмендетуінде. 22 суретте DVB-C жүйесінің құрылымдық сұлбас келтірілген.
1.22 Сурет - DVB-C жүйесінің құрылымдық сұлбасы
Жүйенің
кіріс сигналы, басқа да стандарттарға арналғандай, MPEG-2 транспортты ағыны
болып есептеледі, ол жергідікті бағдарламалық көздерден немесе провайдердің
технологиялық сызықтары бойынша спутникті сызықтан алынады.
Басқа да DVB жүйелері сияқты мәліметтер Рида-Соломон кодымен
кодталады, және дестелік қателікті жою үшін оратылған қайта алмастыруға
ұшырайды. Содан кейін мәліметтер Рида-Соломон кодымен кодтау үрдісіндегі
байттық құрылыммен түрленеді, қолданылатын модуляцияның мәніне сәйкес
келетін ұзындығы 4-тен 8 бит одан да қысқа кезектілікпен - кортеж болады (16-
QAM үшін - 4 бит, 64-QAM үшін - 6 бит, 256-QAM үшін - 8 бит).
DVB-C жүйесінің ерекшелігі болып ішкі кодтау мен қайта кодтаудың,
алмастыруменқайта алмастырудың болмауы болып табылады. Бұл дестелік
қателіктерді құратын кабельдік желі бөгеттерінің болмауымен және
байланыстың жақсы энергетикалық сызығының болуымен сипатталды.
Кабельдік желімен тарату шарттары үшін Рида-Соломон кодтауының өзі
айтарлықтай жеткілікті.
Жүйенің дифференциалды кодердекодер және қалыптастырушы сүзгі
сияқты элементтері сондай ақ кабельдік желі қасиеттерімен сипатталады.
Дифференциалды кодтау кабельды желіге тұтынушының қосуөшіру
кезінде болатын тасушы сигнал фазасының секіруіне сезімтал емес.
Қалыптастырушы сүзгі негізгі жолақта модуляция кезінде фазалық
манипуляциялық сигналды сипаттайтын жолақтық емес шағылысуды
төмендетеді. Кабельды желілерде төмен өшулігі және арнадағы шулардың
төмен дәрежесі және жолақ сыртындағы сигналдар желідегі шудың дәрежесінен
әлдеқайда жоғары дәрежеде болуы мүмкін болғандықтан осыны жасау қажет.
DVB-T, DVB-S және DVB-C жүйелері өте қатты ұқсас, себебі, бір
жүйеден екінші жүйеге көшуді жеңіл қабыстырады,кейбір жағдайларда бір
жүйенің құрылғысының бір бөлігін басқасын өңдеу үшін қолданады.
1.7 Цифрлы ТД жүйелеріндегі модуляциялау әдістері
Цифрлы байланыс жүйелерінде модуляция әдістері негізгі рөлді атқарады.
Өзінің негізгі функциясымен қатар - жіберілетін цифрлық символдарды
сигналдарға түрлендіру, модуляция үрдісі сигналды байланыс арнасы
сипаттамаларымен сәйкестендірудің негізгі құраушысы болып табылады.
Цифрлы ТД жүйелерінде қандай да бір модуляция түрін таңдау еркіндігі
бірқатар факторлармен шектеледі.
Солардың біріне цифрлық тарату үшін бар жиіліктік жоспарларды, яғни
белгіленген жиіліктерді және тарату жолағын қолдану қажеттілігі болып
табылады.
Қазіргі уақытта теледидарлық тарату үшін әр түрлі елдерде 6,7,8 МГц
жолақтары қолданылады. Ал ЦТД жүйелерінде таралтылуы керек цифрлық
ағын әдетте 20Мбитс-тан бастап және одан жоғары болады. Яғни мәліметтерді
таратудың салыстырмалы жылдамдығы, яғни 1 Гц жолақта секундына
жіберілетін биттер саны 6 МГц жолағы үшін 4 (битс∙Гц) бастап, ал 7-8 МГц
үшін 3 (битс∙Гц) дейін құрауы қажет. Басқаша айтқанда, 1 МГЦ жолақта 3-4
МБитс-қа дейін мәліметтер ағынын жіберу қажет. Цифрлық модуляцияның ең
қарапайым түрі - шамамен 1 (битс∙Гц) спектрлік тиімділігі, яғни 1МГц жолақта
1МБитс көп емес мәліметтер ағынын жіберуге мүмкіндік беретін екілік АМн,
ЧМн и ФМн.
Осылайша, ЦТД жүйелерінде цифрлық модуляцияның басқа тиімдірек
спектраольді әдістері қолданылу қажет.
ЦТД жүйесінде модуляция әдісін таңдауды анықтайтын екінші маңызды
фактор болып арна энергетикасы болып табылады.
Желідегі сигналдың өшуі минималды болатын скабельді тарату
жүйелерінде, сигналшуға қатысты мәселелер жоқтың қасы. Сондықтан да,
бөгеттұрақтылығы жоғары емес өте жоғары спектральды тиімділігі бар
модуляция әдістері қолданылуы мүмкін.
Спутникті тарату
(DVB-S) жүйелерінде, керісінше, спутник-жер
(ұзақтылығы шамамен 40000 км), жолында сигналдың өте жоғары өшулігіне
байланысты, модуляцияның бөгеуіл тұрақты әдістерін қолдану қажет. Бірақ
әдетте олардың спектральді тиімділігі үлкен емес.
Жерүстілік ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz