Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek1 Videotechnikai alapismeretek Csiszár János.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek1 Videotechnikai alapismeretek Csiszár János."— Előadás másolata:

1 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek1 Videotechnikai alapismeretek Csiszár János

2 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 2 A fekete-fehér és a színes videojel  Miről fogunk beszélgetni? 1)Állókép felbontása sorokra 2)Sorok száma, képpontok száma – sávszélesség 3)Váltott soros képfelbontás 4)Képfelvétel és –visszaadás 5)Összetett videojel - szinkron és képtartalom 6)Videojel időképe és spektruma 7)TV-jelek közvetítése, modulációs eljárások 8)NTSC, PAL, SECAM színes televízió rendszer 9)HDTV 10) A videojelek digitalizálása 11) A digitális videojel adatsebessége, sávszélessége, QAM 12) A transport stream felépítése 13) OFDM moduláció

3 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 3 Állókép felbontása sorokra  Egy álló képet sorokra bontva, a sorok világosság tartalmát feszültséggé alakítva, a sorokat időben egymás után közvetítve tudunk elektromos hálózaton képi információt közvetíteni  A vevő oldalon ugyanolyan időzítés szerint kell a sorokat „összerakni”, ahogy a kép elektromos jelekre való felbontását végeztük  A feszültség információknak világosság információk felelnek meg a vételi oldalon  Sor és képszinkronizáló jelek szükségesek, a helyes időzítéshez

4 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 4 A közvetítendő sorok száma  20 fok látószög függőleges irányban, 2 szögperc felbontással 600 sor  4:3 oldalarány (mozi)800 oszlop  Nem érzékelhető villogás, ha a képek száma másodpercenként legalább 50-60, fúziós frekvencia (mozi 48Hz = 2 x 24 kocka)  Kb. száz fényesség árnyalatnál többet nem tudunk megkülönböztetni (a képet ennyi szürkeárnyalatnál már jónak mondjuk)  A színekre nézve mind látószögben, mind árnyalatban átlagosan ötször kisebb az érzékenységünk (10’ és 20 árnyalat) Állókép: Képpontok száma:600x800=480.000 db Egy sorban 400 fekete fehér átmenet (legjobb kép) Mozgókép, 25 F/s: Max frekvencia: 400átm.x600sorx25kép/s=6 MHz

5 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 5 Váltott soros képfelbontás-rajzolás  A mozgókép már jó minőségű 25 kép/s esetén, de villog!  50 kép/sec kellene, de ekkor dupla sávszélesség! (Fúziós frekvencia)  Megoldás: másodpercenként 50 félkép, vagyis fele sorfelbontású kép, de kétszer olyan sebességgel, ezzel becsapjuk a látásunkat!  Páratlan sorszám: annakidején így tudták jól szinkronizálni a félkép váltást!  A világon bármilyen sorszámú szabvány, mind páratlan soros! Váltott soros:interlaced Progresszív:non interlaced

6 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 6 Képfelvétel (optikai-elektromos átalakítás)  Korábban: vákuumcsöves megoldások: Ikonoszkóp, Ortikon, Vidikon…..  Ma: félvezetős:CCD, CMOS („p” típusú félvezető átmenet, fény hatására töltés alakul ki, annyi pixel, ahány képpont világosság értékét kell átalakítani elektromos feszültséggé, „töltéskép” a félvezető eszköz pixelein)  CCD: (Charge Coupled Device) a félvezetőben a potenciálgát csökkentésével-növelésével az egyes pixeleken felhalmozódott töltést „kiléptetjük” a félvezetőről.  A léptető feszültség egy háromfázisú jel, mely az egymás mellett elhelyezkedő töltéstárolók potenciálgátját vezérli úgy, hogy a töltések egy irányba „gördülnek”.  A töltések kiléptetése szerint két típus létezik:  Line transzfer CCD: minden aktív fényérzékelő félvezető mellett található egy azonos felépítésű, de fényre nem érzékeny „tárolóelem”. A vezérlő órajel hatására minden aktív oszlop töltése eggyel oldalra lép, a töltéskép az átmeneti tárolóba kerül, ahonnan függőlegesen léptetve, egy sor töltése a vízszintes átmeneti tárolóba lép. Innen oldalra kiléptetve kapjuk meg egymás után egy sor pixeljeinek töltését.

7 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 7 Line transfer CCD Előnye: gyors működés Hátránya: a félvezető felület fele nem aktív, a felület egységre eső Pixel szám kisebb!

8 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 8 Frame transfer CCD  Frame transfer CCD: a kialakult töltésképet egy, az optikailag érzékeny terület melletti tárolóba léptetik, innen az ismert módszer szerint léptetik ki a megvilágítással arányos töltéseket. Előnye: a teljes felület fényérzékelő Hátránya: kisebb sebességű, mint a line transfer CCD

9 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 9 Színes kép létrehozása CCD-vel  A CCD csak világosságjelet érzékel, színes kép létrehozásához R, G, B színszűrőkön keresztül jut a CCD-re a fény.  Több megoldás létezik: Színszűrő, a CCD előtt: az emberi szem érzékenysége miatt két zöld szűrő egy pixelen „Foveon”: a CCD rétegek egymás alatt helyezkednek el, színszűrőt képezve Prizmával elő- állított RGB, külön – külön CCD, profi megoldás

10 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 10 A CCD a valóságban  Az alapelv, és ahogy kinéz…

11 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 11 CMOS képátalakító  Az átalakító a fényenergiát töltéssé hasonlóan alakítja át, mint a CCD képbontó, a töltések kinyerésének módjában van különbség a kettő között.  A CMOS átalakítónál minden pixelhez integráltak egy erősítőt és egy kapcsoló áramkört, amelynek oszlop-sor vezérlő impulzusával minden pixel töltése külön-külön kinyerhető Az erősítőhöz gyakran integrálnak A/D konvertert, így a jel digitális formában jelenik meg a buszon Előnye: kis fogyasztás,olcsó gyártás Hátránya:zajos, lassabb mint a CCD

12 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 12 Képmegjelenítés (elektromos-optikai átal.)  CRT (Cathode Ray Tube): szabad elektronok „gyártása”, fókuszálás, gyorsítás, eltérítés, a becsapódó elektron az elektro lumineszcens anyag típusától függően generál fehér, piros, zöld, kék fényt.  Fekete-fehér CRT: ezüsttel aktivált cinkoxid a luminofor anyag, „fehér” fény  Színes CRT: minden képpontot három különböző (R,G,B) színű fénypont hoz létre, a három elektronágyúból kiinduló elektronsugár intenzitását külön-külön vezérelve jön létre a színes kép.  Fekete-fehér CRT Delta és in-line színes CRT Elektronágyú

13 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 13 Képmegjelenítés (elektromos-optikai átal.)  LCD: Liquid Crystal DisplayHáttérvilágítás, polárszűrő1, LC, polárszűrő2 Display A LC-ra adott feszültséggel arányosan változtatja a polarizáció szögét, a feszült- ség növelésével egyre több fény jut át a kimeneti (2) polárszűrőn. Színes LCD: minden képpontot három (RGB) LCD egység alkot, az egyes LCD-k előtt színszűrő van (fehér fény)

14 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 14 Képmegjelenítés (elektromos-optikai átal.)  PDP (Plasma Display Panel): A PDP alapelve megegyezik a CRT alapelvével, ugyanúgy egy speciális luminofor anyagot gerjesztünk, amelynek hatására az fényt bocsát ki. A CRT esetében a gerjesztő energiát egy elektronsugár adja, míg a PDP-nél egy gázkisülésből származó elektromágneses energia. A PDP-t ugyanúgy RGB szubpixelek alkotják, mint a CRT vagy az LCD esetében, e három alapszínből keveri ki szemünk az illető képpont színét. A PDP elemi celláiban a gázkeverék vagy be van gyújtva, vagy nem, emiatt a különböző fényességű pontokat csak a begyújtás időtartamával lehet szabályozni.

15 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 15 Képmegjelenítés (elektromos-optikai átal.)  Az OLED kijelző (Organic Light Emitting Diodes)  Ezen kijelzők alapanyaga egy szerves anyag, mely elektromos potenciál különbség hatására fényt bocsájt ki, ugyanis a negatív és pozitív töltéshordozók találkozásakor a felszabaduló energia fénnyé alakul.  Az OLED kijelzőnél is RGB szubpixelek adják a színes képinformációt, mint az LCD vagy PDP esetében, ezek egyedi elektromos vezérlésével hozható létre a színes kép.

16 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 16 FF TV jel az idő és frekvencia tart.-ban  Mozgókép továbbítás: a kép sorokra bontása, egy kép kb. 600 sor, 25 kép/s, a sorok és képek végén szinkronjel a vevőben való visszaállításhoz!  Hang: frekvencia modulációval TV adók elhelyezkedése a frekvenciasávban Egy sor az időtartományban

17 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 17 HDTV A HDTV (High Definition TV) rendszerének kialakulása két okra vezethető vissza:  Az SDTV (Standard Definition TV) gyártók félelme a piac telítődésétől, ez a tény új utakra vezérelte őket  A TV szeretett volna konkurenciája lenni a filmnek, a régi versenytársnak E két motivációból indult ki a HDTV műszaki tartalmának megfogalmazása:  a függőleges felbontás legyen kb. kétszer nagyobb, mint az SDTV-nél  a képfrekvencia legyen minimum 50 Hz (progresszív)  a kép oldalaránya legyen 16:9, igazodva az emberi látás térszögéhez  a világosság és színinformációkat egymástól elválasztva kell közvetíteni, (komponens átvitel)  a hangrendszer legyen a legkorszerűbb., 5.1

18 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 18 HDTV „történelem”  Mihez képest HDTV?  1925. Nipkow-tárcsás átvitel, 30 sor, 12,5 kép/mp  Később 180, 240 sor HD-nek nevezték!  1936. EMI (Isaac, Schoneberg) 405 sor, 50 félkép (Brit szabvány lett) „HD”!!!!!  1938. Német szabvány, 441 sor „HD”  1941. USA 525 sor, 30 félkép, „HD” -ez lett később az SDTV!!!!!  1950. Megjelent a „szélesvásznú „ film (2,35:1) Kihívás a TV-nek!  Az első Japán volt (MUSE rendszer), 1981-ben bemutatták az USA-ban!  Az amerikaiak „el voltak ájulva” a rendszertől !!! (1125/60Hz)  1986, Dubrovnik:Japán megpróbálja világszabvánnyá tenni a rendszert  ERŐS ELLENÁLLÁS! Mindenki ( USA, Európa) a saját rendszerét fejleszti  USA : vajúdás analóg rendszer, majd digitális, ATSC  Európa:, PAL Plus próbálkozás, végül digitális alapokon! 1250/50, később 1125/50  Japán:új próbálkozások, pl. 4000 soros HDTV

19 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 19 A HDTV rendszer jellemzői Azonos képmagasság mellett a HDTV-hez kétszer közelebb ülhetünk, a sorokat így sem látjuk, de a vízszintes látószög megnövekszik! A HDTV műsor (1080x1920 képpont) digitalizált jele 4 : 2 : 2 mintavételezés mellett, 10 bites felbontással 1244,16 Mbit/s sebességű, MPEG-2 komprimálással (ITU-601) 209,74 Mbit/s. Az SDTV sávszélesség kb. ötszöröse! A HDTV sorszámaira vonatkozó ajánlás a következő: 720 p/50; 720 sor progresszív (nem váltott soros letapogatás, képrajzolás, 50 Hz) 1080 i/50 ; 1080 sor interlaced (váltott soros letapogatás, képrajzolás, 50 Hz) 1080 p/50 ; 1080 sor progresszív ( nem váltott soros letapogatás, képrajzolás) A fenti formátumok minden képváltási frekvenciára vonatkoznak, úgymint 24 ; 25 ; 29,97 ; 30 kép / sec, illetőleg ezek kétszeresére is.

20 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 20 Az analóg színes TV „filozófiája”  Milyen frekvenciasávban közvetítsük a színinformációt?  Látva a FF TV adók elhelyezkedését, az adók „mellett” nincs szabad frekvencia! Alaposabb vizsgálat után kiderül, a használt sávon belül bizonyos frekvenciasávok „üresek”! Ide kell beültetni a színinformációt!  Milyen legyen a modulációs módszer a színek átvitelénél?  RGB-t kellene átvinni, egyetlen vivőfrekvencián, ez analóg modulációs eljárással, egyszerűen, nem oldható meg. DE! A QAM alkalmas ugyanazon a vivőfrekvencián két, egymástól független információ átvitelére!  R,G,B-ből csak kettőt tudunk átvinni, de hogyan??  Transzformáció, transzformáció, transzformáció!!!!!  RGB színtér r,g színsík X,Y, x,y CIE színsík u,v FCC színsík  Az egyes rendszerek közötti átszámítások mátrix szorzással végezhetők el.  A színek relatív értékei megadják a képpont világosság értékét is! Y= 0,3R+0,59G+0,11B Ha a színeket és a világosságot külön modulációs eljárással szeretnénk átvinni, a színek nem tartalmazhatnak világosság értéket, ezért lesz „színkülönbségi jel”

21 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 21 A színrendszerek közötti transzformációk  A színkülönbségi jeleket megkapjuk, ha a színek relatív értékeiből kivonjuk a világosság információt, így a három színkülönbségi jel:  (R-Y), (G-Y), (B-Y), ezekből elég kettőt átvinni az egyenlet szerint: 0,3(R-Y)+0,59(G-Y)+0,11(B-Y)=0  (R-Y), (B-Y) értéktartománya a legnagyobb, ezeket visszük át, (G-Y)-t a vevőkészülékben állítjuk elő a másik kettőből! 1,91-0,53-0,29 -0,98 2,00-0,03 0,06 0,12 0,90 RGBRGB XYZXYZ = 0,61 0,17 0,20 0,30 0,59 0,11 0,00 0,07 1,12 XYZXYZ RGBRGB = FCCCIE FCC

22 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 22 A kompozit színes videojel kialakítása  Tény: a FF TV sorok világosságtartalma (általában) nem változik jelentősen a képernyő kezdete-vége között, vagyis első közelítésben azonos a fénysűrűség egy sorban!  Közelítés: a szinkronjelek elő-és hátsóvállát elhanyagolhatjuk, így a videojel egy négyszögjel időtartomány frekvencia tartomány Nemcsak sorszinkron jelek, hanem képszinkron Jelek is vannak! A spektrum emiatt így alakul. Valóságos videojel nem periodikus, a spektrum nem vonalas spektrum! DE az energia csomósodás megmarad! fHfH 2 f H fHfH Fourier tr.

23 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 23 Az NTSC színes TV rendszer (1953)  Amit át kell vinni: világosságjel, a két színkülönbségi jel, és a hangjel  (R-Y), (B-Y), transzformáció a jobb színhűség és a kivezérlés miatt (I), (Q)  Az f H, 2f H, 3f H ….frekvenciákon csomósodó jelek közé ültethető a színjel, kvadratúra amplitúdó modulációval. A színsegédvivő („QAM” modulált) frekvenciája: f C = (2n+1) f H /2, az ilyen frekvenciájú vivőt kell kvadratúra amplitúdó modulálni az I, Q jelekkel, majd hozzá kell adni a világosság jelhez! Az NTSC rendszer hibája:vételnél a többutas terjedés miatt a QAM vektor fázisa változik, emiatt változik a színezet is!

24 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 24 Az NTSC színsegédvivő elhelyezése  Ezért: NTSC = („Never Twice Same Colour” :-) Az „I”, a „Q” és az „Y” komponens elhelyezése a frekvencia tartományban I,Q Y

25 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 25 A PAL színes TV rendszer (1961)  „Phase Alternation Line” Az NTSC rendszer fázisérzékenységét küszöböli ki úgy, hogy az (R-Y) V összetevőt soronként fázisfordítja adás oldalon, vételi oldalon a két sor átlagát képzi, ezáltal a fázishiba okozta színtorzulás teljesen megszűnik. Hiba lehetőség: a két sort kb. azonosnak tekinti, ami az esetek nagy részében igaz is, de pl. vízszintes csíkozású kép esetén torzítást okoz!  Azonos sávszélességű színkülönbségi jelek  Kvadratúra amplitúdó moduláció  Színkülönbségi jelek transzformálása a túlvezérlés elkerülésére : (R-Y) V (B-Y) U A „V” jel soronkénti fázisváltása miatt spektruma pontosan „rácsúszik” Y jel spektrumára! Más színsegédvivő frekvenciát kell választani, mint NTSC esetében! Megoldás: nem félsoros, hanem negyedsoros offset, f C =(2n+1)f H /4+f V Ilyen színsegédvivő választás esetén minden negyedik sor azonos fázisú, csíkozódás látszana. Ezt elkerülendő, f V -vel „szétszórjuk” a hibát

26 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 26 A PAL színsegédvivő elhelyezése A PAL rendszer kiküszöbölte az NTSC hibáit PAL = („Peace At Last” :-)

27 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 27 A SECAM színes TV rendszer (1957)  A SECAM rendszer szerette volna a QAM –et elkerülni, hogy ne legyen a visszaverődések miatti színtorzulás.  Akkor hogyan visszük át egy időben a két színkülönbségi jelet??  SEHOGYAN!!! Egyik sorban az egyiket, másik sorban a másikat, kell egy késleltető művonal, (egy soridejű) amelyik segítségével mindkét jel egy időben rendelkezésre áll!!  A két színkülönbségi jel (D R, D B ) frekvenciamodulációval kerül átvitelre, a vivőfrekvenciák a sorfrekvencia egészszámú többszörösei!!!  (4,25- 4,406 MHz, 272-282 x f H )  Ez nagy zavart okoz a képen, ezért minden 3. sorban és minden félkép váltásnál megfordítja a színsegédvivő fázist, hogy a hiba „elkenődjön”

28 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 28 A színes videojel digitalizálása Miért szükséges a digitalizálás?  A digitális jel az átvitel során keletkező zavarokra érzéketlenebb, mint az analóg jel  Ellátható hibafelismerő, hibajavító információkkal  A digitális jelen könnyebben végezhetünk bizonyos trükköket, manipulációkat  A digitalizálásnak „ára van”, adatsebesség, sávszélesség  Milyen lehetőségeink vannak?  A kompozit videojelet (NTSC, PAL, SECAM) digitalizálni  A komponens jeleket [Y, (R-Y), (B-Y), vagyis Y, Cr, Cb] digitalizálni  A hangot is digitalizálni kell, be kell ültetni a stream-be NTSC: Megvalósította a kompozit jel digitalizálását, f S =3 x f C,, 8 bit a szinkronjel aljától a fehér szintig (255 érték) 80-as évek eleje: legyen a mintavételi frekvencia 13,5 MHz, ez teljesíti a Shannon tételt is, és egészszámú többszöröse a 625/50 és az 525/60 rendszer sorfrekvenciájának is. Felbontás=8 bit (ma már 10-12 bit)

29 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 29 A digitális videojel adatsebessége  100 f-f árnyalatú képet jónak látunk, legalább 7 bit kell 8 bit  Legyen a színkülönbségi jelekre is 8 bit, bár tudjuk, nem szükséges!  V adat =fsxN=13,5x(3x8)=324 Mbit/s 4:4:4 mintavételezés  Színkülönbségi jeleket elég fele, vagy negyede akkora frekvenciával mintavételezni, mint a világosságjelet (szem felbontóképessége színekre)  V adat =13,5x8+6,75x(8+8)=216 Mbit/s 4:2:2 mintavételezés  V adat =13,5x8+3,375(8+8)=108 Mbit/s 4:1:1mintavételezés  V adat =13,5x8+6,75x(8)=108 Mbit/s 4:2:0 mintavételezés  Ezek „elméleti” értékek, nézzük a PAL valós SDTV képméretet  PAL teljes kép: 864x625, ebből hasznos 720x576 (nem négyzetes pixel) 768x576 (négyzetes pixel)  Vadat=[(576x720)x8+ (576x720)x2x8]x25= 249 Mbit/s 4:4:4 mv.  Vadat=[(576x720)x8+ (576x720/2)x2x8]x25= 166 Mbit/s 4:2:2 mv.  Vadat=[(576x720)x8+ (576x720/4)x2x8]x25= 124 Mbit/s 4:1:1 mv.  Vadat=[(576x720)x8+ (576x720/2)x1x8]x25= 124 Mbit/s 4:2:0 mv.  A „tömörítetlen” értéknek a 4:2:2 felel meg (D1 formátum)

30 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 30 A videojel összetevőinek mintavételezése 

31 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 31 A digitális videojel sávszélességének becslése Az egy szolgáltató rendelkezésére álló sávszélesség továbbra is 8 MHz!!! Mekkora (adó) sávszélesség szükséges pl. a 166 Mbit/s adatsebességnek?? Ha a digitális videojelet NRZ vagy BIPHASE kóddal kódolnánk, a következők szerint adódna a sávszélesség: Ezek szerint vagy 83, vagy 166 MHz lenne szükséges, a kódolási eljárástól függően!!! De csak 8 MHz áll rendelkezésre! Megoldás: digitális QAM!!! DVB-S:4 QAM (QPSK) 2 bit/szimbólum DVB-T:32-64QAM, 5-6 bit/szimbólum DVB-C:64-256QAM, 6-8 bit/szimbólum

32 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 32 Példák digitális QAM módokra  BPSK QPSK 16 QAM Vizsgáljuk csak a földfelszíni digitális TV adást, legyen 64 QAM! Ezek szerint 6 bit/szimbólum,vagyis az eredő nettó adatsebesség 166 Mbit/s esetén V ADAT =166Mbit/s:6 bit/szimbólum= 27,66 Mszimbólum/s Ez az adatsebesség sem „fér bele” a 8 MHz-es frekvenciasávba, de nem számoltunk még az adatsebességet növelő hibafelismerő-javító kódokkal sem!

33 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 33 A digitális videojel eredő adatsebessége- 1  A DVB-S és DVB-T adásmódnál, a fokozottan jelentkező zavarok miatt belső és külső hibajavító kódokat is alkalmaznak, a viszonylag zavarmentes DVB-C adásmódnál csak külső hibajavító kódot.  Külső hibajavító kód a DBV szabvány szerint Reed-Solomon 204/188 kód  Belső hibajavító kód: Y bites formába konvertáljuk az X bitet, jelölése Y/X.  Ez egy konvolúciós kód, megmutatja, hogy a dekódolt bit milyen valószínűséggel vette fel azt az értéket! DVB-T esetében általában a 3/2 kódot alkalmazzák! (vagy egy másikat)

34 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 34 A digitális videojel eredő adatsebessége- 2  Ezek figyelembe vételével az eredő szimbólumsebesség:  A moduláló négyszögjel a nagy sebességű digitális áramkörök miatt kis felfutási idejű, vagyis nagy sávszélességet foglal el, ezáltal a modulált jel is nagy sávszélességű lesz, az ilyen jellel végzett diszkrét állapotú modulációt nevezik „kemény billentyűzésnek”.  Az ilyen, nagy sávszélességet igénylő moduláló jel a QAM moduláció után is nagy sávszélességű, ez pedig azt jelentheti, hogy az analóg műsorterjesztés számára kijelölt frekvenciasávot meghaladja.  Ennek elkerülésére a moduláló jelet aluláteresztő szűrőn át kapcsoljuk a modulátorra.  A valóságos aluláteresztő karakterisztikáját cos függvénnyel közelítjük, a szűrő eltérését az ideális karakterisztikától a „lekerekítési tényező”-vel,  „r”-el jelöljük. A szimbólumsebességet SR-el jelölve, SR=45,47 MS/s

35 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 35 A digitális videojel eredő sávszélessége A szűrő karakterisztikájának figyelembe vételével adódó sávszélesség: f B =SR (1+r), r=0,5 esetén, f B = 45,47 x 1,5 = 68,2 MHz Ez a sávszélesség a rendelkezésre álló 8 MHz-nek több, mint nyolcszorosa, ezért az alapsávi digitális videojelet a szabványos MPEG-2 eljárással adatredukáljuk! Egy 8 MHz-es sávban általában 4-6 adót terveznek működtetni (multiplex), így a szükséges adatredukciós tényező kb. 50!

36 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 36 A „transport stream” felépítése  A digitális videojelet (és a hozzá tartozó hangot) az adatredukció után egy szabványos jelfolyamba (TS) illesztjük, a multiplex-hez tartozó többi műsorral együtt.  A transport stream olyan információt (kép, hang, adat) hordozó bitfolyam, amelyet úgy terveztek, hogy egy vagy több, egymástól független program adatait tartalmazhatja, amelyek külön- külön lehetnek változó vagy állandó bitsebességűek.  A transport stream szabványos adatcsomagokból épül fel. Minden adatcsomag 188 bájtból áll. Minden csomag első bájtja egy hexadecimális számmal jelzett „47” (01000111) értékű szinkron bájt, míg minden nyolcadik szinkronbájt negált, hexadecimális 38 (00111000) értékű. Nyolc adatcsomag alkot egy keretet

37 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 37 A transport stream szerkezete  PID (packet identification):Minden transport stream adatcsomag tartalmaz egy fejlécet, ami a csomagra jellemző infomációkat hordozza. Egy PID-del csak egy elemi komponens (videó, audió, adat) továbbítható, és egy elemi komponenst mindig ugyanazzal a PID-del kell továbbítani.  PSI (program specific information):Ezek a táblázatok tartalmazzák azon információkat, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a vevő képes legyen az adatfolyamban megtalálni és dekódolni a venni kívánt programot.  PAT (program assotiation table):Ez a táblázat csak arról ad információt, hogy hány program található az adatfolyamban, illetve milyen PID azonosítóval jönnek az egyes programok PMT-i (Program Map Table).  PMT: Minden programnak van egy saját PMT-je, amely az adott programra jellemző információkat tartalmazza. Ez a PMT adja meg, hogy milyen PID azonosítóval kell keresnünk az adott program audió illetve videó adatcsomagjait. A transport stream szabványos adatsebességű, ezért ha a műsorok adatsebességeinek összege nem éri el a szabványos értéket, üres, „dummy”kereteket kell elhelyezni a stream-ben.

38 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 38 Földfelszíni digitális TV adás  A transport stream összeállítása után kerül sor a belső és külső hibajavító eljárások elvégzésére, ezután a stream sugárzásra alkalmas.  A földfelszíni TV adás a tereptárgyak által okozott reflexiók hatásának csökkentésére az ún. OFDM (orthogonal frequency division multiplex) adásmódot alkalmazza.  A Transport Stream egy meghatározott számú szimbólumával modulálnak QAM módon egy vivőfrekvenciát, a következő, ugyanilyen számú szimbólumokal egy másik frekvenciát, és így tovább. Az egyes, modulált vivőket összegzik, így alakul ki az OFDM jel teljes spektruma.  Az egyes vivők spektruma a diszkrét fázismoduláció miatt sinx/x jellegű.  A vivőfrekvenciák helyes megválasztásával elérhető, hogy egymás információtartalmát nem zavarják, mivel a különböző vivőfrekvenciák a spektrum burkológörbe nulla helyein helyezkednek el.  A digitális információ átviteléhez több ezer, keskenysávú vivőfrekvenciát alkalmaznak.

39 Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek 39 OFDM moduláció  Az OFDM eljárás lényege, hogy az egyes vivők adásidejének csak egy részét teszi ki a Transport Stream szimbólumainak átvitele, a többi időben nincsen adatsugárzás, ez az ún. védelmi intervallum (GI. Guard Interval).  A GI beiktatásával elérhető, hogy a GI időn belül érkezett információt,amely a visszaverődésekből ered, figyelmen kívül hagyja a vevőkészülék.


Letölteni ppt "Cs.J. 2009. 03.16. Videotechnikai alapismeretek1 Videotechnikai alapismeretek Csiszár János."

Hasonló előadás


Google Hirdetések