Техника - молодёжи 1985-08, страница 23

Так выглядят сего дня аппаратные Останкинского телецентра.

рового оборудования для телевизионных центров, в котором были учтены все требования международного стандарта на цифровое кодирование телевизионных сигналов.

...Пока, как мы уже говорили, цифровая обработка телевизионных сигналов применяется только на телевизионных центрах. Поскольку современные телекамеры дают на выходе аналоговый сигнал, то для того, чтобы он стал пригодным для дальнейшей обработки, его преобразуют в цифровую форму.

Эта процедура выполняется автома тически в так называемых аналого-цифровых преобразователях — интегральных микросхемах, приспособленных для выполнения определенной группы операций. Этих операций три: дискретизация по времени, квантование по уровню и цифровое кодирование. Суть первой заключается в том, что отсчеты происходят не непрерывно, а через определенные промежутки времени. Квантование по уровню разбивает возможный диапазон изменения амплиту ды (размаха) телевизионного сигнала на конечное число уровней. При этом если в момент отсчета значение амплитуды попадает в промежуток между уровнями, то оно округляется до ближайшего из них.

В цифровых системах, использующих двоичный код, число уровней квантования обычно выбирается равным целой степени числа 2. Показатель степени определяет разрядность кода, то есть число символов (единиц и нулей) в кодовой посылке На схеме про стейший случай трехразрядного кодирования с использованием 8 уровней квантования (2³=8). Если теперь номер каждого уровня записать в двоичной системе счисления, то дальше информацию об отсчетах можно передавать в виде кодовых комбинаций, в которых 1 соответствует наличию импульса, а О — его отсутствию (иногда говорят, что в этот момент передается пауза). Эта операция и является, по существу, цифровым кодированием, а кодовая по

сылка — его результатом.

В цифровом телевидении для получения высококачественного изображения нужно иметь не менее 256 уровней квантования, что соответствует 8-разрядному кодированию (2⁸=256). При этом каждому. элементу изображения соответствует группа из 8 импульсов и пауз, взаимное расположение которых соответствует номеру уровня, до которого округлен передаваемый в это время отсчет. Например, значение амплитуды, попавшее на 155-й уровень, кодируется как 10011011

Тот факт, что в цифровых системах значение сигнала может принимать только два значения (0 или 1), объясняет причину высокой помехоустойчивости цифрового сигнала. Искажения формы импульса теперь уже не играют роли, достаточно лишь знать, пришел импульс или нет. Если же по каким-либо причинам на линии произошел сбой, то, зная код, не составляет труда восстановить на месте пропавшего импульса точно такой же.

Замена телевизионного сигнала сложной формы простыми импульсами создает большие удобства при его обработке. Ведь язык цифр - это «родной» язык микропроцессоров и ЭВМ. Обрабатывая телевизионный сигнал по заданному алгоритму, цифровая техника позволяет делать с изображением все, что угодно: перемещать его по экрану, комбинировать с другими изображениями, создавать эффекты «зеркала» и «галереи», строить на экране замысловатые фигуры, синтезировать буквы, символы, цвет. Все это мы уже сегодня наблюдаем на экранах наших телевизоров.

Однако возможности цифровых методов отнюдь не исчерпываются экзотикой изобразительных эффектов. Гораздо важнее то, что происходит «за кадром». Экономический эффект от внедрения цифровой техники охватит множество областей, начиная от технологии подготовки телевизионных программ и кончая производством и эксплуатацией оборудования. Например, часть опера

ций по настройке цифровых телевизоров в заводских цехах можно полностью автоматизировать, поручив эту операцию ЭВМ.. Ведь в данном случае настройка есть не что иное, как обмен информацией между ЭВМ заводского конвейера и ЭВМ телевизора. Если в заводскую ЭВМ введены данные о значениях уровней яркости, цветового тона и т. п., то при настройке телевизора она просто перепишет их в запоминающее устройство его микропроцессора.

Оценив возможность цифрового телевидения, читатель вправе подумать: значит, у него вообще нет недостатков? Почему бы столь перспективную систему не внедрить сразу, минуя промежуточные этапы? Увы, сделать это, к сожалению, невозможно. Телевидение еще долгое время будет оставаться в целом аналоговым, хотя цифровые методы будут находить в нем все большее применение. Полностью цифровым оно станет только в следующем столетии. На пути к последнему этапу (да и будет ли он последним?) еще множество проблем и технических и организационных.

ЦЕНА КАЧЕСТВА

Дело в том, что за качество изображения и за возможности, которые открывает применение цифровых методов в телевидении, приходится платить, и платить дорого. В той части, где говорилось о цифровом кодировании, уже упоминалось, что цифровое телевидение порождает цифровые потоки огромной емкости. Почему это происходит?

Еще в 1933 году видным советским ученым В. А. Котельниковым было установлено, что для неискаженной дискретной передачи непрерывного сигнала частота дискретизации должна, по крайней мере, вдвое превышать значение верхней частоты спектра. Применительно к телевидению это означает, что если принять ширину спектра равной 6 МГц, то нужно передавать не менее 12 млн. отсчетов каждую секунду.

21