Цифровая обработка ТВ сигналов. Часть 1. Бобрешов А.М - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

24
наиболее простом случае, когда N=2
r
, где r – натуральное число , вычисление
значения X(k) одномерного ДПФ разбивается на r шагов. На первом шаге
отсчеты исходного сигнала x(n) разбиваются на пары и для каждой пары
вычисляются коэффициенты ДПФ при N=2. На втором шаге по результатам
первого шага находят коэффициенты ДПФ с N=4 для групп по четыре элемента
и т. д. Аналогично выполняется вычисление обратного ДПФ.
На каждом шаге необходимо N комплексных сложений и N комплексных
умножений . Число же шагов равно log
2
N.
Двумерное БПФ может быть разложено на последовательность
одномерных. Число требуемых операций оказывается пропорциональным NM
log
2
(NM). Для приведенного выше примера телевизионного кадра , состоящего
из 720х576 пикселов, это значение оказывается равным примерно 8х10
6
, что в
10
5
раз меньше, чем число операций , требуемое для непосредственного
вычисления ДПФ . Существуют также быстрые алгоритмы вычисления ДКП.
Как будет видно из дальнейшего, в цифровом телевидении главную роль играет
ДКП блоков 8х 8 пикселов, при выполнении которого используется алгоритм
быстрого вычисления одномерного ДКП отрезка цифрового сигнала ,
содержащего 8 элементов. При этом сначала вычисляются ДКП для каждого
столбца блока элементов, а затем в полученной матрице 8х8 чисел
вычисляются ДКП для каждой строки .
В современной аппаратуре, в том числе и для цифрового телевидения,
ДПФ и ДКП, как правило , выполняются в реальном времени с применением
цифровых процессоров обработки сигналов (ЦПОС) или специальных
аппаратных средств, например, параллельных цифровых устройств.
ДКП лежит в основе наиболее широко используемых в настоящее время
методов кодирования, в том числе MPEG-2.
3.Методы обработки и кодирования ТВ сигналов и изображений
Аналоговые ТВС (SECAM, PAL и NTSC) в свое время были разработаны
как стандарты для передачи сигналов, а не производства ТВ программ, так как
проблемы согласования уровней составляющих, смещения по постоянному
току и частотных характеристик в конечном счете так и не были решены .
Кроме того, уровень шумов, изменение амплитудной характеристики по
отношению к частоте и времени являются постоянными параметрами,
зависящими от характеристик элементной базы , закладываемой в конструкцию
оборудования. ЦТС не имеют подобных проблем .
В зависимости от характера входного сигнала методы цифрового
кодирования в цветном телевидении можно разделить на две группы .
1.Методы цифрового кодирования полного цветового ТВ сигнала (так
называемое непосредственное кодирование).
2.Методы цифрового кодирования составляющих сигнала цветового
изображения (так называемое компонентное кодирование).
При цифровом кодировании полного цветового ТВ сигнала основная
структура сигнала не изменяется и отдельные ее составляющие передаются в
форме соответствующей аналоговой системе цветного телевидения (NTSC, 
                                        24
                                    r
наиболее простом случае, когда N=2 , гдеr – натуральноечисло, вы числение
значения X(k) одном ерного Д ПФ разбивается на r ш агов. Н а первом ш аге
отсчеты исходного сигнала x(n) разбиваю тся на пары и для каж дой пары
вы числяю тся коэффициенты Д ПФ при N=2. Н а втором ш аге по результатам
первого ш ага находяткоэффициенты Д ПФ с N=4 для групп по четы реэлем ента
и т.д. А налогично вы полняется вы числениеобратного Д П Ф .
       Н а каж дом ш агенеобходим о N ком плексны х слож ений и N ком плексны х
ум нож ений . Ч исло ж еш аговравно log2N.
       Д вум ерное БП Ф м ож ет бы ть разлож ено на последовательность
одном ерны х. Ч исло требуем ы х операций оказы вается пропорциональны м NM
log2 (NM). Д ля приведенного вы ш е прим ера телевизионного кадра, состоящ его
из720х576 пикселов, это значение оказы вается равны м прим ерно 8х106 , что в
105 раз м еньш е, чем число операций , требуем ое для непосредственного
вы числения Д ПФ . Сущ ествую ттакж ебы стры еалгоритм ы вы числения Д КП.
К акбудетвидно издальней ш его, вцифровом телевидении главную рольиграет
Д КП блоков 8х 8 пикселов, при вы полнении которого используется алгоритм
бы строго вы числения одном ерного Д КП отрезка цифрового сигнала,
содерж ащ его 8 элем ентов. П ри этом сначала вы числяю тся Д КП для каж дого
столбца блока элем ентов, а затем в полученной м атрице 8х8              чисел
вы числяю тся Д КП для каж дой строки.
       В соврем енной аппаратуре, в том числе и для цифрового телевидения,
Д ПФ и Д КП, как правило, вы полняю тся в реальном врем ени с прим енением
цифровы х процессоров обработки сигналов (Ц ПО С ) или специальны х
аппаратны х средств, наприм ер, параллельны х цифровы х устрой ств.
       Д КП леж ит в основе наиболее ш ироко используем ы х в настоящ ее врем я
м етодовкодирования, втом числеMPEG-2.

3.М етод ы обработки и код ирования Т В сигналов и из   ображений
      А налоговы еТ В С (SECAM, PAL и NTSC) в своеврем я бы ли разработаны
как стандарты для передачи сигналов, а не производства Т В програм м , так как
проблем ы согласования уровней составляю щ их, см ещ ения по постоянном у
току и частотны х характеристик в конечном счете так и не бы ли реш ены .
К ром е того, уровень ш ум ов, изм енение ам плитудной характеристики по
отнош ению к частоте и врем ени являю тся постоянны м и парам етрам и,
зависящ им и отхарактеристик элем ентной базы , заклады ваем ой в конструкцию
оборудования. Ц Т С неим ею тподобны х проблем .
      В зависим ости от характера входного сигнала м етоды цифрового
кодирования вцветном телевидении м ож но разделитьна двегруппы .
      1.М етоды цифрового кодирования полного цветового Т В сигнала (так
назы ваем оенепосредственноекодирование).
      2.М етоды цифрового кодирования составляю щ их сигнала цветового
изображ ения (такназы ваем оеком понентноекодирование).
      П ри цифровом кодировании полного цветового Т В сигнала основная
структура сигнала не изм еняется и отдельны е ее составляю щ ие передаю тся в
форм е соответствую щ ей аналоговой систем е цветного телевидения (NTSC,

Страницы