Методы и устройства компенсации искажений спектров сигналов изображения цифрового вещательного телевидения

• Автор: Медведев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КОДИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СПЕКТРА СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
1.1 Особенности формирования сигналов телевизионного изображения
1.2 Специфика аналого-цифрового преобразования сигналов телевизионного изображения для систем цифрового телевидения
1.3 Особенности противошумовой коррекции сигналов телевизионного изображения
1.4 Современные методы сжатия сигналов изображений в системах цифрового телевидения
1.4.1 Использование межкадрового кодирования для устранения временной избыточности
1.4.2 Использование внутрикадрового кодирования для устранения пространственной избыточности в изображении
1.5 Искажения телевизионных изображений в системах сжатия цифрового телевизионного изображения с использованием блочной структуры
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ МЕТОДА КОДИРОВАНИЯ Н.264/АУС
2.1 Сравнительные характеристики методов сжатия Н262 и Н.264/АУС
2.2 Основные особенности стандарта Н.264/АУС
2.2.1 Процесс кодирования и декодирования макроблоков
2.2.2 Адаптивное кодирование кадров/полей
2.2.3 Внутрикадровое предсказание
2.2.4 Межкадровое предсказание
2.2.5 Преобразование, масштабирование и квантование
2.2.6 Петлевой фильтр против блочного эффекта
2.2.7 Гипотетический опорный декодер
2.3 Энтропийное кодирование
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ЦИФРОВОМ ТЕЛЕВИДЕНИИ
3.1 Анализ и разработка методов коррекции искажений пространственного
спектра сигналов изображений
3.2 Разработка метода противошумовой коррекции
3.3 Разработка метода внутрикадрового предсказания для стандартов с
блочным кодированием
3.4 Адаптивный выбор размеров блоков для внутрикадрового кодирования
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА КОРРЕКЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОГО ВЕЩАТЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
4.1 Разработка устройства коррекции пространственно временной
структуры изображения
4.2 Результаты работы разработанного устройства коррекции
пространственно временной структуры изображения
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В России утверждена концепция перехода к цифровому телевидению. Так, к 2015 году для вещания должны полностью использоваться цифровые стандарты сжатия изображения.
Несмотря на то, что наиболее используемый стандарт цифрового сжатия уже более 20 лет остаётся Н.262 (МРЕО-2), наиболее перспективным является
Н.264/АУС (МРЕС-4 Часть 10). Это связано, в первую очередь, с более хорошими показателями сжатия и качества сжатого изображения, а также, с возможностью работать с различными платформами доставки контента (ГР, мобильные устройства и т.д.).
Передаваемое по каналам связи изображение зачастую содержит такие нежелательные компоненты как шумы, перекрёстные помехи декодирования, импульсные помехи и др. Устраняя такие компоненты можно значительно повысить эффективность сжатия.
Чтобы достигнуть эффективного использования цифровых каналов при сохранении качества, вещательные компании используют предобработку видеосигнала перед сжатием. Специализированные устройства предварительной обработки не только снижают уровень шумов, но и подавляют те компоненты изображения, которые практически незаметны для зрителя, однако особенно сильно расходуют ресурс кодера сжатия, например, двигающиеся диагональные структуры. Именно поэтому аппаратура предобработки и шумоподавления нашла широкое применение у профессионалов всего мира.
Независимые исследования также показали, что при заданном качестве изображения скорости потока до и после обработки существенно отличаются. Очевидно, что это даёт возможность дополнительной загрузки канала другими программами или данными. Предварительная обработка вносит очень большой вклад в решение извечного компромисса - поток/качество.
0(х, у) = exp(-6/ • .г2 - by2 ■ yj ■ red
При bx = Ьу величина а < ехр(-й/ • х2) = ехр(-/;,2 ■ у02).
Аналогичным образом осуществляется преобразование импульсной характеристики исходного (без введенного поворота на угол в) идеализированного цифрового пространственного фильтра, с использованием функции окна:
-5- - (1.24)
G,{x,y)=Gr,{x,y)-0{x,y).
Наличие двух цифровых фильтров, обеспечивающих (при эквивалентной области пропускания) максимальную степень ограничение протяжённости спектра телевизионного сигнала в горизонтальном и вертикальном направлениях или в направлениях с поворотом указанной анизотропии ограничения на угол в 45 градусов, даёт основу для реализации, адаптивного варианта селекции составляющих сигнала изображения, позволяющего увеличить в системах цифрового телевидения соотношения сигнал/шум перед сжатием спектра. Может быть, в частности, рекомендован при аппаратной реализации цифровых блоков предварительной обработки сигналов следующий алгоритм аналого-цифрового преобразования и формирования сигнала телевизионного изображения перед последующим сжатием его спектра:
1. На величину, кратную 6.75 МГц, увеличивают, по отношению к стандартному значению, частоту дискретизации сигнала телевизионного изображения и осуществляют его аналого-цифровое преобразование с максимальной разрядностью кодирования.
2. Параллельно осуществляют анизотропное ограничение спектра сигнала изображения двумя цифровыми пространственными фильтрами низких частот, один из которых имеет максимальную протяжённость во внутрикадровом пространстве области пропускания в горизонтальном и вертикальном направлении, а второй под углами ± 45 градусов.

г ~ 2-У

-a-red
г ~ х 2-х

Уо , '
(1.23)