Локшин Б.А. - Цифровое вещание. От студии к телезрителю [2001, DjVu, RUS]

ПРЕДИСЛОВИЕ 3
ВСТУПЛЕНИЕ 5
1
ВВЕДЕНИЕ В ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
1.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ 9
1.1.1. Элементы цифровой техники 9
1.1.2. Формирование и обработка цифровых сигналов 12
1.1.3. Передача цифровых сигналов по линиям связи 17
1.1.4. Некоторые сведения из теории помехоустойчивого кодирования 20
1.1.5. Модуляция в системах цифрового вещания 28
1.2. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЦИФРОВУЮ ФОРМУ 36
1.2.1. Характеристики аналогового видеосигнала 36
1.2.2. Аналого-цифровое преобразование сигнала изображения 40
1.2.3. Форматирование цифрового видеосигнала 42
1.2.4. Частотное и временное представление сигналов 43
1.3. ЦИФРОВЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ В ТЕЛЕВИДЕНИИ 45
1.3.1. Параллельный цифровой интерфейс 45
1.3.2. Последовательный цифровой интерфейс 48
1.3.3. Электрическая часть интерфейса i 51
1.3.4. Оптический последовательный цифровой интерфейс 52
1.3.5. Цифровые интерфейсы ТВЧ 53
1.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ В ЦИФРОВУЮ ФОРМУ 54
1.4.1. Двухканальный и многоканальный звуковой сигнал 54
1.4.2. Цифровой сигнал AES/EBU 56
1.4.3. Ввод звукоданных AES/EBU в сигнал последовательного стыка SDI 58
2
СЖАТИЕ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ
2.1. ПРИНЦИПЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ ВИДЕОДАННЫХ 61
2.1.1. Обзор методов цифрового сжатия 61
2.1.2. Устранение пространственной
и временной избыточности видеосигнала 65
2.1.3. Предфильтрация и шумоподавление 67
442
ЦИФРОВОЕ ВЕЩАНИЕ: от студии к телезрителю
2.1.4. Квантование и кодирование коэффициентов ДКП 68
2.1.5. Некоторые действующие стандарты цифрового сжатия 69
2.2. СЖАТИЕ ЗВУКОДАННЫХ 71
2.2.1. Эффект маскирования и психоакустическая модель слуха 71
2.2.2. Полосное кодирование и блок фильтров 73
2.2.3. Квантование и распределение битов 75
2.2.4. Усовершенствованные алгоритмы полосного кодирования 76
3
СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ MPEG-1
3.1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ 77
3.2. АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ВИДЕОДАННЫХ 78
3.3. СТРУКТУРА ВИДЕОПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ 82
3.4. УРОВНИ ОБРАБОТКИ ЗВУКОДАННЫХ 85
3.5. АЛГОРИТМЫ СЖАТИЯ ЗВУКОДАННЫХ КОДЕРАМИ
ПЕРВОГО И ВТОРОГО УРОВНЕЙ 86
3.6. АЛГОРИТМ СЖАТИЯ ЗВУКОДАННЫХ КОДЕРАМИ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ 88
3.7. ФОРМИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОТОКОВ ВИДЕО И ЗВУКА 91
4
ФОРМИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО ПОТОКА
ПО СТАНДАРТУ MPEG-2
4.1. СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ СТАНДАРТА MPEG-2 95
4.2. СЖАТИЕ ВИДЕОДАННЫХ 96
4.2.1. Особенности алгоритма обработки видеоданных 96
4.2.2. Уровни и профили стандарта MPEG-2 98
4.2.3. Передача киноматериала в каналах с компрессией 102
4.3. РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВОГО МНОГОПРОГРАММНОГО ЗВУКА 103
4.3.1. MPEG-2 —расширение MPEG-1 в сторону многоканального звука 103
4.3.2. Кодирование с пониженными частотами дискретизации 105
4.3.3. Система улучшенного кодирования звука ААС 107
4.4. СИСТЕМНЫЙ УРОВЕНЬ, ПОТОКИ ДАННЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТАБЛИЦЫ 108
4.4.1. Элементарные потоки сжатых данных
и их объединение в единый поток 108
4.4.2. Принципы обеспечения синхронизации цифровых потоков
в стандарте MPEG-2 109
4.4.3. Структура транспортного потока 109
Содержание
443
4.4.4. Мультиплексирование, ремультиплексирование и статистическое
мультиплексирование 111
4.4.5. Таблицы программно-зависимой информации ^ 113
5
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СТАНДАРТЫ СЕМЕЙСТВА MPEG
5.1. СТАНДАРТ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МЕДИА-ОБЪЕКТОВ MPEG-4 117
5.1.1. Предпосылки создания стандарта 117
5.1.2. Описание сцены 119
5.1.3. Доставка потоков данных 120
5.1.4. Кодирование визуальных объектов 122
5.1.5. Кодирование звуковых объектов 128
5.1.6. Профили и уровни стандарта MPEG-4 132
5.1.7. Идентификация и защита интеллектуальной собственности 137
5.1.8. Перспективы применения MPEG-4 в вещании 138
5.2. СТАНДАРТ ОПИСАНИЯ МЕТАДАННЫХ MPEG-7 139
6
ПЕРЕДАЧА КОМПРЕССИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
ПО КАНАЛАМ СВЯЗИ
6.1. ПРОЕКТ DVB И ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ ГРУППЫ DVB 143
6.2. ТАБЛИЦЫ ИНФОРМАЦИИ О СЛУЖБАХ SI 145
6.3. СТАНДАРТ DVB-S 149
6.3.1. Элементы спутникового вещания 149
6.3.2. Передача цифровых сигналов MPEG-2/DVB-S по спутниковым каналам 150
6.3.3. Модуляция в DVB-S 152
6.4. СТАНДАРТ DVB-C 156
6.4.1. Структура типовой кабельной сети 156
6.4.2. Особенности передачи цифровых сигналов
по сетям кабельного телевидения 158
6.4.3. Методы модуляции и помехоустойчивого кодирования,
используемые в стандарте DVB-C 159
6.5. СТАНДАРТ DVB-T 161
6.5.1. Требования, положенные в основу разработки стандарта DVB-T 161
6.5.2. Выбор параметров COFDM 162
6.5.3. Построение передающего тракта эфирного цифрового вещания 164
6.5.4. Работа COFDM передатчиков в одночастотной сети 166
6.5.5. Иерархическая модуляция в системах с COFDM 167
6.6. СТАНДАРТЫ ISDB 168
444
ЦИФРОВОЕ ВЕЩАНИЕ: от студии к телезрителю
6.7 СТАНДАРТ ATSC 173
6.7.1. Обработка видеоданных ТВЧ 173
6.7.2. Выбор вида модуляции для стандарта ATSC 174
6.7.3. Формирование сигнала стандарта ATSC 177
6.7.4. Передача звуковых сигналов в стандарте ATSC —
система АС-3 (Dolby Digital) 181
6.8. СРАВНЕНИЕ ОБП-8Т С COFDM 184
6.9. ИНТЕРФЕЙСЫ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА MPEG-2 192
6.10. ПЕРЕДАЧА КОМПРЕССИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
ПО МАГИСТРАЛЬНЫМ ЛИНИЯМ СВЯЗИ
СОВМЕСТНО С ДРУГИМИ СИГНАЛАМИ 196
6.10.1. Ввод сжатых данных в сети ATM 196
6.10.2. Передача MPEG сигналов по каналам SDH, PDH и IP 199
7
ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
В ТРАНСПОРТНОМ ПОТОКЕ MPEG-2
7.1. ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 201
7.1.1. Методы передачи 201
7.1.2. Особенности применения различных методов 204
7.1.3. Протокол высокоскоростной передачи информации DSM-CC 206
7.2. ВВЕДЕНИЕ В ТРАНСПОРТНЫЙ ПОТОК КОНТЕНТНО-ЗАВИСИМОИ ИНФОРМАЦИИ. 208
8
УСЛОВНЫЙ ДОСТУП (УД) В СИСТЕМАХ
ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ
8.1. ОГРАНИЧЕНИЕ ДОСТУПА КАК ОСНОВА ПЛАТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ 211
8.2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ УД 212
8.3. ПРИЕМ СИГНАЛОВ В НЕСКОЛЬКИХ СИСТЕМАХ УД 217
8.4. УПРАВЛЕНИЕ УД ПРИ СМЕНЕ СРЕДЫ ВЕЩАНИЯ 219
8.5. БОРЬБА С ПИРАТСТВОМ 219
9
ИНТЕРАКТИВНЫЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫЕ СЛУЖБЫ
9.1. ВИДЫ ИНТЕРАКТИВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБОНЕНТА С ПРОГРАММОЙ 221
9.2. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ, УРОВНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ИСТОЧНИКОМ 223
Содержание
445
9.3. РЕАЛИЗАЦИЯ КАНАЛОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
В РАЗЛИЧНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДАХ 225
9.3.1. Коммутируемые сети общего пользования 225
9.3.2. Сети кабельного телевидения 226
9.3.3. Сети спутникового вещания 227
9.3.4. Сети эфирного вещания 233
9.4. ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ИНТЕРНЕТ-УСЛУГ В ВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ 235
9.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ ИНТЕРАКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ТЕРМИНАЛОВ 237
9.6. СТАНДАРТ МНР. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ СИСТЕМ 241
9.7. IHDN -ДОМАШНИЕ ЦИФРОВЫЕ СЕТИ 245
10
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА, ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ
ЦИФРОВЫХ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ ТВ КАНАЛОВ
10.1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЦИФРОВЫХ ТВ КАНАЛОВ 249
10.1.1. Постановка задачи тестирования цифрового канала 249
10.1.2. Концепция качества обслуживания
и ее применение к цифровому вещанию 250
10.2. ИЗМЕРЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ТВ КАНАЛАХ С КОМПРЕССИЕЙ 252
10.2.1. Искажения и дефекты изображения
после компрессии-декомпрессии 252
10.2.2. Оценка качества изображения методом субъективных экспертиз,
ее преимущества и недостатки 254
10.2.3. Оценка качества изображения после декомпрессии
методом объективных измерений 255
10.3. ТЕСТИРОВАНИЕ ТВ КАНАЛА С КОМПРЕССИЕЙ
НА УРОВНЕ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА 259
10.3.1. Контроль и анализ транспортного потока в процессе передачи 259
10.3.2. Анализ транспортного потока вне реального времени 266
10.4. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ОБНАРУЖЕНИЕ ОШИБОК ПЕРЕДАЧИ
В ЦИФРОВОМ КАНАЛЕ БЕЗ КОМПРЕССИИ 267
10.4.1. Оценка качества изображения 267
10.4.2. Измерение фазового дрожания 267
10.4.3. Измерение ошибок передачи 268
11
ПОСТРОЕНИЕ АППАРАТУРЫ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ
11.1. ТИПОВАЯ КОНФИГУРАЦИЯ СЕТИ ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ 271
11.2. КОДЕРЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ 276
11.3. МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ И РЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ 282
446 ЦИФРОВОЕ ВЕЩАНИЕ: от студии к телезрителю
11.4. ЦИФРОВЫЕ МОДУЛЯТОРЫ 283
11.5. ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ ДЕКОДЕРЫ И ПРИЕМНИКИ-ДЕКОДЕРЫ 284
11.6. АБОНЕНТСКИЕ ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА 289
11.7. УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДАННЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 293
11.8. ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ АППАРАТУРНЫХ КОМПЛЕКСОВ 296
11.9. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕТИ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ 301
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АППАРАТУРЫ
ЦИФРОВОЙ КОМПРЕССИИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ 303
Таблица А1. Кодеры цифрового сжатия 304
Таблица А2. Мультиплексоры и демультиплексоры 322
Таблица A3. Модуляторы 326
Таблица А4. Кодеры цифровой видеожурналистики 330
Таблица А5. Декодеры, дескремблеры 334
Таблица А6. Демодуляторы, приемники-декодеры 342
Таблица А7. Управляющие центры 352
Таблица А8. Системы условного доступа 354
Таблица А9. Устройства передачи и приема данных в формате MPEG-2 356
Таблица А10. Преобразователи интерфейсов 366
Таблица А11. Мониторы и плейеры транспортного потока 370
Таблица А12. Абонентские приемники-декодеры 374
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СЛОВАРЬ СОКРАЩЕНИЙ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ 387
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 433