60Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Словарь терминов цифрового ТВ


Составила А. Бителева Теле-Спутник - 9(23) Сентябрь 1997 г.


Предлагаемый словарь охватывает наиболее распространенные понятия, встречающиеся в публикациях о цифровом телевидении. Он ориентирован на новичков в этой области, у которых возникают сложности при столкновении с большим количеством новых терминов. Некоторые статьи словаря содержат также пояснения терминов, логически связанных с термином, составляющим название статьи.

Transport Stream (Транспортный поток) - MPEG-2 поток, формируемый на базе пакетизированных элементарных потоков в среде, несвободной от помех. Все транспортные потоки имеют фиксированную длину - 204 байта. При формировании транспортного потока накладываются 2 условия:

  • первый байт каждого пакетизированного элементарного потока должен совпадать с первым байтом транспортного потока;
  • один транспортный поток может использоваться для передачи только одного элементарного пакета.

Структура транспортного потока включает в себя 4-байтную шапку, поле адаптации, необходимое для выполнения приведенных выше условий, информацию, содержащуюся в элементарном потоке, и 16 байт контрольной суммы, сформированной в результате кодирования кодом Рида-Соломона.

Baud (Бод) - единица измерения скорости передачи информации, определяющая количество элементарных посылок несущей в единицу времени. В тех случаях, когда способ модуляции предполагает 2 возможных состояния элемента несущей, 1 бод эквивалентен 1 бит/с.

Bit Error Rate (BER) - количество ошибок в потоке данных, обычно исчисляемых по отношению к общему числу бит в потоке.

Bouquet, Packet (Букет, Пакет) - термин, обозначающий набор сервисных услуг (теле- и радиопередачи, различные интерактивные услуги), объединенных для передачи конечному пользователю.

Conditional Access, CA (Условный доступ) - механизм, регулирующий прием платных программ в соответствии с внесением платы за просмотр. Реализация условного доступа предполагает шифровку программы при передаче и ее дешифровку на приемной стороне при выполнении заданных условий.

Conditional Access Table - содержит информацию о системе скремблирования и условиях доступа (ECM и EMM).

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) - система передачи цифровых трансляций, принятая как стандарт в европейской системе эфирного телевидения. В ней для модулирования сигнала одновременно используется большое количество несущих. За счет этого существенно снижается скорость передачи на одной несущей. В стандартном 8-мегагерцовом диапазоне используется 2048 (2к) или 8192 (8к) несущих. В результате использования ортогональных несущих оказывается допустимо пересечение спектров этих несущих. Их ортогональность достигается за счет правильного выбора частотного интервала между ними. Межсимвольная интерференция ликвидируется введением временного защитного интервала после передачи каждого символа.

Direct Broadcast Satellite, DBS - термин, обычно используемый для описания спутниковых транcляций в Ku- диапазоне, ориентированных на индивидуальный прием. DBS диапазон занимает полосу частот от 11.7 до 12.75 ГГц.

Digital (Цифровой) - термин, применяемый к оборудованию или системе передачи данных, в которых информация передается последовательностью двух дискретных электрических состояний (условно 0 и 1).

Digital Video Broadcasting, DVB - аббревиатура, объединяющая набор стандартов, разработанных для передачи цифровых трансляций. Так же называется организация, занимающаяся разработкой и согласованием стандартов, используемых в европейском цифровом вещании. В ее состав входят представители вещательных организаций, производителей оборудования и работников кабельных сетей.

Discrete Cosine Transformation, DCT (Дискретно-косинусное преобразование, ДКП) - система внутрикадровой компрессии, используемая стандартом MPEG-2. Кадр предварительно разбивается на квадратные блоки площадью 8х8 или 16х16. Затем каждый блок подвергается дискретно-косинусному преобразованию, в результате которого исходная матрица блоков преобразуется в матрицу частотных коэффициентов. Каждый коэффициент характеризует амплитуду определенной частотной составляющей кадра, причем коэффициенты в матрице располагаются по возрастанию частот в вертикальном и горизонтальном направлении. Другими словами, ДКП матрицу можно трактовать как двумерный частотный спектр кадра изображения в вертикальном и горизонтальном направлении. При этом основная энергия концентрируется около нулевых частот. Амплитуда менее значимых высокочастотных составляющих, как правило, мала или равна нулю. Потеря незначительных высокочастотных составляющих почти не сказывается на качестве изображения. Поэтому коэффициенты, не превышающие некоторого порогового значения, не передаются, что и приводит к желаемой компрессии.

Electronic Program Guide, EPG (Электронный путеводитель) - доступная пользователю информация о времени передачи и содержании программ передаваемого пакета. Данные, необходимые для формирования электронного путеводителя, посылаются в транспортном потоке в составе сервисной информации. Набор информации, содержащийся в электронном путеводителе, не стандартизирован и сильно различается в разных пакетах.

Elementary Stream, ES (Элементарный поток) - поток кодированной информации, содержащий только один тип данных. Любая программа включает в себя набор элементарных потоков. В зависимости от типа передаваемой информации различают 5 видов элементарных потоков:

  • с видеоинформацией;
  • с аудиоинформацией;
  • с информацией для условного доступа;
  • с информацией, персонально адресованной владельцу ресивера (электронная почта, персональная информация для условного доступа, перечень программ, которые могут быть дескремблированы конкретным ресивером);
  • с цифровыми данными любого типа - программное обеспечение, финансовая информация, программный путеводитель.

Entitlement Control Message, ECM - данные, передаваемые в транспортном потоке и содержащие информацию о критериях доступа и индивидуальные параметры скремблирования.

Entitlement Management Message, EMM - информация, передаваемая в транспортном потоке и определяющая набор трансляций, принимаемых конкретным ресивером (или группой ресиверов).

Event (Событие) - одна конкретная трансляция программы. Событие определяется названием программы, пакетом, в котором она передается, а также временем передачи.

Forward Error Correction, FEC - системы кодирования, применяемые для повышения помехоустойчивости информационного потока. В цифровом вещании используется два типа такого кодирования. Один тип - блочное кодирование укороченным кодом Рида-Соломона, в процессе которого к 188 байтам транспортного потока добавляется 16 контрольных байт, содержащих биты дополнения до четности определенных блоков информационной части. Другой тип - сверточное кодирование в соответствии с кодом Витерби. Сверточное кодирование предполагает преобразование исходной последовательности в последовательность, каждый элемент которой функционально зависим от всех элементов исходной последовательности. В стандарте DVB-S используются сверточные коды с длиной кодового ограничения к=7 и могут использоваться относительные скорости передачи 1/2; 2/3; 3/4; 5/6 и 7/8. Дробь определяет соотношение числа бит полезной информации к общему числу бит. Очевидно, что значение 1/2 соответствует максимальной степени защищенности, а 7/8 - минимальной. Уровень кодирования выбирается в зависимости от мощности и ширины радиоканала используемого бортового ретранслятора.

MPEG-2, Motion Pictures Expert Group 2 - ряд совместимых стандартов цифровой компрессии телесигналов. Компрессия основана на устранении информационной избыточности, содержащейся в передаваемом видеосигнале. Различают статистическую, структурную, спектральную избыточность, а также избыточность по восприятию. Статистическая избыточность связана с наличием временной и пространственной корреляции отдельных элементов изображения. Структурная избыточность является результатом существования в телевизионном сигнале повторяющихся по форме строчных и кадровых синхроимпульсов и гасящих импульсов. Спектральная избыточность появляется в результате чрезмерно высокой частотной дискретизации. Избыточность по восприятию связана с особенностями человеческого зрения - цветовое разрешение глаза ниже яркостного. Это обстоятельство учитывается и в аналоговых стандартах передачи цветного изображения.

Новые методы сжатия используются в основном при устранении статистической избыточности. Один из них - предсказание - заключается в вычислении разности между предшествующим и последующим элементом изображения, которая и подлежит передаче. При внутрикадровой компрессии сравниваются смежные отсчеты внутри кадра, а при межкадровой - одинаковые отсчеты в смежных кадрах. Этот метод сжатия дает хорошие результаты при передаче неподвижных изображений. Изображение движущихся объектов сжимается с помощью компенсации движения. В этом методе определяются векторы перемещения движущихся частей при последовательном переходе от кадра к кадру, по которым и определяется новое положение объекта. В зависимости от используемых типов компресии различают 3 типа кадров. I-кадры (intra-pictures) обрабатываются только с использованием внутрикадрового предсказания. Они являются опорными для межкадрового предсказания остальных кадров. P-кадры (predictive-picture) для обработки разбиваются на квадратные блоки. Каждый блок обрабатывается с использованием компенсации движения и предсказания вперед. Если в блоке появляется новый объект, кодирование в нем переключается на алгоритм внутрикадровой компрессии. Степень сжатия, достижимая в P-кадрах, в три раза выше возможного сжатия в I-кадрах. B-кадры (bi-directional pictures) кодируются на основе I и P-кадров. Конкретный алгоритм кодирования зависит от характера передаваемого изображения. В B-кадрах достигается наиболее высокая степень сжатия. Сжатый сигнал подвергается ДКП, после чего включается в поток видеоинформации.

В пределах MPEG-2 существует 5 уровней разрешения изображения и 5 профилей, которым соответствует 5 наборов функциональных операций по компрессии видеоданных. Наибольшее распространение получил стандарт сжатия для основного уровня разрешения в сочетании с основным профилем. Основной уровень предполагает наличие в кадре 576 активных строк и 720 отсчетов в каждой строке. Основной профиль включает компенсацию движения изображения с предсказанием по двум направлениям и гибридное дискретно-косинусное преобразование. Формат представления видеоданных, используемый в основном профиле, - 4:2:0. Это означает, что разрешение сигналов цветности и по вертикали, и по горизонтали в два раза ниже, чем разрешение сигнала яркости.

Multi Channel Per Carrier - передача нескольких разных программ на одной несущей. При этой системе передачи сперва производится временное мультиплексирование элементарных потоков, составляющих разные передачи, а затем полученный групповой транспортный поток модулирует одну несущую. Этот способ передачи позволяет более эффективно, чем при использовании SCPC передачи, использовать ширину полосы транспондера, так как упраздняются защитные интервалы между несущими.

Multiplexing (Мультиплексирование) - при формировании цифровых трансляций это процесс объединения отдельных потоков информации в единый транспортный поток.

MUSICAM - мasking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing - система цифровой компрессии звука, изначально разработанная для эфирного цифрового радио. При сжатии данных учитывается то обстоятельство, что до уха слушателя доходит всего лишь около 10% исходного аудиосигнала. Так же как и в системе NICAM передаваемый аудиодиапазон (20 Гц...20 кГц) разбивается на 32 поддиапазона, каждый из которых обрабатывается в отдельности. Масштабирование в пределах каждого поддиапазона определяется амплитудой, чувствительностью человеческого уха к частотам данного поддиапазона, степенью загруженности поддиапазона, степенью загруженности других поддиапазонов и длительностью заполнения поддиапазона. Впоследствии на базе MUSICAM были разработаны несколько стандартов сжатия, используемых в цифровых системах кодирования.

NICAM - near instantaneously companded audio multiplex - система цифровой компрессии звука, используемая для его передачи совместно с аналоговым видеосигналом. В этой системе передаваемый интервал (20 Гц...15 кГц) разбивается на 32 полосы, каждая из которых кодируется отдельно с масштабным коэффициентом, задаваемым как функция от амплитуды сигнала в данной полосе.

Packetized Elementary Stream, PES (Пакетизированный элементарный поток) - структура, разработанная в стандарте MPEG-1 для компьютерной обработки видеоданных. PES может иметь произвольную длину (до 64 кбайт). Структура пакетизированного элементарного потока включает в себя стартовый код, идентификатор потока, до 200 байт служебной информации и содержание самого элементарного потока.

Pay-Per-View - принцип индивидуальной оплаты за каждую просмотренную передачу.

Program Identification, PID - код, определяющий местонахождение определенного элементарного потока в общем транспортном потоке.

Program Specific Information, PSI - информация, необходимая декодеру для распознавания и дешифрации конкретного пакета, пересылаемая в составе этого пакета. Она заключена в трех таблицах:

Programm Association Table, PAT -содержит список всех программ, а также других вспомогательных таблиц, передаваемых в транспортном потоке. Эта таблица всегда имеет PID, равный нулю.

Program Map Table - определяет местонахождение отдельных потоков, составляющих все трансляции, передаваемые в мультиплексированном транспортном потоке. Она также содержит необходимые аудио- и видеопараметры и другую вспомогательную информацию, которая может использоваться для формирования электронного гида, установки часов и т. д.

Programm Stream (Программный поток) - MPEG-2 пакет переменной длины, формируемый без помехоустойчивого кодирования и объединяющий элементарные потоки видеоданных, звукоданных и данных пользователя, относящиеся к одной телевизионной программе. Этот поток используется при подготовке программ в аппаратных телецентра или при записи на CD-ROM.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM (Квадратурно-амплитудная модуляция) - смешанная амплитудно-фазовая модуляция, использующаяся при передаче цифрового кода. Существуют системы QAM модуляции разного уровня. На сегодняшний день наибольшее распространение получили системы 16-QAM и 64-QAM, использующиеся при цифровых передачах по кабелю. Число, присутствующее в названии модуляции, определяет возможное количество состояний одного сегмента несущей.

Quadrature Phase Shift Keying, QPSK (Квадратурно-фазовая модуляция) - фазовая модуляция, использующая 4 фазовых позиции элемента несущей. В связи с тем, что передача QPSK сигнала, с одной стороны, связана с меньшими энергетическими затратами, чем передача QAM сигнала, а с другой стороны - требует более широкого частотного диапазона, этот тип модуляции используется для спутниковых трансляций. Существуют также фазовые системы модуляции более высокого порядка - 8-PSK и 16-PSK. Они требуют более высоких энергетических затрат в связи с их меньшей помехоустойчивостью.

Service Information, SI - описание программ и сервисных услуг, передаваемых в различных пакетах одной или разных сетей. SI размещается в четырех таблицах:

Network Information Table, NIT - содержит информацию для настройки декодера на прием всех передаваемых в сети программ и сервисных услуг;

Service Description Table, SDT - содержит перечень сервисных услуг, включающий название услуги, имя провайдера, перечень пакетов, в которых она передается, и т.д.

Event Information Table - содержит данные о программах, передаваемых в сети.

Running Status Table - содержит информацию о том, какие программы и услуги передаются в текущий момент, а какие нет.

Time and Data Table - таблица с данными о дате и текущем времени.

Simbol Rate, SR - скорость передачи данных. Измеряется либо в бодах, либо в бит/c.

Single Channel Per Carrier, SCPC - способ передачи, при котором каждая программа модулирует отдельную несущую. Этот способ по сравнению с MCPC более энергоемок. Он используется в тех случаях, когда трансляционные точки разных программ географически разнесены. Частотное мультиплексирование таких программ происходит уже в антенно-фидерной линии спутникового бортового ретранслятора.



 
Теле-Спутник Сентябрь 1997
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт