ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический

университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

Методические указания

к практическим работам по дисциплине «Основы цифровой обработки видеосигналов» для студентов направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств»

(профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») всех форм обучения

Воронеж 2015

Составители: канд. техн. наук Л.Н. Никитин, канд. физ.-мат.

наук А.Н. Лукин

УДК 621.396.664

Методические указания к практическим работам по дисциплине «Основы цифровой обработки видеосигналов» для студентов направления 211000.62 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») всех форм обучения / ФБГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Л.Н. Никитин, А.Н. Лукин. – Воронеж, 2015. – 36 с.

В работе представлены методики сжатия цифровых потоков, способы использования преобразования видеосигнала в необходимую форму и алгоритмы способствующие осуществить необходимые операции с видеоинформацией. Изложены методические указания по практическим занятиям при изучении стандартов цифрового кодирования, вопросы для проверки остаточных знаний и список рекомендуемой литературы. Представлен перечень изучаемых вопросов и материал в сжатой форме по перспективным технологиям кодирования и декодирования видеосигнала.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Никитин_ПР_ОЦОВС.doc

Ил. 8. Библиогр.: 4 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Н.Э. Самойленко

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический университет», 2015

Введение

В предлагаемых методических указаниях по практическим работам предложен материал по основным характеристикам цифрового сжатия видио- и аудиоинформации передаваемой по ретрансляционным каналам. Кроме того представлена информация о алгоритмах сжатия, классах изображения и международные стандарты кодирования с информационным сжатием семейства MPEG. В завершающей части методических указаний имеются контрольные вопросы аналитического плана. Использование аналитических приемов позволяет дать правильное решение конструкторских и технологических задач при создании устройств с цифровой обработкой видеосигнала.

Практическая работа № 1

Тема 1. Цифровое сжатие информации

Обычно качество материала всех звуковых и телевизионных программ ограничено пропускной способностью канала, по которому этот сигнал передается. В случае аналоговых сигналов эти ограничения выражаются в терминах ширины полосы частот и отношения сигнал-шум. В случае цифровых сигналов ограничения связаны с частотой дискретизации и длиной кодового слова, причем перемножение величин этих параметров дает величину цифрового потока. Цифровое сжатие — способ получения на выходе канала сигнала с качеством, превышающее обычно обеспечиваемое этим каналом. Как показано на рис. 1 во всех системах цифрового сжатия на передающей стороне канала должен находится “компрессор" (кодер), а на приемной – "эспандер" (декодер). Совокупность кодера и декодера называется кодеком.

К одер Декодер

Канал передачи или записи

Рис. 1. Структурная схема цифрового канала

Существуют два варианта применения цифрового сжатия. Во-первых, для повышения качества существующего канала. Примером является система “Долби"; где речь идет о кодеках, повышающих качество аналоговых магнитофонов. Во-вторых, можно сохранить запись на более высоком уровне, однако при этом пользоваться менее качественным (и более дешевым) каналом. Следует иметь в виду, что собственно термин "сжатие" имеет два значения :например, в звукотехнике "сжатие" может означать преднамеренное искажение, т.е. сжатие динамического диапазона сигнала, как правило для целей хранения. Такое сжатие касается только одной стороны канала; истинное сообщение восстанавливается на приемной стороне соответствующей ступени декодера. Затронем здесь метод аналогового сжатия (односторонние процессоры). Речь пойдет о цифровых кодеках, которые вырабатывают на своем выходе цифровые звуковые и видеосигналы на уровне источника и передают их по каналу с сокращенным потоком. Отношение потока источника к потоку канала называется коэффициентом сжатия.