Практическая работа № 6

Тема 1. Дискретизация сигнала

Теория дискретизации требует, чтобы частота дискретизация была вдвое больше ширины полосы частот сигнала, подлежавшие дискретизации. В случае широкополосного сигнала, например сигнала, охватывающего много частотных октав, частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое больше наивысшей частоты входного сигнала. При «правильной» дискретизации исходный сигнал сохраняется в виде огибающей отсчетов и может быть восстановлен посредством низкочастотной фильтрации.

Рис. 7. «Неправильная» дискретизация

Рис. 7. показывает, что происходит в том случае, когда частота сигнала превышает половину используемой частоты дискретизации. Здесь огибающая отсчетов представляет сигнал, который уже не совпадает с исходным. Имеет ли это значение, или не имеет, определяется видом рассматриваемого сигнала: является ли он широкополосным или узкополосным. В случае широкополосного сигнала рис. 7. иллюстрирует ложную частоту, или помеху дискретизации; это результат неправильной дискретизации. Каждый кинозритель замечал, как в ковбойских фильмах колеса почтовой кареты останавливались и вращались в обратном направлении. Это лишь один пример помех дискретизации. Частота вращения спиц колеса, снимаемого камерой, слишком высока для используемой частоты кадров. Существенно важно предотвратить, насколько это возможно, возникновение помех дискретизации в аналого-цифровых преобразователях; это достигается благодаря включению перед ступенью дискретизации фильтра, называемого предфильтром. В случае узкополосного сигнала рисунок происходит процесс гетеродирования, благодаря которому узкая полоса частот переносится в полосу исходных частот, которую теперь можно верно описать, пользуясь низкой частотой дискретизации. Обратное преобразование требует осуществить процесс повышающего преобразования частоты с использованием полосового фильтра, а не фильтра низкой частоты. Такой метод широко применяется в звуковой технике со сжатием, когда спектр входного сигнала можно разделить па ряд частотных полос без увеличения частоты дискретизации.

Тема 2. Чересстрочная развертка телекадра

В чересстрочной системе строки каждого кадра подразделяются на совокупности четных и нечетных строк, известных как поля. Передача двух полей вместо одного кадра обеспечивает удвоение частоты обновления изображения без удвоения требуемой ширины полосы частот. Чересстрочную развертку можно трактовать как вид аналогового сжатия. Дефектами такого сжатия являются межстрочное мерцание и плохая динамическая разрешающая способность. В идеале, цифровое сжатие должно производиться с использованием материала нечересстрочного источника, поскольку в этом случае при том же цифровом потоке получаются лучшие результаты. Использование черестрочного входного сигнала означает последовательное включение двух кодеров сжатия. Однако преобладание чересстрочной развертки в существующих телевизионных системах означает, что на практике кодеры цифрового сжатия вынуждены принимать материалы от чересстрочных источников. Чересстрочность создает трудности для сжатия с компенсацией движения, т.к. измерение движения усложняется тем фактом, что последовательные поля не описывают одни и те же точки изображения. Чересстрочность усложняет также формирование межполевого разностного сигнала.