1-3. Современные способы обработки цифровых сигналов.

Как видно из предыдущего раздела, переход к классическим цифровым технологиям приводит к существенному увеличению полосы частот сигналов. Еще в 70-х годах прошлого века в Советском Союзе предпринимались попытки создания цифровых радиорелейных систем. Для этого использовалась аппаратура ИКМ-30, объединяющая 30 телефонных цифровых каналов и аналоговое радиорелейное оборудование Курс-8 (Область 1). Качество каналов получалось достаточно высоким, однако количество каналов, которое помещалось в выделенный диапазон частот, уменьшилось в 10 раз по сравнению с аналоговыми технологиями, т.к. система Курс-8 предназначена для передачи 300 аналоговых каналов с частотным разделением. В случае с телевизионными сигналами разница в занимаемых полосах частот в аналоговых и цифровых структурах становиться еще более существенной. Получается что классическая цифровая работа не может быть экономически выгодной.

Однако, цифровые системы повсеместно приходят на смену аналоговым, так как появились методы сжатия цифровой информации. В основе этих методов лежит принцип устранения избыточности в сигналах. Под избыточностью понимаются составляющие сигналов, которые не воспринимаются нашими органами чувств или мы согласны эти составляющие потерять. В аналоговой технике методов борьбы с избыточностью очень мало. В основном это применение фильтров, ограничивающих полосы частот сигналов (к примеру, диапазон слышимых звуков от 20-40 Гц до 11-20 кГц, а стандартная полоса телефонного канала 0.3 - 3.4 кГц) и систем сжатия динамического диапазона (т.е. изменение разницы между самым сильным и самым слабым сигналами). В цифровых системах методов устранения избыточности значительно больше. Краткий обзор различных методов приведен в статье Кудриной Е.В. "Методы сжатия информации" на сайте http://eae-1.clan.su/informat/dist/lekcija.pdf.

На рис. 1-3-1 приведены фотографии радиорелейного оборудования (SRA-1 фирмы Siemens) сжатые различными способами. Можно заметить, что качество изображения на всех фотографиях отличается незначительно, в то время как объем файлов значительно отличается.

Рассмотрите пример обработки изображения.

Рис.1-3-1

Какие результаты получаются при работе систем сжатия?

Сравнительная таблица параметров видеосюжетов, выполненных по разным технологиям (пример)

Таблица 1-3-1

Телевидение высокой чёткости (ТВЧ или HD)

Сравните два одинаковых сюжета (Primer1 и Primer2), записанные в разных форматах. Видеофайлы находятся в папке "Видео" из общего программного пакета и могут быть запущены при помощи программы Windows Media Player или в аналогичной программе. Видно, что качество изображения в сюжете Пример1 несколько лучше, чем в Пример2, но размеры файлов отличаются более чем в 13 раз!!!

Кроме вышеприведенного вывода цифровая работа имеет еще целый ряд преимуществ. Это и возможность простого кодирования и преобразования сигналов, технологичность схемотехнических решений, сопряжение с компьютерными технологиями и пр.

Но необходимо учитывать, что в современных системах такое важное свойство классических цифровых сигналов как помехоустойчивость не реализуется из-за устройств сжатия информации. Компенсируется низкая помехоустойчивость за счет применения специальных методов кодирования, предсказания и модуляции.

Дальше...