Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Международный сгандарі кодирования с информационным ежа і нем MPEG-2 9
1.1. Кодирование изображений с преобразованием 10
1.2. Сжатие статических изображений 13
1.3. Сжатие динамических изображений 17
1.4. Масштабируемость сие і ем сжатия 21
1.5. Выводы 26
Глава 2. Раїработка методов коррекции линейных искажений сигналов в сисіемах цифрового телевидения 28
2.1. Анализ пространственных импульсных характерне і ик изо і ропної о оптического тракта сие і ем телевидения 28
2.2. Линейные искажения сигналов в системах цифрового телевидения со сжатием посіандаріу MPEG-2 38
2.3. Многомерная ортої опальная дискретизация 42
2.4. Способ коррекции и ангишумовои обработки в сисі емах телевидения 50
2.5. Выводы 57
Глава 3. Разработка метода устранения «блокині-эффекта» 60
3.1. Специфика обрабоїки видеоданных в кодерах цифровою ежаїия 60
3.2. Классификация шнов блоков, возникающие в резулыате работы алюри і ма MPEG 62
3.3. Обоснование выбора узлов интерполяции и области усреднения 65
3.4. Выбор интерполяционных формул для устранения блочное і и 78
3.5. Выводы 85
Глава 4. Анализ и коррекция искажений формирования и передачи сигналов изображений в системах цифрового вещательного іелевидения 87
4.1 Разработка метода коррекции нелинейных искажений тина "гребенка" 87
4.2. Многолучевый прием в DVB-T 98
4.3. Математическая модель интерференции радиосигналов, пришедших в точку приема с разными задержками 102
4.4. Алгоритм оценки текущее о состояния амплитудно-час і отной харакз еристики сквозного радиоканала 112
4.5. Особенности анализа и выбора характеристики усили і елей для цифрового телевизионного вещания 119
4.6. Выводы 128
Глава 5. Результаїьі рафаботки усгроиств коррекции линейных и нелинейных искажений изображений в системах цифрового вещательного телевидения 130
5.1. Рафаботка устройсів коррекции линейных искажений изображений в сисіемах цифрової о веща і елыюго і елевидснин 130
5.2. Разработка устройсіва коррекции нелинейных искажений изображений в системах цифрової о веща і елыюго і елевидсния 135
5.3. Разработка программного обеспечения для моделирования метода устранения блокинг-зффекта 138
5.4. Выводы 145
Заключение 147
Список ли і ературы 149
Приложение 158
Введение к работе
За основу для перехода до 2015г. телевизионного вещания России на цифровой стандарт определена европейская система DVB (Digital Video Broadcasting),4aciHbiMH вариациями которой являются цифровые сисіемьі. наземного - DVB-1, спутникового и кабельного телевизионного вещания
В связи с этим перед национальной промышленностью России стоит задача освоения производства передающего и приемного оборудования по стандарту DVB Отечественные производители такого оборудования должны выдержать конкуренцию на мировом рынке Это определяет актуальность задачи разработки эффективных методов и алгоритмов, обеспечивающих существенное увеличение качества изображений цифровою ТВ вещания в вариантах оборудования, производимого в России Соответственно актуальной задачей является разработка новых методов и устройств формирования и коррекции сигналов цифрового ТВ вещания, позволяющих увеличить эффективность рабоїьі указанных выше систем стандарта DVB за счет реального повышения качесіва передаваемых IB изображений и сопутствующих услуг Поэтому тема предсіавленной диссертационной работы является актуальной
Большой вклад в разработку теорешческих основ цифрового іелевидения, методологии коррекции информационных сигналов в цифровых ТВ системах, внедрения сисіем ЦТВ в России внесли работы Безрукова В Н , 1 лассмана К Ф , Дворковича В П , Зубарева Ю. Б, Катаева С И , Кривошеева М. И, Кукка Н И , Севальнева Л А , Селиванова А С , Хромою Б II, и других, а также преподаваїелеи, аспирантов кафедры телевидения МТУСИ и сотрудников лаборатории " Цифровой обрабоїки телевизионных сигналов"(НИЛ-11) НИЧ МТУСИ
Считаю своим долгом выразить блаюдарносіь заведующему кафедры телевидения им СИ Катаева М ГУСИ и НИЛ-11 НИЧ МТУСИ профессору, доктору технических наук Безрукову В Н. за научное руководство, консулыации и помощь, оказанные при разработке теорешческою материала данной диссертации
Цель и задачи работы.
Целью настоящей диссеріационной работы является разработка эффективных методов и устройств коррекции искажении в сисіемах цифрового вещательною телевидения, учитывающих специфику формирования, кодирования и преобразования сигналов по стандартам MPFG-2, DVB и обеспечивающих повышение качества функционирования элементов оборудования, используемых при передаче сигналов по каналам связи, а также разработка и моделирование алюритмов, реализующих предложенные методы
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие научно-практические задачи 1 Проведен анализ искажений формирования и преобразовании сигналов ТВ изображений в системах цифрового телевидения
2 Разработан метод устранения "блокині-эффекта".
3 Разработан метод коррекции линейных искажений сигналов в системах цифрового телевидения
4 Разработан метод коррекции нелинейных искажений (типа «гребенка»), возникающих при передаче границ изображений, ориентированных во внутрикадровом пространстве в направлении, ортогональном направлению движения
5 Разработан алгоритм текущего контроля сквозной часіотной харак і еристики радиоканала в системах цифрового ТВ но стандарту DVB-1.
6 Разработана методика анализа и выбора характеристик усилителей для цифрового телевизионного вещания.
7 Проведены экспериментальные исследования разработанного метода устранения искажений типа "блокинг-эффекта", создана проірамма, моделирующая процесс устранения "блокинг-эффекта".
Методы исследования.
При решении поставленных задач в работе использованы современные меюды анализа теории радиотехники, включая элемешы теории функций и функционального анализа, теории радиотехнических цепей, теории численного интегрирования и дифференцирования, линейной алгебры и геометрии, методы спектрального анализа Фурье, численної о анализа и проіраммирования и др
Научная новизна работы
Научная новизна настоящей работы заключается в следующем.
1. Проведен теоретический анализ характеристик, параметров и искажений формирования сигналов ТВ изображении в системах цифровою вещательною телевидения.
2 Разработан метод устранения "блокиш -эффекш" Разработан метод коррекции линейных искажении сигналов в системах цифрового телевидения.
4 Разработан метод коррекции нелинейных искажений іипа "іребенка"
5 Разработаны принципы и ашоритм текущего адаптивного контроля и соответственно коррекции сквозной частотной характеристики радиоканала в системах цифрового ТВ по стандарту DVBРазработана методика анализа и выбора характеристик усилителей для цифрового телевизионного вещания
7 Создана программа, моделирующая процесс устранения "блокинг- эффект а"
Реализация результатов работы.
Результаты работы использованы при проведении учебного процесса на кафедре телевидения им С И. Катаева М1 УСИ и при выполнении НИР в лаборатории "Цифровой обработки телевизионных сигналов" (НИЛ-11) НИЧ Ml УСИ и в ОАО «МАРТ», Саню-Петербурі
Апробация резулыаюв работы.
Основные положения диссертационной работы обсуждались на российских научно-технических конференциях и семинарах.
1. Научно-техническая конференция профессорско-преподаватель-ского, научною и инженерно-технического состава, МI УСИ, Москва, 2004 г.
2 Научно-техническая конференция профессорско-преподавагель-ского, научного и инженерно-іехнического состава, Ml УСИ, Москва, 2005 г.
3 Научно-техническая конференция профессорско-преподаваїель-ского, научного и инженерно-техническою состава, МТУ СИ, Москва, 2006 і
Практическая ценность рабо і ы.
1 Разработан метод устранения "блокиш -эффекта"
2 Разработан метод коррекции линейных искажений сиі налов в системах цифрового телевидения, позволяющий, наряду с коррекцией сиінала изображения, уменьшить влияние шумов.
4 Разработан метод коррекции нелинейных искажений типа "гребенка", коюрый позволяет снижать потенциально-возможную величину коэффициента сжатия изображения при кодировании по стандарту MPEG из-за интегрирования в пределах блоков неполною числа строк, отражающего изображения іраниц быстродвижущихся объектов в направлении, ортогональном направлению движения
5 Разработаны принципы и алгоритм іекущего адаптивною контроля и соответственно коррекции сквозной частотной характеристики радиоканала в сисіемах цифрового IB по сіандарту DVB.
6 Разработана методика анализа и выбора харакіеристик усилителей для цифрового телевизионного вещания
Личный вклад
Основные положения, теоретические выводы и рекомендации, представленные в материалах данной диссертационной работы, получены автором самостоятельно
Публикации.
По материалам диссертационной рабоїьі опубликовано 11 научных рабої Маїериальї работы нредсіавленьї также в оічеіах по НИР ІІИЛ-11 НИЧ МТУСИ
Основные положения, выносимые на защиту.
1 Резулмаш анализа искажений формирования сигналов 1В изображении в системах цифрового вещаіельного телевидения
2 Разрабоїанньїи метод устранения "блокинг-зффекіа"
3 Разработанный мегод и устройства коррекции линейных искажений сигналов в системах цифрового телевидения
4 Разработанный метод и устройство коррекции нелинейных искажений типа «гребенка»
Разработанный ашоритм контроля текущего состояния сквозной час і о гнои характеристики радиоканала в системах цифровою 1В по стандарту DVB6. Методика анализа и выбора характеристик усилителей для цифрового телевизионною вещания
7 Результаты экспериментальных исследований разработанного метода устранения блокинг-эффекта"
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения Работа изложена на страницах машинописною текста
Список литературы включает 118 наименований
Во введении обоснована акіуальность темы насюящей диссертационной рабо і ы, охарактеризовано состояние исследуемого вопроса, определены цель, задачи и методы исследовании Сформулирована научная новизна, практическая значимость резулыаюв работы и положения, выносимые на защиту Представлены состав и краткое описание работы, приведены сведения об апробации работы и публикациях автора
В первой главе «Международный стандарі кодирования с информационным сжатием MPEG-2» проанализированы особенности преобразования и кодирования видеоинформационных сиіналов при сжаїии спекіра сіатических и динамических телевизионных изображении
Во второй главе «Разработка методов коррекции линейных искажений сигналов в сисіемах цифровою телевидения» проанализированы просіранственньїе импульсные характеристики (ИХ) изотропного оптического тракта систем телевидения, линейные искажения сиі налов в сисіемах цифровою іелевидения со сжаїием но сіандаріу MPEG-2 и характеристики ортогональной дискретизации, разработан способ коррекции и антишумовой обработки в системах телевидения
Треіья їлава «Разрабоїка метода устранения «блокинг-эффекта» посвящена его разработке, обоснованию выбора узлов ишерполяции и области усреднения при реставрации структуры фона
В четвертой главе «Анализ и коррекция искажений формирования и передачи сиіналов изображений в сисіемах цифровою вещательного телевидения» разработан метод коррекции нелинейных искажении типа "гребенка", реализован анализ интерференции радиосигналов, пришедших в іочку приема с рашыми задержками, разработан алгоритм оценки текущего состояния амплитудно-частотной характеристики сквозною радиоканала и предложена меюдика анализа и выбора характеристик усилителей для цифровою телевизионного вещания
В инюй главе «Результаты разработки устройств коррекции линейных и нелинейных искажений изображений в системах цифрового вещательного телевидения» разработаны, в соответствии с предлагаемыми методами и алгори імами коррекции, устройства, приведены результаты разрабоїки проіраммною обеспечения для моделирования усіранения блокинг-эффекта, приведены результаты экспериментальных исследований.
В заключении приводятся основные выводы по результатам выполненной рабо і ы
В приложении приведен текст программы, моделирующей устранение "бчокині-эффекта"
