CC BY
14
УДК 621.375 Ю.И. Галочкин
ГАЛОЧКИН Юрий Иванович - кандидат технических наук, доцент кафедры электроники и средств связи Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: rts_rts@mail.ru © Галочкин Ю.И., 2012
Телевизионные системы с пространственным совмещением
Предлагается оригинальный способ формирования информационного потока для цифрового телевидения с использованием адресов пикселей передающей и принимающей матриц, что может повысить скорость передачи видеоинформации. Предлагаемый метод рассматривается для различных телевизионных форматов, способов опроса пикселей передающей матрицы и некоторых простых телевизионных картинок. Ключевые слова: цифровое телевидение, пиксель, информационный поток, скорость передачи, телевизионный формат.
Television systems with spatial combination. Yuriy I. Galochkin - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
The original way of formation information a stream for digital television with use of addresses of pixels of telling and accepting matrixes that can increase speed of transfer of a video information is offered. The offered method is considered for various television formats, ways of poll of pixels of a transferring matrix and some simple television pictures.
Key words: digital television, pixel, information stream, speed of transfer, television format.
Непременным атрибутом всех телевизионных (ТВ) систем является строгая временная синхронизация передающей камеры с приемником, что приводит к необходимости периодической передачи синхронизирующих сигналов. При принятых сегодня типах разверток (чересстрочная или прогрессивная) синхросигналы (кадровые и строчные) занимают до 18% времени передачи видеосигнала. Характерно, что такие затраты времени не зависят от содержания видеокадра и одинаковы как при передаче однотонного фона, так и насыщенного мелкими деталями многоцветного изображения. Понятно, что это приводит к уменьшению объема передаваемой полезной информации, необходимости увеличения скорости передачи и, в конечном итоге, к расширению частотной полосы канала.
Целью настоящей работы является разработка принципа действия ТВ-системы, позволяющего отказаться от необходимости передачи синхросигналов, т.е. построить асинхронную систему. Этот подход применим только к цифровым системам, где совпадают количество и расположение пикселей передающей и приемной матриц. Суть работы такой системы сводится к следующему. Передающая матрица, содержащая один ТВ-кадр, опрашивается в любом порядке (последовательно все пиксели, по строкам, по столбцам, из центра по спирали к краям, по случайной траектории и т.д.). Информация о каждом пикселе состоит из его адреса и цифровых данных о цвете (яркостный и два цветоразностных сигнала - обычно 3 х 8 = 24 бита). Если следовать классическим алгоритмам передачи цифрового ТВ сигнала, то для одного кадра необходима скорость передачи п24Л (здесь п - количество пикселей в кадре, I - время передачи одного кадра). Естественно, сюда необходимо добавить время на передачу синхросигналов строчной и кадровой разверток. Предлагается следующий алгоритм работы системы:
- определяется и запоминается цвет первого пикселя;
- просматриваются в выбранном порядке все последующие пиксели, и цвет каждого сравнивается с первым; если цвета совпадают, то запоминаются адреса пикселей с цветом первого;
- после просмотра всего кадра передаются адреса пикселей с цветом первого, причем если по траектории просмотра кадра последовательно попадаются пиксели одного цвета, то передаются адреса только начального и конечного пикселей данной последовательности;
- все следующие просмотры кадра осуществляются аналогично, но из него исключаются пиксели с цветом предыдущего.
Таким образом, отпадает необходимость передачи синхронизирующих сигналов, а картинка на приемной стороне восстанавливается по переданным адресам пикселей, т.е. происходит пространственное совмещение всех пикселей до полного восстановления передаваемого изображения. Поскольку в реальных условиях на любом изображении имеются области с одинаковыми параметрами цветности и яркости, то происходит
существенное сокращение объема передаваемой информации по сравнению с традиционной разверткой. Так, для ТВ формата 1080р (1920 пикселей в строке, 16:9 - отношение сторон, 24 кадра в секунду) предельные значения объемов информации отличаются более чем в 750 тысяч раз при передаче разверткой или способом пространственного совмещения однотонного фона; столь же многократны и соотношения скоростей передачи. Безусловно, рассчитать выигрыш в объеме и скорости передачи реальных подвижных изображений просто невозможно, поэтому в работе исследуются простейшие модели - вертикальные разноцветные полосы, вложенные друг в друга прямоугольники разного цвета, различные скорости обновления разных участков кадра. Кроме того, моделируются разные траектории опроса пикселей, способов их нумерации, применение равномерного и неравномерного кодов при передаче адресов пикселей. Все эти модели и способы передачи рассматриваются для 18 телевизионных форматов - от HDTV (телевидение высокой четкости -объем видеоинформации 49,8 Мбит, скорость битового потока 1493 Мбит/с) до малокадрового телевидения (объем видеоинформации 3,1 Мбит, скорость битового потока 77,5 Мбит/с). В рассматриваемых примерах объем видеопотока и скорость передачи отличаются в сотни и тысячи раз в пользу систем с пространственным совмещением, причем наибольшим выигрыш оказывается для высококачественных форматов.
В работе рассматривается лишь возможный подход к построению новой системы ТВ и не затрагиваются вопросы технической и программной реализации такой системы, хотя трудности, возникающие при ее реализации, не представляются автору непреодолимыми.
X
УДК 210.100.62 Г.А. Стеценко
СТЕЦЕНКО Георгий Алексеевич - студент кафедры электроники и средств связи Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: goha-bolshoy@mail.ru © Стеценко Г.А., 2012
Влияние окружающей среды
на качество беспроводной оптической связи
Предпринята попытка систематизировать воздействие окружающей среды на беспроводной оптический канал связи. Рассматриваются и оцениваются основные факторы среды, влияющие как на сами устройства (лазеры, фотодиоды), так и на канал связи - атмосферу.
Ключевые слова: оптический канал, лазер, атмосфера, беспроводной доступ, АОЛС.
Environmental influences on the quality of wireless optical communications. George A. Stecenko - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
This article describes the impact of the environment on the wireless optical channel of communication. I will review the main factors of the environment, affecting how the device - lasers, photodiodes, and on the communication channel - the atmosphere.
Key words: optical channel, laser, atmosphere, wireless Internet access, FSO.
Основные работы по созданию атмосферной оптической линии связи (АОЛС) начались с 1970-х годов. Результаты опытной эксплуатации АОЛС в течение трех лет показали, что коэффициент готовности (относительное время возможного использования) атмосферного канала при эксплуатации аппаратуры АОЛС составлял от 0,72-0,73 (28 км) до 0,96-0,97 (1,6 км). Основной причиной отказов были сильные туманы и, частично, сильные снегопады. Сегодня благодаря развитию техники удалось обеспечить практически бесперебойную работу канала АОЛС [2].
Работа канала связи АОЛС (ББО-системы) прежде всего зависит от климатических условий и физических характеристик места установки. В целом погодные условия и параметры установки, воздействующие на видимость, оказывают влияние и на качество связи ББО-системы. Типичная ББО-система работоспособна на расстоянии, в два-три раза превышающем расстояние прямой видимости в любых условиях окружающей среды.
