Канальное кодирование

Решает следующие задачи:

1)обеспечение самосинхронизации – возможности восстановления тактовой частоты непосредственно из принимаемого сигнала.

2)устранение постоянной составляющей сигнала (это нужно чтобы исключить использование усилителей постоянного тока)

3)обеспечение нечувствительности сигнала к смене полярности (инвертированию) так как не известно сколько инвертирующих усилителей встречается на пути сигнала.

Канальное кодирование включает в себя скремблирование и код БВНМ (без возврата к нулю модифицированный)

Скремблирование – перемешивание, смешивает данные с псевдослучайной последовательностью (привносит свойства случайной последовательности но приемник и передатчик могут ее расшифровать). Это повышает помехоустойчивость, уменьшая вероятность появления пакетных ошибок.

БВНМ – кодирует с помощью перепадов сигнала, те если в сигнале 1 то после БВН будет перепад 0-1 или 1-0, если в сигнале 0, то перепада не будет, уровень сигнала сохранится на прежнем логическом уровне.

ошибки в канале передачи – это межсимвольная интерференция, которая возникает из-за влияния передаваемых символов друг на друга вследствие неидеальности АЧХ канала связи.

Межсимвольная интерференция оценивается с помощью глазковой диаграммы. Чем больше искажений, тем больше «закрывается глаз»

Jitter - отклонение символов от их номинальных положений на временной оси (фазовое дрожание)

24.Канал записи цифрового магнитофона.

На примере DV ибо это самый распространенный формат, который основывается на всех базовых принципах магнитной цифровой записи.

Структурная схема канала записи цифрового магнитофона (DV).

Перемешивание

Перед компрессией цифровые данные, описывающие кадр изображения, подлежат перемешиванию. В видеозаписи компрессированные данные должны записываться с постоянной скоростью и сегментами фиксированной длины. Цель перемешивания - предотвратить попадание в один видеосегмент серии макроблоков с большим содержанием высокочастотных компонентов. Таким образом каждый сегмент будет иметь схожую степень компрессии. Перемешивание в формате DV связано только с видеокомпрессией, поэтому после нее компрессированные данные подвергаются процедуре обратного перемешивания. В процессе этого восстанавливается исходная структура кадра телевизионного изображения. Цель обратного перемешивания - максимизировать объем данных, считываемых при нестандартных скоростях воспроизведения.

Звук перемешивается для защиты от пакетных ошибок.

Компрессия

Видеокомпрессия или сжатие потока видеоданных – важнейший и самый сложный компонент системы обработки сигналов, определяемый стандартом DV. Она устраняет избыточность, свойственную кадру типичного телевизионного изображения, доводя скорость компрессированного потока видеоданных до 25 Мбит/с. Основные элементы видеокомпрессии DV: дискретно-косинусное преобразование ДКП и энтропийное кодирование последовательности квантованных коэффициентов ДКП(оценивается пригодность к сжатию). Видеокомпрессия DV выполняется путем внутрикадрового кодирования, однако она представляет собой адаптивную систему, приспосабливающуюся к движению изображаемых объектов. Поэтому в составе схемы компрессии есть устройство, осуществляющее оценку движения, на основе которой принимается решение о режиме дискретно-косинусного преобразования и уточняются особенности квантования коэффициентов ДКП.

Внутреннее и внешнее кодирование

И то и то – это код Рида-Соломона. В совокупности образуется код-произведение, который позволяет обнаруживать и исправлять пакетные ошибки.

Звук

Стандарт DV предусматривает четыре режима кодирования, которые характеризуются частотой дискретизации, параметрами и типом квантования и числом каналов.

Субкод

Сектор субкода содержит временной код и данные управления, а также может включать другие дополнительные данные.

25.Классификация ошибок в цифровой записи. Обнаружение, исправление.

Ошибки бывают одиночные (искажается один бит) и пакетные (искажается некая последовательность/серия битов). Последний тип ошибок исправить труднее всего.

Для устранения ошибок используют различные коды, которые позволяют исправлять и/или обнаруживать ошибки. Но любое такое кодирование предполагает введение избыточности.

Совершенным кодом, нашедшим применение в современной видеозаписи, является код Рида-Соломона, требующий добавления двух проверочных символов в расчете на одну исправленную ошибку.

Для борьбы с пакетными ошибками придумали код-произведение: массив полезных данных организуются в прямоугольную матрицу, строки и столбцы которых кодируются отдельно. К столбцам матрицы добавляются проверочные символы одного кода, называемого внешним, а к строкам – проверочные символы другого кода, называемого внутренним. Такое двумерное кодирование существенно позволяет увеличить мощность кода, избыточность минимальна, количество исправленных и обнаруженных ошибок максимально.

Ошибки значительной длины (пакетные ошибки) исправляются благодаря использованию буферной памяти между внешним и внутренним кодерами и чередованию направлений записи в память и чтения из нее.

Если ошибку не удается исправить, но хотя бы удается обнаружить, то возможно применить маскирование, те замена ошибочных битов похожими. Чаще всего ошибочные биты заменяются соседними.

Для повышения эффективности маскирования используется перемешивание отсчетов изображения перед записью (естественно при воспроизведении правильная последовательность восстанавливается). При этом дистанция перемешивания, те размеры области изображения, в пределах которой перемешиваются отсчеты изображения, имеет важное значение при сопоставлении форматов. В современных цифровых видеомагнитофонах дистанция перемешивания определяется размерами буферной памяти в системе кодирования.

Перемешивание может превратить пакетную ошибку в несколько разрозненных одиночных ошибок, которые исправлять гораздо легче.