Раздел: Документация
0 ... 50 51 52 53 54 55 56 57 ференциальной ИКМ (ДИКМ), которая при хорошем качестве обеспечивает запись сигналов цветного телевидения со скоростью 34,368 Мбит/с (49, 50, 116, 117, 145]. По всей вероятности, в ближайшее время Европейский союз радиовещания стандартизирует данную скорость для передачи в магистральных каналах связи при международном обмене телевизионными программами*. 3.2. МЕТОДЫ ЗАПИСИ В современных профессиональных видеомагнитофонах расход ленты составляет: для четырахголовочных поперечно-строчных систем 2 ■ 104 мм2/с; для наклонно-строчных систем 6,5 • 103 мм2/с. Если при цифровой видеозаписи расход ленты будет оставаться на уровне расхода в наклонно-строчных системах, то при скорости записи в 100 Мбит/с, плотность записи информации должна соответствовать 1,5 • 104 бит/мм2. Учитывая, что достижимая плотность бит в продольном направлении может оцениваться в 1,5 • 103 бит/мм2, плотность строчек записи должна быть равна 10 строчек/мм. Для одноканальной записи необходима относительная скорость головка—лента 65 м/с. Удовлетворительную передачу цифрового сигнала вполне обеспечивает канал с отношением сигнал-шум 20 дБ. Это открывает возможность для снижения относительной скорости головка—лента и увеличения плотности записи. С уменьшением ширины строчки записи отношение сигнал-шум уменьшается пропорционально квадратному корню ширины строчки. Данная зевисимость справедлива и с учетом шума головки и шума предусилителя [7]. Поскольку при ширине строчки 160 мкм отношение сигнал-шум приблизительно равно 4 дБ, то при указанной плотности 10 строчек/мм целесообразно иметь строчку шириной 80 мкм, которая обеспечивает отношение сигнал-шум 37 дБ. Для отношения сигнал-шум 20 дБ была бы достаточна строчка шириной всего 1,6 мкм. Таким образом, ширина строчки записи может быть уменьшена и для параллельной записи может быть использовано большее число строчек. Когда количество параллельных каналов равно п, скорость записи в одном канале уменьшается в п раз. В такой же степени может быть уменьшена относительная скорость головка—лента или продольная плотность записи. Многоканальные системы кажутся предпочтительнее и потому, что выпадения обычно проявляются на малой площади ленты и они оказывают влияние на коротковолновые сигналы. С одной стороны, при большом количестве строчек записи цифровое слово можно распределить между строчками таким образом, чтобы иметь возможность его восстановления, несмотря на помехи. С другой стороны, запись может проводиться на более длинных волнах, а следовательно, и влияние выпадений будет значительно меньше. Вместе с тем для многоканальных систем с параллельной записью необходимы многоканальные головки и многоканальныеэлектронныеустройства, что достаточно сложно и связано струдностями в системах с вращающимися головками. В прошедшие годы на основе вышеописанных принципов было приведено два эксперимента по созданию многоканальных систем параллельной записи. В одних системах использовалась однодюймовая лента. В 42-канальной системе Британской радиовещательной корпорации скорость записи в одном канале равна 2,6 Мбит/с, скорость движения ленты 3 м/с. В 28-канальной системе, созданной Центром по исследованиям воблас- * МККР принял международный стандарт на парметры кодирования для цифровых телевизионных студий 4:2:2, в соответствии с которым рекомендуется раздельное кодирование сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов. Частота дискретизации сигнала яркости 13,5, а цветоразностных сигналов 6,75 МГц. Все три сигнала кодируются методом линейной ИКМ с точностью 8 бит/отсчет. Полный цифровой поток — 216 Мбит/с. В ряде стран разработаны цифровые видеомагнитофоны, обеспечивающие запись такого цифрового потока. Подготовлен проект формата записи этого сигнала, который в ближайшее время будет принят международными организациями. — Прим. ред. ти телевидения и электросвязи (г. Ренн, Франция) (модифицированная модель Атрех FR2000A), 18 дорожек использовались для записи изображения. Скорость движения ленты 3,4 м/с, полная скорость записи информации 50 Мбит/с 70, 114]. Ни одна из этих систем не предназначалась для промышленной эксплуатации, а лишь для накопления опыта. В обеих системах поверхностная плотность записи информации далека от желаемой (расход ленты 7,5 ■ Ю4 и 8,7 ■ Ю4 мм2 /с соответственно). Увеличение плотности записи сверх определенного граничного значения, естественно, помимо технологических трудностей и трудностей, связанных с удержанием головки на строчке записи, теряет смысл из-за межстрочных промежутков, необходимость в которых обусловлена наводками между соседними строчками. Это означает, что отношение реально используемой для записи площади ленты к общей площеди все в большей степени уменьшается. Таким образом, заданная поверхностная плотность записи предполагает оптимальное число параллельных каналов, определенные плотность и ширину строчек записи, которые обеспечивают наилучшее отношение сигнал-шум. Если расход ленты является основным требованием, то оптимальное число каналов равно 4, а ширина строчек записи 20 мкм 86]. Из-за трудностей, связанных с удержанием Головкина строчке записи, данные требования в настоящее время еще не могут быть реализованы. Вместе с тем легко реализуется система с межстрочным промежутком 50 мкм и двумя параллельными каналами. В таких системах с учетом того, что скорость цифрового сигнала равна 100 Мбит/с, каналы должны иметь пропускную способность 50 Мбит/с, т. е. ширину полосы пропускания 25 Мгц. 3.3. КАНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ Системы записи цифровых сигналов должны обеспечивать 100 %-ную безошибочную передачу или по крайней мере 100 %-ное обнаружение ошибок. Сточки зрения цифровая система записи телевизионных сигналов не столь требовательна. Однако из-за вращающихся-трансформаторов и головок с малой рабочей поверхностью необходимо, чтобы сигнал не содержел низкочастотных составляющих. Следует избегать также дальнейшего увеличения уже достаточно высокой верхней граничной частоты. Число применяемых канальных кодов достаточно велико. Управлением независимого телевидения и радиовещания Великобритании используется блоковой 10-битовый код. В кодовой таблице содержится 10-битовые слова, состоящие из пяти "1" и пяти "0". Поэтому они не имеют постоянных составляющих. Существует 252 такие комбинации. Исходный код является 8-битовым. Из 256 возможных комбинаций 4, которые выходят за пределы нормального диапазона, опускаются. Несмотря на то, что данный код увеличивает на 20 % необходимую скорость записи, он все же имеет преимущества в том, что обеспечивает 75 %-ную вероятность обнаружения ошибок и 100 %-ное обнаружение единичной ошибки. К недостаткам данного кода следует отнести трудность исправления ошибок [ 7, 86, 125, 126]. Этот способ канального кодирования применяется в сегментированных и несегментированных наклонно-строчных экспериментальных системах. Фирма Атрех разработала новый код М2 для записи сигналов изображения [ 90, 35]. В коде отсутствуют постоянные составляющие, и он имеет ограниченную полосу, хотя соглесно [ 126] для удовлетворительного детектирования полоса должна быть на 20 % больше, чем в вышеупомянутом коде 8/10. Интерес представляет также исключение постоянной составляющей методом скремб-лирования, примененным для видеомагнитофонов [100, 146]. На цифровой сигнал с помощью суммирования по модулю 2 накладывается псевдослучайная последовательность (рис. 103). Это обеспечивает достаточно резкое уменьшение вероятности появле- Вход Телевизионный цифровой сигнал 1-й регистр В Генератор псевдослучайной последовательности импульсов п-разрядный регистр I Т~ — ( -о I Выход Телевизионный цифровой сигнал 43-■t- Анализатор Рис. 103. Устройство скремблирования. Из псевдослучайной последовательности импульсов, формируемой генератором 1, с помощью инверторов и «-разрядного регистра 2 получают четыре разные последовательности импульсов, которые суммируются по модулю два с входным сигналом в 3; с помощью анализатора 4 выделяется та кодовая комбинация, которая дает наименьшее число нулей; в результате суммирования по модулю два в 5 выбранной кодовой комбинации с задержанным на шесть тактов в регистре 6 входным сигналом получается цифровой сигнал для записи [ 100] ния длинных последовательностей нулей. Например, вероятность появления сигналов с числом нулей более 16 (подряд) меньшею 1 °. Данный метод не увеличивает ширину полосы пропускания. 3.4. ИСПРАВЛЕНИЕ И МАСКИРОВАНИЕ ОШИБОК Коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки, широко используются в технике связи (см., например, [21, 54, 109]). Их принцип прост: предназначенная для передачи кодовая комбинация дополняется в соответствии с определенным алгоритмом проверочными символами, которые располагаются в определенной последовательности. При этом ошибки могут бытьобнаружены,а при выполнении ряда условий —исправлены. Самым простым примером являются добавление проверочного символа и проверка на четность. Можно сослаться и на вышеупомянутый 10-битовый канальный код, в котором ошибка может обнаруживаться при подсчете числа нулей и единиц, находящихся в кодовой комбинации. Из сказанного следует, что чем эффективнее система защиты от ошибок, тем большую информацию необходимо передавать. Однако из-за этого увеличивается число символов, передаваемых в единицу времени, которое ограничено конечной шириной полосы пропускания канала. Видно, что и здесь необходим компромисс между степенью коррекции ошибок, обеспечивающей приемлемое качество передачи, и полосой пропускания. По данному вопросу не сформировалась единая точка зрения. В цифровой видеозаписи получили распространение коды, начиная от простого кода Хемминга до сложных циклических кодов или даже комбинаций кодов (каскадное кодирование) [70, 101]. Маскированию ошибок, которое не применяется в цифровых системах связи, соответствуют компенсации выпадений (см. разд. 2.1): ошибочное слово или ряд слов заменяется такой информацией, которая в малой степени отличается от потерянной вследствие ошибки. 0 ... 50 51 52 53 54 55 56 57
|
