Text je určen studentům Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně studujícím v navazujícím magisterském studijním programu „Elektrotechnika, elektronika, komunikační a řídicí technika“ oboru „Elektronika a sdělovací technika“, ale také všem zájemcům o tuto zajímavou a nesmírně rychle se vyvíjející oblast moderní techniky. Obsah skripta odpovídá struktuře stejnojmenného volitelného předmětu a byl v tomto vydání inovován s ohledem na prudký rozvoj techniky v oblasti videotechniky a multimediální techniky. Pokrývá plně obsah přednášek. Jsou v něm shrnuty stručnou a doufám i srozumitelnou formou, základní, ale i nejmodernější poznatky o vlastnostech, popisu, způsobech generace, zobrazování a záznamu obrazových signálů), potřebných technických prostředcích a o moderních metodách zpracování těchto signálů v analogové i digitální formě. V závěru každé kapitoly je uvedeno několik kontrolních otázek, kterými si můžete ověřit míru porozumění dané problematiky.
1 Vzorkování
Obecné blokové schéma digitizéru obr. vzorkovací funkce, pro kterou případě vzorkování typu platí
.typu, (nazývané
také vzorkování „sample and hold“ vzorkuj podrž), kterého doba trvání vzorku totožná dobou
periody Tvz vzorkování.
Spektrální funkci Svz(ω) periodicky vzorko-
vaného signálu (vzorkováním 2.1.
2
n
2
n)(
n
n
vzvz∑
∞=
−∞=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−−⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−=
ττ
TthTthtg (9-2)
Aby bylo možno vzorkovaného signálu zpětně rekonstruovat původní spojitý signál, musí kmitočet vzorkovací funk
dochází překrývání dílčích opakovaných
spekter vzorkovaného signálu, které nazývá
aliasing.
9. Proces vzorkování popsán vztahem
uvz (t) (t) g(t) (9-1)
kde g(t) tzv.9-2:Vzorkování spojitého signálu ideální vzor-
kování 0), ,c) reálné vzorkování 1. tím problémem úzce souvisí standardizace metod algoritmů pro
kompresi digitálních obrazových dat přenosových rychlostí, které budou popsány 10.a 2. Možné způsoby vzorkování jsou znázorněny na
obr.
. patrné, signálu vzorkovaného reálným vzorkováním
2.94
Obr. Proces vzorkování následuje omezení spektra spojitého
vstupního signálu us(t) dolní propustí rozsahu fmax. vzorkování typu, případně prodloužené vzorkování 2. kapitole.9-1.typu, ideální vzorkování a
prodloužené vzorkování jsou obr. 9-3.1 Základní principy digitalizace analogových signálů
9.typu) lze vyjá-
dřit pomocí Fourierovy transformace jako
konvoluci spektrální funkce Ss(ω) původního
spojitého signálu spektrální funkce G(ω)
vzorkovací funkce.typu
9 DIGITALIZACE OBRAZOVÝCH SIGNÁLŮ
Pravidla pro digitalizaci obrazových signálů (vytvářených prakticky vždy obrazovými snímači ana-
logové formě) jsou celosvětově standardizována doporučeními Mezinárodní telekomunikační unie ITU
(International Telecommunication Union) 601 (629, 656, 657, 962 dalšími). Standardizace procesu
digitalizace obrazových signálů byla nutným předpokladem pro současně zaváděné digitální televizní
vysílání přenos DVB (Digital Television Broadcasting) všech formách DVB-S (Satellite), DVB-C
(Cable) DVB-T (Terrestrial).9-2 Nejužívanější tzv. typu nelze ani ideální dolnofrekvenční filtrací obnovit původní spojitý signál bez zkreslení ani při
splnění Shannon-Kotelnikova teorému, protože spektrální funkce klesá již základním pásmu (zkreslení
typu sin /α).9-1: Obecné blokové schéma obvodu pro digitalizaci
spojitého (analogového) signálu omezeným
kmitočtovým spektrem
Obr. Platí tedy
( }
( ,
2
1
Fj
s
svz
ωω
π
ω
GS
tgtuS
∗=
=⋅=
(9-3)
kde )∫
∞
∞−
⋅= ttuS t
de j-
ss
ω
ω (9-4)
a )
( ∑
∞
−=
⋅=
1
j- vz
e
2/
2/sin
n
nT
G ω
ωτ
ωτ
ω (9-5)
Po dosazení vztahů (9-4) (9-5) (9- 3)úpravách
( )
( )
( )
( )∑
∞
−∞=
⋅⋅=
n
SS vzs
vz
vzz
vz n-j
2/n
2/nsin
2
ωω
τω
τωω
ω (9-6)
Průběhy modulu spektrální funkce vzorkovaného signálu pro vzorkování 2.
typu, prodloužené vzorkování 2
