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.
Pokud ten-
to šum srovnatelný velikostí kvantizačního intervalu, přechází kvantovaný signál různých vzorků
náhodně mezi kvantizačními intervaly vytváří brumovou složku obdélníkového charakteru
s náhodnou střídou bohatým obsahem vyšších harmonických složek,
• lineární zkreslení- zmenšování horních kmitočtových složek základním pásmu definované souči-
nitelem K(ω) závisí poměru Tvz (největší tedy při prodlouženém vzorkování „sample and
hold“) dle vztahu 9-11.9-5.4 Přenosová rychlost digitálního signálu
Při uvažování kódování formě lineární PCM, platí pro přenosovou (bitovou) rychlost digitálního
signálu vztah
R fvz (9-12)
V případě digitalizace obrazových signálů tato rychlost značná vyžaduje velkou šiřku kmitočtového
pásma, která přesahuje možnosti současných přenosových kanálů.1. něj je
patrné, při obnově n-tého vzorku dekódovací straně neuplatňuje kvantizační hluk před-
cházejících vzorků,
. (9-10b)
Poznámka:
Při digitalizaci spojitých signálů vznikají, kromě kvantovacího šumu, další systémová zkreslení, kterým,
kromě zmíněného kvantizačního šumu, patří
• přídavný brum způsobený šumem superponovaným původnímu spojitému signálu.1. Vlivem aliasingu objevují spektru obnoveného signálu nové kmitočtové
složky nelineárním kanále také interference složkami původního spektra,
• přetížení kvantizéru, které projevují, pokud dynamické vlastnosti kvantovacího obvodu neodpo-
vídají rychlosti změny digitalizovaného signálu nebo přesahuje-li jeho velikost rozsah kvantizace. Vzniká sice aliasing, ale kmi-
točtové složky základního násobných spekter jsou proloženy lze při restituci spojitého signá-
lu oddělit pomocí hřebenové filtrace,
• použití DPCM, případně adaptabilní DPCM (diferenční pulsní kódové modulace), pro zmenšení
bitové reprezentace jeden vzorek. možno redukovat různými
metodami jak časové, tak kmitočtové oblasti.9-6.96
kvantizačních intervalů při kvantizaci harmonického signálu mezivrcholovou hodnotou Umkv, zasahující
celý rozsah kvantizace, platí
Umkv 2m
(9-7) pro efektivní hodnotu
2
2
q
1m
kv
−
=U (9-8)
Pro efektivní hodnotu kvantizačního šumu (nemá charakter energeticky vyváženého šumu spojitých
signálů) lze takovém případe odvodit
12
q
škv (9-9) pro odstup kvantizačního šumu kvantizovaného signálu potom platí
m
škv
kv
2
2
3
=
U
U
(9-10a) nebo logaritmické míře dB)
[ ]dB76,1m02,62
2
3
log20 m
dBškv
kv
+==⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
U
U
.
Kmitočet fvz vzorkovací funkce musí splňovat ofsetové podmínky. uskutečnitelné díky charakteru spektra obrazového signálu obr.
9. Lze tedy eliminovat korekční filtrací typu horní propust.
( )
( )2/
2/sin
vz ωτ
ωττ
ω ⋅=
T
K pro ωmax (9-11)
• stroboskopické zkreslení vzniká jako důsledek nedodržení Shannon-Kotelnikova teorému při pro-
cesu vzorkování. Princip přenosu pomocí DPCM obr.
9.5 Metody redukce přenosové rychlosti digitálního obrazového signálu
Mezi hlavní metody redukce přenosové rychlosti digitálních obrazových signálů patří
• použití sub-Nyquistova vzorkování (vzorkování kmitočtem fvz 2fmax), který neodpovídá Shannon
Kotelnikovu teorému
