автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Цифровое формирование испытательных сигналов цветного телевидения

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

- - РАДЩГЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИ ТЕТ

- 1 Ш 1593

На правах рукописи ЧЕЧЕЛЕВ Сергей Владимирович

УДК 621.397

ЦИФРОВОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Специальность 05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог - 1998 г.

Работа выполнена в Таганрогском государственном радиотехническо!^ университете

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор, К. В. Филатов (ТРТУ, г. Таганрог)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю. С. Расщепляев (РВИ РВ, г. Ростов-на-Дону)

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Г. М. Махонин (НИИ «Бриз», г. Таганрог)

Ведущая организация указана в решении совета.

Защита состоится /Д^ 1998 г. в /1Г

диссертационного совета Д063.13.03 Таганрогского государственног радиотехнического университета.

Адрес: 347928, г. Таганрог Ростовской области, ГСП-17а, пер. Некрасовский, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_»_1998 г.

1

/

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент, СЕМЕНИХИНА Д. В.

часов на заседани

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и состояние вопроса. Широкое внесение цифровой и компьютерной техники для обработки и формирования сиг-шов стало реальностью сегодняшнего состояния электронной промышленности, е является исключением и телевидение, так как значительно возросли требова-1я к точности и стабильности характеристик телевизионного сигнала.

Основные усилия в области развития стандартных систем цветного теле-адения направлены на совершенствование систем кодирования, декодирования обработки сигналов. Такие ученые, как Гофайзен О.В., Гуглин И.Н., Красно-,'льский И.Н., Кривошеев М.И., Новаковский C.B., Никаноров С.И., Певз-;р Б.М., Самойлов В.Ф., Хлебородов В.А, Хохлов Б.Н., Хромой Б.П., Цукер-ан И.И. и др. внесли огромный вклад в развитие аналогового и внедрение циф-эвого телевидения.

В России используется система цветности SECAM. Разработка цифрового эдера SECAM является сложной научно-технической задачей. Это связано с тем, го кодирование цветоразностных сигналов по системе SECAM производится с рименением низкочастотных и высокочастотных (ВЧ) предыскажений, нели-ейной обработки и частотной модуляции двух «несущих» частот.

В настоящее время известны два основных метода формирования цифро-ых испытательных сигналов цветности SECAM: расчет сигнала на ЭВМ, с по-педующим считыванием его из ПЗУ (Депари Ж. Расчет формы эталонного сигала SECAM с целью его записи в память цифрового генератора цветных полос. -Техника кино и телевидения. - 1984 г. -№7, с.32-36), и применение кодирующе-э устройства на основе цифрового частотного модулятора в виде генератора, правляемого кодом -накопителя фазы (Горьев С. А., Луки В. А, Красов-кий A.B. Цифровой кодер SECAM. - Техника средств связи. - Серия «Техника елевидения». - 1989. - Выпуск 4, с. 43-50.). Оба метода имеют ряд недостатков.

Недостатком первого метода является его ограниченность только форми-ованием заранее известных сигналов. Но он наиболее прост при формировании спытательных сигналов. Для его реализации достаточно иметь пакет программ асчета сигнала цветности SECAM.

Второй метод формирования сигнала цветности SECAM позволяет коди-овать цветоразностные сигналы в реальном масштабе времени. Главным недос-атком данного метода является принципиальная необходимость введения высо-очастотных предыскажений после частотного модулятора, т.е. по высокой час-оте. В связи с этим все элементы цифрового кодера, расположенные после час-отного модулятора работают на тактовых частотах не ниже 13.5 МГц. Это требует применения высокоскоростной элементной базы, которая дороже стандарт-юй и имеет ограничения по номенклатуре.

В то же время в локации и системах связи широко применяется квадратур-(ая обработка, что дает возможность снизить частоту обработки сигналов. Это юзволяет использовать сравнительно низкоскоросгные микропроцессорные ком-

плекты и другую доступную дешевую элементную базу. До настоящего време! метод комплексной огибающей применялся лишь для математического анали модели телевизионного тракта. В связи с этим представляется целесообразнь исследовать возможность цифрового квадратурного формирования сигнал« цветности SECAM с целью разработки алгоритма цифрового формирования си налов цветности, не требующего высокоскоростной элементной базы.

Является неисследованной применимость цифрового квадратурного фо мирования при малом отношении частоты несущей к ширине спектра результ рующего сигнала и использовании для частотной модуляции двух «несущих» щ выполнении предыскажений 4M сигналов, что является главным отличием да ной задачи от требований локации и связи, где «коэффициент широкополое» сти» порядка 1000 и более, а частота несущей неизменна во времени. Таким обр зом, исследование цифрового квадратурного формирования сигналов цветное! SECAM представляет интерес как с научной, так и практической точек зрения.

Цель работы и задачи исследования. Одной из главных ц лей диссертационной работы является разработка и исследование алгоритма щи рового квадратурного формирования испытательных сигналов цветное! -SECAM. С учетом применения квадратурной модуляции в системах цветное! PAL и NTSC ставится задача разработки единого алгоритма цифрового мульт] системного кодера стандартных систем цветного телевидения. Последние доел жения в области цифрового телевидения учтены при постановке задачи формир* вания испытательных сигналов, кодированных по системе MPEG-2.

Для достижения поставленных целей проведены следующие исследоваш и решены задачи:

- предложена методика расчета квадратурных компонент 4M сигналов SECAN

- разработан алгоритм квадратурной фильтрации (ВЧ предыскажения) сигнаг SECAM;

- предложен алгоритм квадратурного формирования сигнала цветное! SECAM, PAL и NTSC без применения умножителей и сумматоров на ochoi двухвходового мультиплексора цифровых сигналов;

- выполнен анализ и получены инженерные формулы для расчета статистич< ских характеристик шумов квантования входных сигналов, коэффициенте комплексного фильтра, результатов промежуточных математических опер; ций в квадратурном фильтре, что позволяет на этапе проектирования оценит требуемую разрядность АЦП и фильтра;

- получены аналитические выражения для расчета амплитудно-частотной х; рактеристики (АЧХ) и группового времени запаздывания (ГВЗ) комплексно: цифрового фильтра;

- проведено исследование модели квадратурного кодера SECAM, которое noj твердило правильность найденных статистических характеристик;

- разработана методика формирования испытательных сигналов цифрового ti левидения стандарта MPEG-2;

даны рекомендации по формированию сигналов синхронизации и яркости, согласованных с частотами дискретизации тестовых цифровых сигналов цветности.

Результаты исследований позволили разработать квадратурной алгоритм |фрового формирования сигналов цветности. При этом за счет снижения в 3 раза требуемого быстродействия элементной базы появляется возможность рейти на доступную элементную базу, упростить обслуживание и ремонт, вы-шнить цифровой кодер SECAM на дешевых СБИС существующих технологий .DSP, FPLD-ПЛИС, FPLS). Таким образом, результаты исследований позволяют елать более широким внедрение в телевидение цифровых методов формирова-1Я сигналов цветности.

Методы исследований. В работе применены методы линейной ал-бры, методы функций комплексной переменной, метод комплексной огибаю-ей, спектральный метод анализа цепей, методы анализа цифровых цепей, эле-:нты статистического анализа данных, теории бесконечных рядов, теория ус-1Йчивости цифровых фильтров, численные методы решения уравнений, вероят->стный и детерминированный методы оценки шумов квантования, математиче-:ое моделирование, схемотехническое моделирование.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие 1учные результаты:

предложен квадратурный алгоритм реализации ВЧ предыскажений сигнала цветности SECAM, позволяющий по сравнению с известными методами в 2-3 раза снизить тактовую частоту работы основных узлов кодера; разработана математическая модель цифрового комплексного фильтра ВЧ предыскажений и кодеров SECAM/PAL в целом (в среде MathCAD 7, SIMULINK 2), которые отличаются наглядностью; их можно использовать для исследования соответствующих устройств;

получены аналитические выражения для основных характеристик цифрового комплексного фильтра, статистических характеристик шумов квантования при цифровой квадратурной обработке, позволяющие уже на этапе проектирования оценить результирующие параметры устройств;

разработан единый алгоритм цифрового формирования испытательных (тестовых) сигналов PAL/SECAM, позволяющий объединить системы и тем самым упростить реализацию мультистандартного кодера; предложена методика формирования тестовых сигналов цифрового телевидения стандарта MPEG-2, дающая, в отличие от субъективных методов, возможность объективно оценить работу кодеров/декодеров MPEG-2.

Практическая ценность. Практическая ценность результатов, поденных в работе заключается в следующем: разработано программное обеспечение для расчета квадратурных составляющих 4M сигналов цветности SECAM и квадратурного фильтра ВЧ предыскажений сигнала цветности SECAM, позволяющее быстро разработать и прове-

рить основные параметры цифрового комплексного кодера SECAM;

- предложена структура и разработана схема принципиальная электрическг единого цифрового квадратурного кодера-формирователя тестовых сигнале цветности SECAM/PAL без применения сумматоров и умножителей, прим! нение которого дает возможность отказаться от использования высокоскор« стных умножителей и сумматоров;

- даны рекомендации по выбору частот дискретизации и разрядности элементе цифрового комплексного фильтра, числа разрядов представления 4M сигн; лов SECAM и цветоразностных сигналов PAL, дающие зависимости характ< ристик цифрового кодера SECAM от соответствующих параметров;

- разработаны рекомендации по согласованию частот дискретизации сигнале синхронизации и яркости с цифровыми сигналами цветности, что позволж упростить структуру цифрового устройства;

- предложен испытательный сигнал для объективной оценки работы систе цифрового телевидения MPEG-2.

Результаты работы нашли применение при разработке цифрового кодер SECAM для телекомпании «ТТК», генератора испытательных ТВ сигналов i каф. ТОР ТРТУ по г/б 6.30.006.3, в учебном процессе на кафедре ТОР ТРТУ.

Перечисленный выше результаты создают основу для создания цифрово1 мультисистемного формирователя тестовых сигналов, кодированных по система SECAM, PAL и NTSC на современной доступной элементной базе за счет сущ ственного (в 2-3 раза: с 13.5-18 МГц до 4-6.75 МГц) снижения тактовой частот работы основных блоков цифрового кодера. Таким образом, за счет меньшей о бестоимости элементной базы снижаются затраты на обслуживание и ремо! цифровых кодеров при сохранении высоких технических характеристик цифр! вого устройства и качественных показателей формируемых сигналов.

Выработанные рекомендации по формированию испытательных сигнале цифрового телевидения MPEG-2 можно использовать при тестировании цифр! вой аппаратуры стандарта MPEG-2.

Реализация результатов работы. Диссертационная работ выполнялась в рамках г/б 6.30.006.3 «Методы моделирования, синтеза и анали: радиотехнических сигналов», г/6 11152 «Теория и принципы построения ада] тивных моделей сложных электронных цепей и пространственно-временных си налов для САПР радиоэлектронных устройств». Ее результаты использованы учебном процессе на кафедре Теоретических основ радиотехники при разработ! лекционных материалов по дисциплинам «Схемотехника видеоаппаратурь (специальность 2014 - «Проектирование и обслуживание устройств обработки формирования аудиовизуальной информации») и «Коммерческое телевиденж (специальность 0715 - «Радиофизика»), а также при постановке лабораторно1 практикума и курсового проектирования по дисциплине «Схемотехника видеоа! паратуры», что позволило улучшить методическое обеспечение читаемых дисщ плин, в том числе за счет повышения результативности и наглядности провод! мых лабораторных практикумов; в «Таганрогской телекомпании» при разработ!

фрового кодера SECAM; внедрены на кафедре ТОР ТРТУ в составе комплекс-го генератора испытательных телевизионных сигналов по г/б 6.30.006.3.

Внедрение подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные теоретические и практические ре-тьтаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссий-нх научно-технических конференциях:

Вторая всероссийская научная студенческая конференция «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, 1994.; Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов. «Новые информационные технологии. Информационное, программное и аппаратное обеспечение», Таганрог: ТРТУ, 1995; Третья Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог: ТРТУ, 1996; 4-я Всероссийская Научная Конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника. Микроэлектроника. Системы связи и управления. 9-10 октября 1997 г.»;

научно-практических семинарах профессорско-преподавательского состава кафедры Теоретических основ радиотехники Таганрогского государственного радиотехнического университета 1995-1998 годов.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четы-х глав и заключения. Работа содержит 208 е., в том числе 140 с. основного тек-а с 27 с. рисунков и таблиц, список литературы из 147 наименований на 14 с. и i с. приложений.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту шосятся следующие основные положения: алгоритм цифрового квадратурного формирования испытательных сигналов цветного телевидения, кодируемых по системе SECAM;

алгоритм и программа расчета характеристик цифрового квадратурного фильтра предыскажений сигнала цветности SECAM, результаты анализа погрешности характеристик цифрового комплексного фильтра относительно соответствующих характеристик стандартного фильтра ВЧ предыскажений; i алгоритм цифрового формирования сигналов цветности PAL, NTSC, согласованный с алгоритмом квадратурного формирования сигналов цветности SECAM;

i результаты моделирования цифрового комплексного фильтра предыскажений сигнала цветности SECAM и цифрового кодера PAL.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность тематики, сформулированы це-1, основные задачи диссертационной работы, приводится краткое содержание 1ссертации.

Первая глава посвящена обзору публикаций по формированию сиг-1Лов цветности стандартных систем телевидения. Анализ литературных источ-

пиков показал, что имеется большое число работ по изучению характеристик алгоритмов цифрового формирования и обработки телевизионных сигналов. В же время публикаций, посвященных исследованию квадратурного цифрово формирования сигналов цветности_ SECAM сравнительно мало. Не исследова! погрешности при квантовании коэффициентов цифрового фильтра, входных су налов и результатов математических операций при комплексной обработке, раб те в условиях изменения несущей частоты и малом отношении несущей к шири спектра модулирующего сигнала.

В п. 1.1 рассматривается алгоритм формирования сигнала цветное SECAM с использованием системы автоподстройки частоты и недостатки, сво ственные ему: нестабильность параметров сигналов Ю'МО"4 (управляемый н пряжением генератор и режекторный фильтр) за счет нестабильности характер стик аналоговых элементов 10"2-10"3 и инерционность аналоговых частотных м дуляторов. Это приводит к необходимости проведения систематических регл ментных работ и применения в канале яркостного сигнала элементов задержки большим и стабильным временем задержки (порядка 700 не).

В п. 1.2 анализируется алгоритм цифрового кодера на основе накаплива! щего сумматора. Его достоинством является высокая стабильность параметре точность характеристик и их повторяемость, простота изготовления и настройк Основной недостаток — необходимость применения достаточно высокоскорос ных (от 13.5 МГц) цифровых микросхем, номенклатура которых ограничена невозможность использовать дешевые низкоскоростные (до 5-7 МГц) микросх мы или процессоры типа ADSP, производство на которых технологически прош Это связано с выполнением предыскажений сигнала цветности SECAM на част те реального сигнала цветности (3.900-4.756 МГц).

В п. 1.3 дается описание методики формирования тестовых сигналов ярк сти и сигналов синхронизации. Снижение частот дискретизации позволя! уменьшить объемы требуемой памяти.

На основании проведенного анализа делается вывод об актуальности и ц лесообразности исследований по реализации предыскажений сигнала цветнос1 SECAM на близкой к нулевой частоте. В связи с этим формулируются задач которые необходимо решить для достижения поставленной цели, главной из ю торых является разработка цифрового квадратурного фильтра предыскажеш сигнала цветности SECAM. Первая глава заканчивается выводами (п. 1.4) по р зультатам анализа существующих методов цифрового формирования сигналс цветности.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке алп ритмов формирования испытательных сигналов. В п. 2.1 рассматривается квадр турный алгоритм формирования сигнала цветности SECAM. Применение мет< да огибающей для сигнала цветности SECAM приводит к известному выражени для комплексной обработки:

— CO

где ЭгО) - сигнал на выходе формирователя, Ке - функция взятия реальной

части аргумента; 5Л(/П), КА(/П) -спектральная плотность сигнала и комплексная частотная характеристика стандартного фильтра ВЧ предыскажений соответственно, полученные смещением аналитических частотных характеристик на сои вниз по оси частот.

Выражению (1) соответствует приведенная на рис. 1 структура цифрового юрмирователя испытательных сигналов -

Рис. 1. Структура квадратурного цифрового формирователя испытательных сигналов цветности БЕСАМ

де КЦФ - комплексный цифровой фильтр предыскажений сигнала цветности

ЕСАМ; ФС - формирователь сигнала SECAM (квадратурный модулятор); (йн-(астота смещения характеристики режекторного фильтра; ЦАП -цифро-аналоговый преобразователь.

На вход КЦФ подаются две квадратурные компоненты: «реальная» и мнимая». На его выходе имеем два сигнала - «реальный» и «мнимый» — которые спользуются для формирования сигнала SECAM. Входные квадратурные сигна-а являются низкочастотными.

В результате применения преобразований Лапласа и z-преобразования от

(О получена системная функция КЦФ

H(z) = Я,

3

о

1+ Н2 z

+ НЛ -z

4

де //, (/= 0...4) - комплексные.

Таким образом, фильтр является комплексным рекурсивным второго порядка. Анализ вариантов реализации алгоритма квадратурного предыскажент показал, что при практической реализации наиболее удобным является комплексный фильтр второго порядка с перекрестными связями между синфазным г квадратурным каналами (рис. 3), который может быть построен по соответствующему выражению (2) разностному уравнению:

ус(п)=-Н2с-ус(п- 1)+Н2*-у8(п- 1)-Н4с-ус(п_2ЬН43-у5(п-2) + + хс(п)4-Н1с хс(п- 1)- Н1*-х8(п- 1)-нН3с хс(п- 2)- Н3*-х8(п-2)

>

у5(п)=-Н25ус(п- 1)-Н2су5(п- 1)-Н45-ус(п-2)-Н4с-у5(п-2) + + х3(п)+Н,5-хс(п- 1) + Н1с.х8(п- 1)+Н3*-хс(п- 2НН3с-х5(п- 2)

>

где хс 5 (п), уС 5 (п}~ сигналы на «реальном» («мнимом») входах и выходах фильтр; соответственно; л - номер текущего отсчета входного сигнала.

Аналитические расчеты по разработанной в среде МАТЬАВ 5 программ! доказывают, что в диапазоне девиации частоты БЕСАМ максимальное по модули отклонение для АЧХ цифрового фильтра от стандартного составляет 0.291 дБ, : ГВЗ - 5.30 не. Неравномерность отклонения характеристики ГВЗ - 8.33 не. Такт образом, характеристики разработанного алгоритма фильтрации укладываются 1 границы требований действующего стандарта.

Далее во второй главе получен алгоритм цифрового формирователя сигна ла (см. блок ФС на рис. 1). Показано, что четыре выборки на период несущей час тоты позволяет сформировать требуемый сигнал без применения дорогостоящи: высокоскоростных перемножителей и сумматоров на доступной дешевой эле ментной базе (рис. 2). Квадратурный модулятор может быть реализован и н двухвходовом мультиплексоре.

Рис. 2. Цифровой формирователь сигнала цветности SECAM с мультиплексированием

выход

Рис. 3. Квадратурный фильтр предыскажений сигнала цветности SECAM

Во второй главе также описаны особенности методики и программы расч та квадратурных компонент 4M сигналов SECAM, в п. 2.2 разрабатывается алг ритм цифрового формирования сигнала цветности PAL, в п. 2.3 -NTSC, соглас ванные с алгоритмом работы квадратурного кодера SECAM, в п. 2.4 рассматрив ется согласование частот дискретизации сигналов яркости/синхронизации и си налов цветности.

В п. 2.5 проанализирован алгоритм кодирования телевизионных сигнал! по алгоритму MPEG-2. Для объективной проверки кодирования предложено и пользовать псевдослучайный сигнал с равномерным распределением коэффиц ентов дискретного косинусного преобразования, подвергнутых весовой обрабо ки. Изменение параметров весовой обработки позволяет проанализировать рабо' различных блоков кодера MPEG-2.

В заключение второй главы (п. 2.6) даны выводы по результатам пров денных исследований.

Третья глава диссертационной работы посвящена анализу ошиб< цифрового квадратурного формирования сигнала цветности SECAM и PAL. п. 3.1 рассмотрены статические погрешности цифрового формирования, а в п. 3 -динамические. В п.п. 3.1.1 приведены расчеты ошибок дискретизации и квант вания цветоразностных сигналов. Рассматривается погрешность, возникают из-за неидеального ограничения спектра модулирующих цветоразностных сигн лов. Рассчитаны цветоразностные сигналы и погрешности при их дискретизаци Результаты анализа показывают, что выбор частоты дискретизации квадратурн го формирователя тестовых сигналов из диапазона 4.27 -4.5 МГц дает достато

но низкий относительно энергии сигнала уровень (4-10*) энергии спектральнь компонент, превышающих fj/2. Таким образом, обеспечивается дискретизация низкой погрешностью.

Анализ шумов квантования квадратурных компонент входных сигнал! (п.п. 3.1.2) показывает, что отношение сигнал/шум (ОСШ) определяется выраж

нием OC11IKb=29+6(N-4), дБ, где N- число разрядов квантования.

Далее (п.п. 3.1.3) анализируются изменения характеристик ГВЗ и АЧХ, в: званные округлением коэффициентов квадратурного цифрового фильтра преды кажений сигнала цветности SECAM. Для этого в среде MATLAB 5 разработа, программа оптимизации и контроля параметров комплексного фильтра. Пров дится бинарное округление значений коэффициентов фильтра и анализирует влияние других параметров, учитываемых при технической реализации и расче цифрового фильтра. Математический анализ показывает, что коэффициент фильтра достаточно представлять числом значимых двоичных разрядов, прив денных в таблице.

ЧИСЛО ЗНАЧИМЫХ РАЗРЯДОВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ФИЛЬТРА

Коэффициент HÍ я/ я/ Я/ т т Я/ я/

Число разрядов 5 л J 1 1 5 i 1 1

При этом модули полюсов z-преобразования составляют 0.903 и 0.196, а ^равномерность сквозной характеристики ГВЗ -не более 13.7 не, ЛЧХ - не бо-ее 1 дБ.

Случай fir-f-ñ4.250 МГц обеспечивает при шести значащих разрядах пред-тавления коэффициентов прямой ветви цифрового комплексного фильтра пре-ыскажения сигнала цветности SECAM неравномерность ошибки ГВЗ и АЧХ 1.5 нс и 1.05 дБ соответственно. Коэффициенты рекурсивной ветви фильтра редставлены одним разрядом.

Следующая часть третьей главы диссертационной работы (п.п. 3.1.4) по-вящена расчету погрешностей, вызванных конечной точностью математических пераций, выполняемых в цифровом комплексном фильтре. С использованием гатистического метода получены формулы расчета среднеквадратического от-

лонения (СКО) шумов квантования результатов умножения: ОСШум,г=9+6(Ы-4), Б, где N— число бинарных разрядов представления результатов умножения, начение в 51 дБ достигается при 11-й разрядах.

Далее (п.п. 3.1.5) проведен анализ ошибок квантования квадратурных ком-онент сигнала PAL. Анализируются шумы квантования значений квадратурных игналов и их фазы. Формулы расчета дисперсии имеют вид

О2

су2 167 , где Q-шаг квантования.

12

Определена максимальная ошибка фазы формирования сигнала цветности AL, которая составляет (п.п. 3.1.6)

Зг 4 (2^ ~\) :2S/

Д^тах = arCsin

V v- V ' ^ /

Iе sm„ -максимально допустимая амплитуда на входе квантователя; S -сходный неквантованный вектор; N -число разрядов квантования $адратурных компонент.

Анализ погрешности цифро-аналогового преобразования (п.п. 3.1.7) пока-.шает, что погрешности ЦАП и фильтра предыскажения сигнала цветности 5САМ носят компенсирующий друг друга характер. Это обеспечивает без до-

)Янительной коррекции погрешность сквозной АЧХ фильтра менее ±0.4 дБ при

1ебуемых стандартом ±0.5 дБ. Таким образом, можно сделать вывод о том, что Ьормированньгй сигнал SECAM удовлетворяет требованиям действующего андарта.

Анализу динамических погрешностей цифрового фильтра ВЧ предыскаже-1Й посвящен п. 3.2. Путем моделирование в среде SIMULINK2 исследуется ре-:ция фильтра на резкие изменения модулирующего сигнала, характерные для левидения. Оценивается время установления сигнала на выходе фильтра. При |здействии в виде скачка время затухания переходного процесса до значения 0 дБ от максимума составляет менее 6 мке, что меньше длительности гашения

сигнала цветности в интервале телевизионной строки.

Результаты исследований кратко излагаются в выводах (п. 3.3).

Четвертая глава диссертационной работы посвящена эксперимен тальному исследованию цифрового квадратурного формирователя сигнала цвет ности SECAM и PAL.

В п. 4.1 описываются особенности программы, реализующей алгоритд расчета модулирующих цветоразностных сигналов: дискретизация интервалов кратных длительности телевизионной строки, применение БПФ, численный ме тод вычисления интегралов, интерполяция при передискретизации.

При расчетах были использованы следующие параметры: длительност интервала расчета БПФ - 64 мкс; число точек при расчете БПФ (частота дискре тизации) - 16384 (256 МГц); частота смещения режекции /¿=4.250 МГц. При вы боре частоты дискретизации БПФ использован критерий абсолютной сходимост] с итерационным определением требуемой частоты дискретизации. Использован кубическая сплайн интерполяция. Была получена погрешность вычислени 0.59 % для сигнала D'R и 0.62 % - для D'B.

Исследованию цифрового квадратурного кодера SECAM посвящен п. 4.1 Моделирование выполнялось в среде SIMULINK 2 и MathCAD 7.

В п.п. 4.2.1 даны результаты разработки и анализа математических моде лей различных блоков формирователя SECAM и кодера в целом. Продемонстр* рована возможность формирования сигналов цветности SECAM разработанньи квадратурным алгоритмом, не требующим высокого быстродействия элементно базы. С целью проверки точности формирования сигналов разработана модел декодера SECAM на основе частотного детектора с частотно-импульсной мод) ляцией. Моделирование показало, что СКО погрешности формирования в актш ном интервале строки составляет около 1 % амплитуды модулирующего, не по; вергнутого НЧ коррекции, сигнала (менее -50 дБ на площадках цветоразностны сигналов).

В п.п. 4.2.2 моделировалось квантование входных сигналов. Результат подтвердили правильность полученных формул расчета статистических характ< ристик шумов квантования входных квадратурных сигналов комплексног фильтра.

В п.п. 4.2.3 исследована модель комплексного цифрового фильтра предьи кажений сигнала цветности SECAM. Анализ результатов моделирования показь вает, что погрешность вычисления СКО шумов квантования промежуточных м тематических операций при разрядности регистров перемножителей семь и бол< не превышает 1.3 дБ относительно полученных в п.п. 3.1.4 теоретических знач ний (70 дБ при 14 разрядах), что допустимо для инженерной оценки требуемс разрядности регистров перемножителей и доказывает адекватность модели найденных формул.

В п.п. 4.2.4 проверялось наличие колебаний предельного цикла в разраб танном квадратурном цифровом фильтре. Моделирование показало, что урове] колебаний на выходе формирователя для анализируемого случая fif=ff4.250 MI

квантованных коэффициентах фильтра можно определить выражением

CLLInii^56+6(N-I I), дБ, где /V- число разрядов представления результатов ум->жения.

В п. 4.3 моделируется работа цифрового кодера PAL и разрабатывается жнципиальная схема, реализующая предложенный алгоритм. Исследование эдели показало, что при расчете цветоразностных сигналов нет необходимости вычислении квадратурных модулирующих сигналов со сдвигом на ¡/4fPAL. Порчено выражение для синтезирующего фильтра цифрового сигнала цветности \L. Модулятор с фильтром можно использовать для формирования аналогового 1гнала SECAM. Следовательно, есть возможность применения единых узлов ¡адратурного модулятора и синтезирующего фильтра в мультисистемном кодере \L/SECAM. Принципиальная электрическая схема цифрового кодера PAL ис-[едована в среде MicroCAP V.

Краткому изложению основных результатов, полученных при эксперимен-льном исследовании кодеров, посвящен п. 4.4.

В заключении сформулированы основные научные и практические :зультаты диссертационной работы, которые заключаются в следующем:

1. Выполнен сравнительный анализ методов цифрового формирования испы-гтельных сигналов цветного телевидения, кодированных по системам SECAM и \L. Для цифрового формирования испытательных сигналов цветности SECAM PAL предложено использовать квадратурную обработку. Данный алгоритм по-оляет значительно (в 2-3 раза: с 13.5-18 МГц до 4-6.75 МГц) снизить тактовую ютоту основных узлов кодера SECAM.

2. Разработана программа расчета цифровых модулирующих цветоразност-»ix сигналов и квадратурных составляющих частотно-модулированных сигналов SCAM.

3. Разработан алгоритм и структура комплексного фильтра предыскажения ггнала цветности SECAM. Предложено использовать цифровой рекурсивный >мплексный фильтр второго порядка с перекрестными связями между синфаз-»im и квадратурным каналами.

4. Получены и подтверждены математическим моделированием формулы для 1счета СКО шумов квантования модулирующих сигналов, результатов умноже-1Я в цифровом квадратурном фильтре предыскажения сигнала цветности SCAM.

5. Разработан алгоритм квадратурного формирования цифрового сигнала ¡етности SECAM и PAL. Предложено использовать четырехфазную выборку )днесущих сигналов цветности.

6. Выработана методика формирования испытательных сигналов объективно контроля систем цифрового телевидения стандарта MPEG-2.

7. Разработаны математические модели и схема принципиальная электриче-:ая квадратурных формирователей тестовых сигналов цветности SECAM и PAL.

8. Разработан пакет программ для расчета и оптимизации параметров ком-leKCHbix фильтров.

В приложения вынесены описания и тексты разработанных прс грамм, математических моделей, схема принципиальная электрическая, описани испытательных сигналов, стандартных телевизионных систем и алгоритм MPEG-2, список аббревиатур.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Дмитриев С. Л., Косенко Д. С., Чечелев C.B. Преобразование RG. сигналов персональных компьютеров в полные цветовые телевизионш сигналы. Тезисы доклада// Вторая всероссийская научная студенческ конференция. Техническая кибернетика, радиоэлектроника и систе\ управления. Таганрог, 1994. - с.212.

2. Чечелев С. В. Синтез испытательных сигналов цифрового телевидеш Третья Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов "Те ническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления". Тези1 доклада. - Таганрог: ТРТУ, 1996. - с. 15-16.

3. Чечелев С. В. Синтез телевизионных сигналов. Всероссийская научная кс ференция студентов и аспирантов "Новые информационные технолоп Информационное, программное и аппаратное обеспечение". Тезисы дою да. - Таганрог: ТРТУ, 1995. - с. 206.

4. Чечелев С. В. Характеристики цифрового квадратурного (комплексно! фильтра предыскажений сигнала цветности SECAM. -Деп. в ВИНИТ № 1321-В98 от 24.04.98. - 23 с.

5. Чечелев С. В. Цифровой квадратурный фильтр предыскажений сигна цветности SECAM. - Деп. в ВИНИТИ № 1322-В98 от 24.04.98. - 13 с.

6. Чечелев С. В. Цифровой синтез 4M сигналов. Тезисы доклада на 4-й В< российской Научной Конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектр ника. Микроэлектроника. Системы связи и управления. 9-10 октяб 1997 г." - Таганрог: ТРТУ, .1997. с. 8-9.

7. Чечелев С. В. Квадратурная реализация высокочастотной коррекции сип ла цветности SECAM. - Радиотехника. - 1998. - № 5. - с. 56-58.

8. Чечелев С. В. Цифровой кодер SECAM. - Известия ТРТУ. Материалы научно-технической конференции. -Таганрог: ТРТУ. - 1998. -№3(9) с. 29-30

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ 347928, г. Таганрог, ГСП-17А, Некрасовский, 44. Тел. (863-44) 6-50-67, 6-51-40, 6-50-61, Fax (863-44) 6-50-19, Телетайп "Кварц", E-mail treurc@tagn.iasnet.ru

Чечелев Сергей Владимирович



Таганрогский государственный радиотехнический университет

на правах рукописи

1998 г. ЧЕЧЕЛЕВ Сергей Владимирович

ЦИФРОВОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

специальность 05.12.17 «Радиотехнические и телевизионные системы и устройства»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор К. В. Филатов

Таганрог

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ 16 1Л. Аналоговое формирование сигнала SECAM 16

1.2. Формирование цифрового сигнала SECAM методом накопителя фазы 23

1.3. Формирование сигналов синхронизации и яркости 29

1.4. Результаты анализа существующих методов формирования сигналов цветного телевидения 33

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОГО ФОРМИРОВАНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ 36

2.1. Алгоритм квадратурного формирования сигнала цветности

SECAM 36

.......

2.2. Алгоритм квадратурного формирования сигнала цветности

PAL 57

2.3. Алгоритм квадратурного формирования сигнала цветности NTSC 59

2.4. Цифровое формирование испытательных сигналов яркости и синхронизации стандартных систем телевидения 61

2.5. Формирование цифровых испытательных сигналов формата MPEG-2 63

2.6. Выводы 69

3. АНАЛИЗ ОШИБОК КВАДРАТУРНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ 71

3.1. Статические погрешности 71

3.2. Динамические погрешности 107

3.3. Выводы 109

стр.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ

КВАДРАТУРНЫХ КОДЕРОВ СИГНАЛОВ ЦВЕТНОСТИ 112

4.1. Расчет модулирующих сигналов 112

4.2. Моделирование цифрового кодера сигнала цветности SECAM 118

4.3. Цифровой кодер сигнала цветности PAL 132

4.4. Выводы 136 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Аналоговые телевизионные сигналы 141 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Телевизионные измерительные сигналы и их основные параметры 149 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Вывод формулы ГВЗ цифрового квадратурного фильтра 154 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Расчет входных квадратурных компонент 4M сигналов 157 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Параметры формируемых дискретных сигналов 160 ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Система компрессирования MPEG-2 162 ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Шумы квантования квадратурных компонент 4M сигналов SECAM 166 ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Программы расчета и оптимизации характеристик комплексного фильтра 168 ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Моделирование комплексного фильтра 182 ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Техническая реализация квадратурного цифрового модулятора 191 ПРИЛОЖЕНИЕ 11. Перечень аббревиатур 194 ЛИТЕРАТУРА 195

ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение цифровой и компьютерной техники для обработки и формирования сигналов стало реальностью сегодняшнего состояния электронной промышленности. Не является исключением и телевидение (ТВ). Такой бурных рост и развитие цифровой техники стал возможным благодаря фундаментальным исследованиям, выполненным отечественными и зарубежными учеными. Вот их далеко не полный перечень: Сифоров В. И., Котельников В. А., Кайзер Д. Ф., Дж. У. Кули, Дж. У. Тьюки, Голд Б., Рэйдер, Оппенгейм А. В., Шафер Р. В., Стокхейм, Рабинер JL, Хемминг Р. В., Новаковский С. В., Шмаков П. В., Кривоше-ев М. И., Хохлов Б. Н., Певзнер Б. М., Цукерман И. И., Хлебородов В. А., Джакония В. Е., Гольденберг JI. М., Шахгильдян В. В., Цыпкин Я. 3., Го-файзен О. В., Гуглин И. Н., Горьев С. А., Птачек М., Гоноровский И. С., Рыжов В. П., Филатов К. В., Галустов Г. Г., Губернаторов О. И., Уткин Г. М., Самойлов В. Ф. и их ученики.

Теория цифровой обработки и формирования сигналов на сегодняшний день разработана достаточно полно [1, 6, 18, 23, 24, 25, 41, 48, 71, 80, 88, 65, 67, 68, 92, 106, 115, 116, 119, 129]. Но, в отличие от других областей электронной промышленности, внедрение цифровых технологий в телевидение шло с некоторой задержкой. Главной причиной этого являлось наличие достаточно хорошо разработанной и проверенной технологии аналогового телевидения, большого парка ТВ приемников стандартных систем [86].

В последнее время значительно возросли требования к точности и стабильности характеристик телевизионного сигнала. Конкуренция со стороны полностью цифрового телевидения, возросшие требования потребителей к качеству изображения поставили в повестку дня вопрос существенного повышения качества формирования телевизионного сигнала стан-

дартных систем [113].

Эти обстоятельства привели к внедрению цифровой технологии в процессы формирования, приема и обработки сигнала [16, 27, 70, 72, 77, 83, 112, 115, 116, 117]. Повышение точности, существенное улучшение стабильности характеристик и их повторяемости, простота сборки, настройки и обслуживания стали основными факторами, способствующими развитию цифровой технологии в стандартных системах телевидения. Наиболее просто и эффективно внедрить новую технику на телевизионных студиях и у производителей телевизионной аппаратуры. Поэтому главной задачей является разработка цифровых кодирующих устройств стандартных систем телевидения.

Разработка цифрового кодера SECAM является сложной научно-технической задачей, так как кодирование цветоразностных сигналов по системе SECAM производится с применением частотной модуляции (4M), низкочастотных и высокочастотных предыскажений [31, 33, 54, 75, 76, 85, 110]. В данной работе используется квадратурный подход к задаче формирования цифровых испытательных телевизионных сигналов. Комплексная обработка, т.е. обработка квадратурных компонент сигнала, широко применяется в локации [17, 56, 61, 65]. Характерной чертой локации является большое (не менее 1000) отношение несущей к ширине спектра модулирующего сигнала. В этом случае применение квадратурной обработки не вызывает трудностей в силу узкополосности сигнала. В то же время вопрос применения квадратурной обработки для формирования телевизионных сигналов цветности не является столь однозначно решенным. Трудность связана с тем, что для сигналов цветности отношение несущей к ширине полосы частот модулирующего сигнала составляет величину порядка трех. В таких условиях квадратурная компонента сигнала не является строго согласованной по Гильберту [46]. Из-за этого при квадратурном формировании возникают погрешности. В связи с этим научная ценность

работы заключается в анализе возможности использования квадратурного алгоритма и оценки погрешности формирования испытательных телевизионных сигналов цветности данным методом. На базе единого квадратурного алгоритма можно создать цифровое мультисистемное кодирующее устройство SECAM / PAL / NTSC. Такой подход позволяет решить основную трудность при непосредственном переходе от аналоговых к цифровым методам формирования сигналов цветности SECAM: необходимости использовать достаточно высокоскоростную элементную базу (тактовая частота не менее 13.5 МГц [28]) и, как следствие, ограниченность номенклатуры, сложности при ремонте и обслуживании.

Опыт локации доказывает, что квадратурное формирование сигналов позволяет перенести обработку на частоту, близкую к нулевой и, таким образом, снизить тактовую частоту. При этом можно перейти на доступную элементную базу, упростить обслуживание и ремонт, выполнить цифровой кодер SECAM на дешевых низкочастотных сверхбольших интегральных схемах (СБИС) существующих технологий (ADSP, FPLD-ПЛИС, FPLS) [12, 118].

Практическая ценность данной работы заключается в возможности создать на отечественной элементной базе цифровое кодирующее устройство, которое гораздо дешевле существующих на сегодняшний день образцов (их цена порядка 15000 $ США) [91]. Использование разработок западных специалистов является достаточно проблематичным, так как они в основном направлены на создание цифровых кодирующих устройств PAL, да и результаты этих работ недоступны в силу коммерческой тайны.

В настоящее время известны два основных метода формирования цифровых тестовых сигналов цветности SECAM: расчет сигнала на электронной вычислительной машине (ЭВМ) [42, 45], с последующим считыванием его из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), и применение кодирующего устройства на основе цифрового частотного модулятора

(ЦЧМ) в виде генератора, управляемого кодом (ГУК) [22, 28, 29]. Оба метода имеют ряд недостатков.

Недостатком первого метода является его ограниченность только формированием заранее известных сигналов. Но он наиболее прост для данной цели. Для его реализации достаточно иметь пакет программ расчета сигнала цветности SECAM.

Второй метод формирования сигнала цветности SECAM позволяет кодировать цветоразностные сигналы в реальном масштабе времени. Главным недостатком является введение высокочастотных предыскажений (ВП) по высокой частоте. В связи с этим все элементы цифрового кодера, расположенные после частотного модулятора, работают на тактовых частотах не ниже 13.5 МГц. Это требует применения достаточно высокоскоростной элементной базы.

Решить техническую задачу перехода на низкоскоростную элементную базу можно применением комплексной обработки сигнала, что является следствием использования метода огибающей [8, 26, 47]. Это возможно в силу того, что сигнал цветности SECAM имеет индекс модуляции меньше единицы, а модулирующие сигналы ограничены по спектру характеристикой фильтра низких частот (ФНЧ), подавление которого на частоте 3.5 МГц составляет не менее 30 дБ [31].

Целью работы является исследование эффективности алгоритма цифрового квадратурного формирования испытательных сигналов цветности SECAM, точности формирования сигналов данным методом. Дополнительно ставится задача анализа алгоритма цифрового формирования тестовых сигналов систем PAL/NTSC, согласованного с разработанным для системы SECAM, и методики объективной проверки систем стандарта MPEG-2. Для достижения поставленных целей проведены следующие исследования и решены задачи:

- разработана методика расчета квадратурных компонент 4M сиг-

налов SECAM;

— предложен квадратурный алгоритм цифровой реализации ВП системы SECAM и алгоритм цифрового квадратурного формирования сигналов цветности систем SECAM / PAL / NTSC;

— выполнен анализ шумов квантования квадратурных компонент 4M сигнала SECAM, результатов промежуточных математических операций в квадратурном фильтре, коэффициентов комплексного фильтра, колебаний предельного цикла и переходных процессов в цифровом комплексном фильтре ВП сигнала цветности, кодированного по системе SECAM;

— получены аналитические выражения для расчета амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и группового времени запаздывания (ГВЗ) комплексного фильтра ВП, статистических характеристик шумов на выходе цифрового кодера, вызванных квантованием квадратурных компонент 4M сигналов SECAM и результатов математических операций;

— в современных программных средах MathCAD 7, MATLAB 5, SIMULINK и MicroCAP V разработаны математические модели устройств, реализующих предложенные алгоритмы; с их помощью проведено моделирование работы квадратурного цифрового кодера SECAM и PAL;

— предложена методика формирования псевдослучайных испытательных сигналов для объективной проверки систем стандарта MPEG-2;

— разработаны рекомендации по формированию сигналов синхронизации и яркости, согласованных с частотами дискретизации испытательных цифровых сигналов цветности.

В работе применены методы линейной алгебры, метод комплексной огибающей, методы анализа цифровых цепей, элементы статистического анализа данных, теории бесконечных рядов, теория устойчивости цифровых фильтров, численные методы решения уравнений, математическое моделирование формульным и функциональными методами.

В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

— предложен и проанализирован на точность формирования сигналов квадратурный алгоритм цифровой реализации высокочастотных предыскажений сигнала цветности SECAM, единый алгоритм цифрового формирования испытательных сигналов PAL / SECAM;

— разработаны и исследованы математические модели цифрового комплексного фильтра ВП и кодеров SECAM /PAL в целом (в среде MathCAD 7, SIMULINK, MATLAB);

— получены аналитические выражения для частотных характеристик цифрового комплексного фильтра, статистических характеристик шумов квантования при цифровой квадратурной обработке;

— предложена методика формирования испытательных сигналов объективного контроля работы систем стандарта цифрового телевидения MPEG-2.

Практическая ценность результатов, полученных в работе заключается в следующем:

— разработано программное обеспечение для расчета квадратурных составляющих 4M сигналов цветности SECAM и квадратурного фильтра ВП сигнала цветности SECAM;

— предложена структура единого цифрового квадратурного кодера-формирователя испытательных сигналов цветности SECAM /PAL без применения сумматоров и умножителей;

— даны рекомендации по выбору частот дискретизации и разрядности элементов цифрового комплексного фильтра, числа разрядов представления 4M сигналов SECAM и цветоразностных сигналов PAL;

— разработаны рекомендации по согласованию частот дискретизации сигналов синхронизации, яркости с цифровыми сигналами цветности;

— предложен испытательный сигнал для объективной оценки рабо-

ты систем цифрового телевидения MPEG-2.

Результаты работы нашли применение при разработке цифрового кодера SECAM для «Таганрогской телекомпании» (21-й канал), генератора испытательных ТВ сигналов на каф. ТОР ТРТУ по г/б 6.30.006.3, в учебном процессе на кафедре ТОР ТРТУ.

Перечисленные выше результаты создают основу для создания цифрового мультисистемного формирователя испытательных сигналов, кодированных по системам SECAM, PAL и NTSC на современной доступной элементной базе за счет существенного (в 2-3 раза: с 13.5-18 МГц до 4-6.75 МГц) снижения тактовой частоты работы основных блоков цифрового кодера. Таким образом, за счет меньшей себестоимости элементной базы снижаются затраты на обслуживание и ремонт цифровых кодеров при сохранении высоких технических характеристик цифрового устройства и качественных показателей формируемых сигналов. Выработанные рекомендации по формированию тестовых сигналов MPEG-2 [135] можно использовать при тестировании цифровой аппаратуры формата MPEG-2.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

— Вторая всероссийская научная студенческая конференция. Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления. Таганрог, 1994; Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов «Новые информационные технологии. Информационное, программное и аппаратное обеспечение», Таганрог: ТРТУ, 1995; Третья Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог: ТРТУ, 1996; 4-я Всероссийская Научная Конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника. Микроэлектроника. Системы связи и управления. 9-10 октября 1997 г.»;

— научно-практических семинарах профессорско-преподавательского состава кафедры Теоретических основ радиотехники Таганрогского государственного радиотехнического университета

1995-1998 годов.

По теме диссертационной работы опубликовано 8 работ.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 208 е., в том числе 140 с. основного текста с 27 с. рисунков и таблиц, список литературы из 147 наименований на 14 с. и 54 с. приложений.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1) алгоритм цифрового квадратурного формирования испытательных сигналов цветности SECAM и, согласованный с ним, алгоритм цифрового формирования сигналов цветности PAL/NTSC;

2) структура цифрового комплексного фильтра ВП сигналов цветности SECAM; алгоритм и программа расчета частотных характеристик цифрового квадратурного фильтра предыскажений сигнала цветности SECAM, результаты анализа погрешности характеристик цифрового комплексного фильтра относительно соответствующих характеристик стандартного фильтра ВП, статистических характеристик шумов квантования;

3) математические модели и результаты моделирования цифрового комплексного фильтра предыскажений сигнала цветности SECAM и цифровых кодеров SECAM и PAL;

4) методика формирования тестового сигнала объективного контроля работы систем цифрового телевидения MPEG-2.

Во введении обоснована актуальность тематики, сформулированы цели, основные задачи диссертационной работы, приводится краткое содержание диссертации.

Первая глава посвящена сравнительному анализу и выбору направления исследования по формированию сигналов цветности стандартных систем телевидения. Анализ литературных источников показал, что имеется большое число работ по изучению характеристик и алгоритмов цифро-

вого формирования и обработки телевизионных сигналов. В то же время публикаций, посвященных исследованию квадратурного цифрового формирования сигналов цветности SECAM сравнительно мало. Не исследованы вопросы точности формирования телевизионных сигналов и погрешностей квантования коэффициентов, входных сигналов и результатов математ�