Какой декодер нужен для цифрового телевидения: Декодер для цифрового ТВ: выбор и подключение

Декодер для цифрового телевидения

Мировая наука  не стоит на месте и с каждым годом в нашу жизнь внедряется все больше нововведений. Стандарты цифрового изображения и звука в Интернете уже давно не новость, но вот такой тип трансляций и добрался до телевизоров самых обычных жителей, например, наших бабушек и дедушек. Однако старые модели телевизоров, не оснащенные специальным встроенным устройством, не смогут показывать новое изображение. Именно для этих целей и был придуман декодер для цифрового телевидения.

Само устройство небольшое о габаритам и подключается к самому телевизору через разъем SCART или HDM. Если ваш декодер для цифрового телевидения не встроенный, то он может быть оснащен некоторыми полезными дополнительными функциями. Например, чтоб не пропустить любимый матч, сериал или передачу, достаточно отложить вещание и вернувшись, продолжить с того же места. Это похоже на паузу при просмотре диска. Также не лишним для старых моделей будет порт USB, который даст возможность просматривать все, что пожелается прямо со съемного носителя, или, как принято в народе говорить, флешки.

Конечно, это не все преимущества данного устройства, но основные его возможности — подстраивать цифровой сигнал под возможности приемника (в данном случае, телевизора). Декодер для цифрового телевидения правильно называется «ресивер для цифрового телевидения». Хотя, конечно, первое название более понятно обычным людям.

Прием цифрового телевидения происходит по нескольким стандартам: DVB-C (по кабелю), DVB-T(сигнал от наземной антенны, например, установленной в квартире или на балконе), DVB-S (спутниковое вещание) и DVB-H(для любителей посмотреть трансляции через мобильный телефон). Однако для тех, кому требуется несколько типов сигналов, разработаны универсальные устройства, которые работают по нескольким стандартам.

Итак, мы уже разобрались, что прием цифрового телевидения может происходить по разным стандартам и что изображение будет болеет четким и ярким, а звук — многоголосным. Но зачем нужен переход на цифровое телевидение?! Многим ведь и аналогового качества хватает. Здесь дело в бизнесе. И один из самых популярных источников доходов в современном мире — это телефонная мобильная связь. Сейчас сигнал сотовых сетей охватил, практически, всю поверхность земного шара и продолжает распространяться. Но операторам уже не достаточно выделенных для них линий, а новые можно предоставить только исключением или переводом на другие стандарты чего-то, чем пользуются каждый день. Именно для этого многие страны уже и перешли исключительно на цифровое вещание и абсолютно не жалеют об этом. До 2015 года  Россия и Украина также должны осуществить полные переход на цифровое телевидение и радиовещание.

Теперь поговорим о материальных затратах, которые придется понести каждому человеку, у которого телевизор не самой новой модели. В среднем, цену на декодер для цифрового телевидения обещают не завышать, и сейчас он обойдет в сумму около 40-50 $. Для тех, кто не может приобрести такое устройство, в силу своей малообеспеченности, внедрена программа, по которой ежегодно выделяется достаточно внушительная сумма на закупку декодеров. Хочется верить, что все будет именно так, как и обещалось и абсолютно все пользователи телевизионных услуг смогут смотреть любимые каналы. Кстати, до 2015 года все каналы обязаны перевести свой сигнал на цифровое вещание. Но на данный момент даже половина из существующих отечественных теле- и радиокомпаний не перешла на новый стандарт. Но это новому делу вовсе не помеха — не успел?! Не работаешь!

Вот так строго, но верно идем к новому уровню и культуре приема телевещания. Кстати, вскоре даже заказывать видео можно будет не отходя от телевизора, а пользуясь только пультом к нему и декодеру. 

Желаем вам, чтоб с новым качеством телевидения Ваша жизнь также улучшилась!

Что такое цифровое эфирное телевидение

Цифровое эфирное телевидение – это метод передачи телепотока в виде цифрового сигнала в приёмники, например, телевизоры и декодеры цифрового ТВ. Принцип работы цифрового телевидения заключается в особой компрессии изображения и звука (в системе MPEG-4). Благодаря такому сжатию стало возможным отправлять в 4–16 раз больше телевизионных программ, чем в случае аналогового ТВ. Кроме того, цифровая передача, будучи очень прогрессивным методом, позволила простое добавление ряда дополнительных полезных услуг.

Преимущества телевидения нового формата:

• оно бесплатное, так же, как бесплатный, привычный всем, аналоговый эфирный сигнал;
• не имеет значения, сколько каналов вы смотрели на вашу антенну, два, или пять, или десять, а будете смотреть 20 российских каналов;
• вам не будет никакого дела до того, отключили уже аналоговый сигнал, или ещё нет;
• изображение в телевизоре станет качественным, не зашумлённым. Ни на одном канале не будет ни малейших помех.

Общая инструкция по настройке

Основа успеха в приёме телесигнала – не только то, какую антенну вы используете, а также то, где находится антенна, и в какую сторону она направлена. Антенна принимает только тот телевизионный сигнал, который присутствует в точке её размещения.

Чтобы смотреть бесплатное эфирное цифровое телевидение DVB-T2 телевизор придётся перенастроить, выбрать в меню формат «цифры», а не аналоговый. Затем необходимо включить через меню телевизора автонастройку, и дальше посмотреть, нашёл ли ваш телевизор 20 открытых эфирных каналов цифрового телевидения. Как правило, в меню телевизоров перед автонастройкой можно выбрать: искать только аналоговые каналы, или цифровые, или все вместе.

Первое, что вам придётся выяснить – это живете ли вы в зоне хотя бы какого-то приёма оцифрованного сигнала? Найти размещение ближайшей вышки Т2 можно, отыскав свой регион и населённый пункт на карте охвата сети цифрового ТВ. Попадаете вы в зону хотя бы какого-то слабого покрытия?

Проследив подробный адрес вышки, можно воспользоваться спутниковой картой, и провести чёткую прямую от передатчика до вашего дома, учтя все препятствия. Увеличивая масштаб карты возле дома, вы увидите, куда точно должна быть направлена ваша антенна.

Способы приёма цифрового сигнала

Оцифровка телесигнала хоть и явилась в Россию с опозданием, но пришла уже навсегда. Все мы будем принимать цифровое телевидение через антенну, другого, столь массового способа для приёма наземного эфирного ТВ пока не придумали.

Телевидение нового стандарта не является кабельным или спутниковым или IPTV-телевидением, оно транслируется по эфиру в новом стандарте DVB-T2 (сокращённо говорят Т2). Для телевидения Т2:

• не нужна спутниковая «тарелка»,
• не требуется подключение к широкополосному интернету,
• не нужно чтобы в доме было оборудование местной компании, которая раздаёт кабельное телевидение.
• не требуется оплата.

Телевидение в стандарте DVB-T2 – бесплатное.

К сожалению, оцифровка повлечёт за собой также урожай для мошенников, которые станут утверждать, что для приёма нового телевидения необходима обязательная замена антенны на крыше, предлагая свои услуги – конечно, за дополнительную плату.

На деле в большинстве случаев нет необходимости заменять антенну. Если вы уже получали аналоговое ТВ в хорошем качестве на свою антенну, то и «цифру» сможете получать без каких-либо проблем. Замена антенны для её приёма может потребоваться только на «сложной местности». В этом случае, для улучшения приёма, возможно, придётся обменять широкополосную антенну на направленную антенну с усилителем.

Необходимое оборудование для просмотра

Как вы уже знаете, приём Т2 идёт на обычную домашнюю антенну, и хорошо, когда эта антенна внешняя, а не комнатная. Но теперь уже не телевизор принимает и обрабатывает антенный сигнал, теперь это делает декодер (другие расхожие названия этой приставки – ресивер, тюнер), который понимает стандарт DVB-T2. Расшифрованный ресивером, видеосигнал подаётся через видеовход на телевизор.

Для просмотра Т2 пригоден любой телевизор, от старого черно-белого лампового до современного LCD-телевизора, и не имеет значения, в какой стране он сделан.

Но есть ли у вашего телевизора необходимый видеовход? Если нет, то нужно приобрести тюнер, который имеет радиочастотный модулятор, другое название модулятора RF-OUT, или ВЧ-модулятор. Сигнал с такого тюнера нужно подать на антенный вход телевизора, перенастроив телевизор на частоту модулятора.

Возможно, ваш хороший, современный телевизор может самостоятельно принимать цифровой сигнал, тогда вы будете смотреть цифровое телевидение без приставки в формате T2. Если это так, то о DVB-T2 обязательно будет написано в инструкции к вашему телевизору.

Какие каналы доступны для просмотра

Что будут смотреть те, кто перейдёт на новый вид телевещания? Сколько и каких каналов? Кому-то эти каналы хорошо знакомы, а кто-то хочет объяснение. Напоминаем, это 20 бесплатных российских каналов, сгруппированных в два цифровых пакета РТРС-1 и РТРС-2, которые передаются в дециметровом диапазоне.

Наличие каждого из цифровых пакетов в каждом регионе следует уточнять на официальном сайте цифрового телевидения в РФ. Но в целом РТРС-1 и РТРС-2 транслируются почти везде, являются бесплатными и не кодируются.

В первый мультиплекс вошли флагманы общероссийского телевещания – такие каналы как:

• Первый канал, Россия 1, ОТР, НТВ, новостной канал Россия 24, канал спортивной направленности Матч ТВ, Пятый канал, Россия «Культура», канал для детского досуга «Карусель», а также правительственный федеральный канал ТВЦ.

Второй мультиплекс объединяет каналы:

• Рен ТВ, Спас, Звезда, СТС, Мир, Домашний, ТНТ, телеканал ТВ 3, Пятница и Муз ТВ.

Такая наполненность телевизионных мультиплексов определяется соответствующими Указами Президента РФ и время от времени она корректируется с учётом запросов телеаудитории.

Цифровое телевидение Список цифровых эфирных ресиверов DVB-T с декодером MPEG4 (H.264)

Решили перейти на приём цифрового сигнала но не знаете какое оборудование выбрать? Посмотрите на этот список, в котором представлены самые популярные устройства для приёма эфирного цифрового сигнала DVB-T с поддержкой кодека MPEG4 (h364):

Цифровые телевизионные приставки для приёма DVB-T с поддержкой MPEG4:

Бытовые телевизионные приставки

предназначены для подключения к телевизорам не имеющим встроенного цифрового приёмника. Некоторые модели оснащены разъёмами для подключения к компьютерным мониторам (DVI/ HDMI/ D-Sub).

Производитель — General Satellite

• General Satellite TE-8010
• General Satellite TE-8310
• General Satellite TE-4310
• General Satellite TE-4510
• General Satellite TE-9010
• General Satellite TE-9510

Производитель — Завод «Сигнал»

• TLS2007T SD
• TLS2007T HD
• TLS2007T S2HD
• TLS3001T HD
• TLS3001T SD

Производитель — Polar

• DT-1101
• DT-1102
• DT-1103
• DT-2101
• DT-2102

Прочие производители:

• TP5-3800T
• ТВК 3101
• Topfield TF7710HTCI
• TV STAR T6 SD CX

• Selteka TF-401
• COSMOSAT CS-770 PVR
• GoldenInterstar T3513 GI

Модули (CAM) для установки в телевизор не принимающий MPEG4:

Если ваш телевизор не принимает сигнал DVB-T MPEG4 но в нём есть разъём CI (Common Interface) для модуля CAM, вы можете приобрести CAM-модуль который принимает сигнал MPEG4.

Обращаем ваше внимание, что данный CAM-модуль не предполагает просмотр HDTV каналов на обычном ресивере, т.к. модули транскодирующие MPEG4 в MPEG2 основаны на процессоре Neotion NP4, который в результате выдаёт на экран картинку размером всего лишь 720*576 точек.

• CI MPEG4 модуль Neotion
• CI Neotion MPEG4 Extra Viaccess CAM
• CI DRE Crypt MPEG4
• CI ProCrypt

Тюнеры DVB-T для просмотра цифрового эфира MPEG4 на компьютере:

Самая обширная группа DVB-T тюнеров предназначена для просмотра цифрового телевидения на компьютерах. Существуют как встраиваемые в компьютер модели

с разъёмами PCI или PCI-E, так и внешние USB тюнеры для использования и на настольных компьютерах и на ноутбуках.

• PCI-E GOTVIEW X5 3D HYBRID
• PCI-E GOTVIEW X5 DVD HYBRID
• PCI-E AVerTV CaptureHD
• PCI-E AVerTV Duo Hybrid II
• PCI-E AVerTV Hybrid Speedy — Проверено!
• PCI-E AVerTV Ultra RDS
• PCI-E Compro VideoMate Vista E900F

• PCI AVerTV Hybrid+FM
• PCI GOTVIEW HYBRID
• PCI GOTVIEW DVD3 HYBRID
• PCI Pinnacle PCTV Hybrid Pro

• ExpressCard 54mm AVerTV Hybrid NanoExpress

• USB AVerTV Volar GPS 805
• USB AVerTV Pilot — Проверено!
• USB AVerTV Hybrid Volar HD
• USB AVerTV Hybrid Volar HX
• USB Compro U80
• USB Compro U90
• USB Compro U100
• USB Compro U680F
• USB Pinnacle PCTV Hybrid Pro Stick — Проверено!
• USB PCTV Systems PCTV Hybrid Stick Ultimate
• USB GOTVIEW Hybrid Masterstick

Автономный DVB-T тюнер с поддержкой MPEG4 вещания:

• KWORLD Hybrid TVBox 1920ex (KW-SA255-DWP)

И не забывайте, что для приёма цифрового сигнала вам также понадобится антенна ДМВ диапазона. В большинстве случаев не обязательно приобретать уличную антенну. В основном, для приёма вещания «в цифре» будет достаточно антенны комнатной.

4.5/5 — (6 голосов)

Задать вопросы о цифровом телевидении можно на форуме DVBpro

Автор: Александр Воробьёв, 20 Апр 2010 | Постоянная ссылка на страницу: http://dvbpro.ru/?p=10

Ответы на частые вопросы по цифровому ТВ

•В чем преимущество ЦЭТВ от РТРС перед коммерческими предложениями?

Преимущество цифрового эфирного телевидения РТРС – принципиальное отсутствие абонентской платы за основные обязательные общедоступные каналы первого и второго мультиплексов (от 8 сейчас до 20-24 к 2015 году), а также перспективная возможность получения отдельного пакета каналов в режиме HDTV (ТВЧ – телевидение высокой четкости) и, в случае ожидаемого принятия правительственных решений, получения новых, необычных для традиционного телевидения, информационных услуг: системы оповещения в случаях чрезвычайной ситуации, доступ к «электронному правительству» и многое другое.

•Появилась информация, что Татарстан подключен с 1 марта 2012 г. в стандарте DVB-T2 к ЦЭТВ. Если да, то на каком канале идет вещание и в каких городах?

В Татарстане действительно с 1 марта 2012 года началось вещание в стандарте DVB-T2. Сигнал можно принимать на 36 дециметровом канале. Транслируется первый мультиплекс: «Первый канал», «Россия 1», «Россия К», «Россия 24», «Россия 2», «Петербург-5 канал», «НТВ», «Карусель». Предполагаемая зона охвата цифровым вещанием порядка 40-60 км вокруг г. Казани. В зону охвата цифровым эфирным телевизионным вещанием с башни Казанского телецентра попадают населенные пункты Зеленодольского, Пестречинского, Лаишевского, Высокогорского и Верхнеуслонского муниципальных районов Республики Татарстан.  Охват населения, ориентировочно, 1 378 тыс. человек (39,7% населения). До конца 2012 года планируется строительство еще 6 мощных станций (Нижнекамск, Набережные Челны, Лениногорск, Шемордан, Билярск, Чистополь), при этом охват населения республики наземным эфирным цифровым телевидением составит более 70 %.

•Какие марки ТВ со встроенным декодером формата DVB-T2 уже выпускаются, где их можно приобрести?

На российский рынок уже поступили телевизоры Philips со встроенным декодером формата DVB-T2, в ближайшее время их поставка будет увеличена. С июня 2012 г. в продаже появятся телевизоры Samsung, предназначенные специально для российской сети цифрового эфирного вещания в стандарте DVB-T2, на подходе и другие именитые производители.

•Каким образом можно одновременно принимать сигнал обычного кабельного ТВ и цифрового ТВ?

Для этого можно использовать обычный сумматор (обычно его называют «краб») ТВ сигнала.

•По какому телефону можно получить консультацию по подключению к государственному цифровому эфирному телевидению?

Звоните в Единый информационный центр по номеру 8-800-220-20-02 (звонок по России — бесплатный) или обращайтесь в Центры консультационной поддержки в Вашем регионе.

•Зачем Россия переходит на цифровое эфирное телевидение?

Федеральная целевая программа решает в первую очередь важную социальную задачу – делает доступными и бесплатными для всех жителей России до 20 федеральных телеканалов в высоком «цифровом» качестве. Сделать это на базе аналогового телевидения нельзя по причине высоких затрат на его содержание и модернизацию, а также по причине ограниченности свободного радиочастотного ресурса. Для миллионов россиян цифровое эфирное телевидение будет означать улучшение качества жизни и устранение социального неравенства.

•Сколько стоит цифровая эфирная приставка?

•Нужно ли покупать новый телевизор, чтобы смотреть эфирные цифровые телеканалы?

Цифровые эфирные телепрограммы можно смотреть с обычным телевизором, если подключить к нему цифровую эфирную телевизионную приставку (декодер).

•На что стоит обратить внимание при покупке нового телевизора?

Для приёма государственного цифрового эфирного телевидения телевизор должен поддерживать стандарт DVB-T2 и формат видео MPEG4. До конца 2012 года в продажу поступят новые модели телевизоров ведущих мировых производителей с поддержкой этого стандарта.

•Объясните основные термины цифрового телевидения

ДМВ – дециметровый диапазон в частотных границах 470-860 МГц, используемый для целей ЦЭТВ. Мультиплекс — в  условиях  ЦЭТВ телеканалы вещают не каждый сам по себе, единично (как это происходит сейчас, в условиях аналогового телевидения), а увязаны в  единый пакет, так называемый мультиплексированный пакет, кратко – мультиплекс. Каждый такой мультиплекс включает в себя 8 телеканалов и 3 радиоканала.Цифровая приставка (декодер, ресивер, сет-топ-бокс — STB (от англ. Set-Top-Box) — устройство для приема и декодирования сигналов наземного эфирного телевизионного вещания в стандарте DVB-T2 и последующего вывода видео- и аудиосигнала на аналоговый телевизионный приемник.Цифровое телевидение — передача видео- и аудиосигнала от передатчика к телевизору с использованием цифровой модуляции и стандарта сжатия данных MPEG.DVB-T (англ. Digital Video Broadcasting — Terrestrial) — европейский стандарт эфирного цифрового вещания.DVB-T2 (англ. Digital Video Broadcasting — Terrestrial) — новый европейский стандарт эфирного цифрового вещания.SFN-сеть (англ. Single Frequency Network) — одночастотная сеть передающих станций, в которой вещание осуществляется на одном частотном ТВ канале. MPEG-4 (англ. Moving Picture Experts Group) — семейство стандартов видео и аудио компрессии (сжатия), используемый в России для целей цифрового эфирного телевещания.

•Сегодня планируется ввести в России уже не DVB-T, а DVB-T2. В чем плюсы нового стандарта?

Вследствие принятия стандарта DVB–T2 за счет увеличения пропускной способности канала по сравнению с DVB–T на 10 Мб/сек., на все ресиверы по России может быть подан дополнительный поток  данных, что станет технологической платформой для обеспечения населения востребованными современными мультимедийными услугами. В перспективе появится возможность организации сервиса, аналогичного video–on–demand (видео по запросу), с загрузкой требуемого контента на ресивер и ряда других функций.

•В 2015 году аналоговое телевещание будет принудительно отключено по всей стране?

Это не так. Замещение аналогового телевидения цифровым будет постепенным. Планируется, что достаточно длительное время эти два формата вещания будут существовать одновременно. Аналоговое телевидение будет отключаться только тогда, когда в каждом конкретном регионе будет обеспечен полный охват населения цифровым телевидением, а приставки для приема цифровых каналов появятся в 95-98% домохозяйств.

•Если у меня уже сейчас имеется приставка со спутниковой антенной, смогу ли я на нее принимать также эфирное вещание после окончательного перехода на цифровой формат?

Нет, не сможете. Спутниковое телевещание осуществляется в стандарте DVB-S, а эфирное – в DVB-T2. Для приема ЦЭТВ в любом случае требуется специальная приставка.

•У меня 2 телевизора. Мне нужно покупать две приставки?

            Одну цифровую приставку можно подключать к нескольким телевизорам. Но при этом на всех телевизорах будет транслироваться один канал. Если есть необходимость просмотра двух и более каналов одновременно, то необходимо приобрести приставку к каждому телевизору. Либо организовать систему коллективного приема цифрового телевидения в вашем доме.              Система коллективного приема цифрового телевидения — это специальное оборудование, которое помогает уйти от необходимости приобретать цифровую приставку. Если в квартире несколько телевизоров, то на них можно будет смотреть разные каналы одновременно. При использовании индивидуальной цифровой приставки на всех телевизорах в вашей квартире будет транслироваться один и тот же канал.            Минус системы коллективного приема цифрового ТВ в том, что исчезает так называемый «эффект цифры»: вы получаете обычный аналоговый сигнал, с соответствующим качеством. Существуют также экономические сложности внедрения таких систем.

•Каким образом можно обеспечить монтаж/ремонт коллективной антенны в своем доме?

Системы коллективного приема телепрограмм (СКПТ) или так называемые коллективные антенны, которые, как правило, установлены на крышах многоэтажных домов, находятся в ведении домоуправляющих компаний. Именно в их адрес необходимо направлять заявки на монтаж СКПТ или претензии на работу этих систем. Домоуправляющие компании должны выбрать подрядную организацию или принять в свой штат компетентных специалистов, которые способны обеспечить монтаж/ремонт СКПТ в вашем доме.

•Кто несет ответственность за прием и передачу телесигнала?

Доставка эфирных телерадиосигналов на территории РФ находится в компетенции ФГУП «Российская телевизионная и радиовещательная сеть», в регионах — её филиалов. За прием телесигнала в конкретном месте отвечает тот хозяйствующий субъект, в чьем ведении находится коллективная антенна.

•Полагаются ли льготы на покупку цифровой приставки для некоторых категорий граждан?

Федеральной целевой программой не предусматривается мер поддержки населения по приобретению цифровых приставок. Однако региональные власти уже разрабатывают местные программы  помощи льготным категориям граждан.

Цифровое телевидение по воздуху и способы его получения (OTA DTv)

Цифровое телевидение по воздуху и способы его получения (OTA DTv) Как это работает | Цифровое телевидение | Антенны | Калькуляторы сайта

Получите бесплатный телевизор с антенной . Поднимите основные сети, местные станции и все большее количество развлекательных каналов. Более 100 телеканалов доступны рядом с крупными городами, более 70 каналов — рядом с городами среднего размера и более 30 каналов — рядом с небольшими городами (200 крупнейших рыночных городов).Количество беспроводных сетей продолжает расти.

Как работает эфирное телевидение

Станция цифрового телевидения обычно передает сигнал мощностью от 3 киловатт ( кВт, ) до 1000 кВт по воздуху ( OTA ) с антенны радиовещательной вышки, обычно установленной на высоте от 300 до 2000 футов над землей. Радиовещательные вышки часто сосредоточены в радиусе 10 миль рядом с городом или в городе. Диапазон покрытия варьируется от примерно 30 миль и более для станций малой мощности до более 80 миль для станций полной мощности.Станция будет вещать в диапазоне частот VHF или UHF . Некоторые башни имеют несколько антенн для вещания более чем одной телестанции. Каждая станция транслирует от 1 до 18 телеканалов (сетей).

кВт OTA

– –

киловатт (1000 Вт) по воздуху

OTA DTv	— это БЕСПЛАТНО
Тебе нужно	— Антенна — Цифровое ТВ
Получать	— Основные сети — Местные телестанции — Развлекательные каналы — и др.
разрешение	— Сверхвысокое разрешение (4k UHD) — Высокое разрешение (HD) — Стандартное разрешение (SD)
Аудио	— Многоканальный объемный звук — Стерео / моно
Данные	— Программа передач — Телеканал, позывной, сеть — Субтитры (CC)

Цифровые телевизоры
HD Телевизоры	4K UHD Телевизоры

Большинство цифровых телевизоров имеют цифровой тюнер для приема OTA-вещания. Эти телевизоры будут иметь коаксиальный разъем с надписью « RF In » или « Antenna ». Цифровое телевидение транслируется в формате высокой четкости (HD) или стандартной четкости (SD). Телевизоры 4k UHD также могут принимать трансляции сверхвысокой четкости ( UHD ).

RF — Радиочастота

ЦИФРОВЫЕ ТЕЛЕВИЗОРЫ Разрешение Телевизионная система HD-телевизоры HD , SD ATSC 1.0 Телевизоры 4K UHD HD , SD UHD ATSC 1.0 ATSC 3.0

SD HD UHD

— РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ — Стандартное разрешение — Высокое разрешение — Сверхвысокое разрешение (4k)

ПИКСЕЛЕЙ / ДЮЙМ 480 720 или 1080 2160

Также см. Цифровое телевидение.

Для приема вещания UHD необходим телевизор 4k UHD , иногда называемый NextGen TV . Большинство телеканалов, транслирующих сигнал UHD, также одновременно транслируют сигнал HD / SD для телевизоров высокой четкости. Одновременная передача осуществляется на другом радиочастотном канале и может осуществляться с другой радиовещательной башни.

Ultra High Definition имеет в 2–3 раза более высокое разрешение и улучшенный звук по сравнению с High Definition. Телевизоры UHD могут использовать дополнительное подключение к Интернету для потоковой передачи дополнительного контента и видео в реальном времени.Это также позволяет вещателям знать, что вы смотрите и когда. Стандарт ATSC 3.0 (4K UHD NextGen TV) был разработан для больших экранов и полнофункциональных аудиосистем. Телевизор 4K с диагональю экрана менее 40 дюймов не увидит большой разницы между изображением UHD и HD.

Количество UHD-станций растет, но пока невелико. По состоянию на октябрь 2021 г. в 41 городе (28 штатов) имелась 1 или более вещательных станций UHD. Всего в UHD-вещании было 59 станций и 209 телеканалов.Маленький по сравнению с 500 рыночными городами, более 7500 станциями и десятками тысяч телеканалов.

ЦИФРОВЫЕ ТЮНЕРЫ и ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Set Top Цифровые тюнеры можно подключить к вашему компьютеру / сети или монитору. Аналоговому телевизору требуется цифро-аналоговый преобразователь для приема OTA-вещания. См. Тюнеры и конвертеры.

OVER-THE-AIR
Цифровое телевидение получает идеальное изображение или его нет. Для слабых сигналов практически нет промежуточных значений или их очень мало.Слабый сигнал, превышающий ТВ-минимум, имеет такое же изображение, как и сильный сигнал. Мощность сигнала чуть ниже телевизионного минимума, изображение начинает пикселизировать и быстро ухудшается по мере уменьшения сигнала. Всего на несколько децибел (дБ) ниже минимума изображение пропадает. См. Страницу Минимальный ТВ-сигнал.

ПО СРАВНЕНИЮ С КАБЕЛЬНЫМ
Разрешение изображения на лучше или лучше , чем у кабельного или спутникового телевидения. Кабельные и спутниковые операторы часто сжимают местные каналы перед ретрансляцией.Сжатие снижает качество изображения. Сжатие сигналов открывает большую полосу пропускания и позволяет провайдерам использовать больше каналов, которые никто не смотрит.

Рекламные ссылки

DTv каналов 63-5 Сеть РФ 36 В эфире

Ранние аналоговые телеканалы (с 1947 по 2009 год) использовали номер лицензии FCC RF Channel в качестве своего Station TV канала .Один телеканал на каждый канал РФ. Цифровая трансляция может содержать несколько телеканалов в одном радиочастотном канале и использовать 2 номера для телеканала (Канал станции — Подканал (сеть)), а другой номер для трансляции радиоканала .

FCC	–	Федеральная комиссия связи
РФ	–	Радиочастота

В эфирном телевидении есть два типа каналов.

Показано телеканалов 63-2 • Основной канал — Дополнительный Канал — ГЛАВНЫЙ: канал станции — ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ: от 1 до 18 (сети) • Также называется Виртуальный канал

RF канал 36 • Broadcast Channel — FCC выделяет RF от 2 до 51 • Сигнал HD / SD или UHD • Поддерживает несколько подканалов

TV CHANNEL
Основной номер телеканала может совпадать (а может и не совпадать) с номером RF-канала. Во время перехода от аналогового к цифровому большинство станций изменили свой радиочастотный канал, но сохранили свой старый номер аналогового канала в качестве телеканала своей станции.

РЧ КАНАЛ
УКВ антенна необходима для получения РЧ каналов со 2 по 13. Антенна УКВ необходима для приема РЧ каналов 14 и выше. См. Ниже раздел «Диапазоны частот ТВ» и «Позывные телеканалов».

Полосы частот ТВ Лента РФ ЧАС Частота УКВ 02–13 54 — 216 МГц УВЧ 14–51 470 — 698 МГц VHF-Lo VHF-Hi РФ 2 -6 РФ 7- 13 54 -88 МГц 174- 216 МГц

ЧАСТОТНЫЕ ДИАПАЗОНЫ
Телевещание ведется в диапазонах частот VHF и UHF . Практически все домашние антенны предназначены для приема сигналов UHF . Многие антенны принимают сигналы UHF и VHF . В некоторых случаях антенна UHF будет принимать сигнал VHF с пониженной мощностью, но все же достаточно сильный для приема.

ДИАПАЗОН АНТЕННЫ
Ваше местоположение (от вышек) и антенна являются основными факторами, определяющими диапазон радиовещательной вышки, на котором вы можете получить сигнал. Чем больше антенна, тем больше улавливается сигнала (коэффициент усиления ).Чем выше установлена ​​антенна , тем выше плотность сигнала.

Дальность приема

Антенна Диапазон Внутри помещений 20-25 миль На открытом воздухе — крепление на чердак — крепление на крышу 30-60 миль 60-85 миль

НАПРАВЛЕНИЕ АНТЕННЫ
Ваша антенна должна быть направлена ​​в общем направлении вещательных вышек и иметь относительно свободный путь к вышкам. Телевизионные сигналы имеют вид в зоне прямой видимости , большие препятствия (холмы, здания, деревья) могут уменьшить или заблокировать прием.

Найдите угол и расстояние до башни
для вашего местоположения

---

ОГРАНИЧЕНИЯ НАРУЖНЫХ ТВ-АНТЕНН ЗАПРЕЩЕНЫ
Правила беспроводных приемных устройств (Веб-сайт FCC)

FCC, правило 47 C.F.R. Раздел 1.4000 Запрещает ограничения , которые ухудшают работу наружной телевизионной антенны — • Использовать • Установка • Техническое обслуживание Применяется с по — • Государство , Местные законы , Положения — включает правила зонирования, землепользования и строительства • Кондоминиум Ограничения • Кооперативная ассоциация Ограничения • Аренда Ограничения — сверление отверстий и т. Д. Может быть ограничено. • Подобные ограничения

На мачты высотой более 12 футов над линией крыши могут распространяться требования местных разрешений в целях безопасности.

Рекламные ссылки

Калькуляторы сайта

Телевизионные антенны и аксессуары.
Итоги аукциона «Спектр 2017».
Телевизионные станции в районе Сент-Луиса.

OTA DTv эфирное цифровое телевидение © Copyright 2015-2021, Все права защищены.

47 Свода федеральных правил, § 79.102 — Требования к декодеру скрытых субтитров для приемников цифрового телевидения и конвертеров. | CFR | Закон США

§ 79.102 Требования к декодеру скрытых субтитров для приемников цифрового телевидения и конвертеров.

(а)

(1) С 1 июля 2002 г. все цифровые телевизионные приемники с экранами изображения с соотношением сторон 4: 3 и экранами изображений размером 13 дюймов или больше по диагонали, все цифровые телевизионные приемники с экранами изображений с соотношением сторон 16: 9 и размером 7 пикселей. .8 дюймов или больше по вертикали, и все отдельно продаваемые тюнеры DTV, поставляемые в межгосударственную торговлю или производимые в Соединенных Штатах, должны соответствовать положениям этого раздела.

Примечание к пункту (а) (1):

Этот параграф не налагает ограничений на отгрузку или продажу приемников цифрового телевидения, изготовленных до 1 июля 2002 года.

(2) С 1 июля 2002 г. блоки преобразователей DTV, которые позволяют отображать телевизионные сигналы, передаваемые в цифровом виде, на аналоговых приемниках, должны передавать доступную аналоговую информацию о субтитрах на подключенный приемник в форме, распознаваемой встроенной схемой декодера субтитров этого приемника.

Примечание к пункту (а) (2):

Этот параграф не налагает ограничений на отгрузку или продажу коробок преобразователей ЦТВ, изготовленных до 1 июля 2002 года.

(3) Начиная с 1 января 2014 г., все приемники цифрового телевидения и все отдельно продаваемые тюнеры цифрового телевидения, поставляемые в межгосударственную торговлю или производимые в США, должны соответствовать положениям этого раздела, если это технически возможно, за исключением тех приемников цифрового телевидения, которые используют экраны для изображений размером менее 13 дюймов должны соответствовать положениям этого раздела только в том случае, если это возможно в соответствии с § 79.103 (б) (3).

Примечание к пункту (а) (3):

Этот параграф не налагает ограничений на импорт, доставку или продажу приемников цифрового телевидения и отдельно продаваемых тюнеров цифрового телевидения, изготовленных до 1 января 2014 года.

(b) Цифровые телевизионные приемники и тюнеры должны быть способны декодировать информацию со скрытыми субтитрами, которая доставляется в соответствии со стандартом EIA-708-B: «Скрытые субтитры цифрового телевидения (DTV)» (включен посредством ссылки, см. § 79.100).

(c) Услуги.

(1) Декодеры должны быть способны декодировать и обрабатывать данные для шести стандартных служб, от службы субтитров №1 до службы субтитров №6.

(2) Декодеры, которые полагаются на данные протокола программной и системной информации для реализации функций скрытых субтитров, должны быть способны декодировать и обрабатывать данные каталога службы субтитров. Такие декодеры должны быть способны декодировать все заголовки блоков канала титров, состоящие из стандартных служебных заголовков, расширенных служебных заголовков и заголовков нулевого блока.Однако декодирование данных требуется только для стандартных служебных блоков (идентификаторы служб <-6), и то только в том случае, если поддерживаются символы для соответствующего языка. Декодеры должны иметь возможность отображать каталог для служб с 1 по 6.

(d) Организация пространства кода.

(1) Декодеры должны полностью поддерживать кодовое пространство C0, G0, C1 и G1.

(2) В кодовом пространстве G2 должны поддерживаться следующие символы:

(i) Прозрачное пространство (TSP).

(ii) Неразрывное прозрачное пространство (NBTSP).

(iii) Сплошной блок ().

(iv) Обозначение товарного знака ( TM).

(v) символы Latin-1 Š, Œ, š, œ, Ÿ.

(3) Замены в таблице 2 должны быть сделаны, если декодер не поддерживает оставшиеся символы G2.

Таблица 2 — Таблица замены символов G2

Пуля

G2 Персонаж	Заменить на
Открытая одинарная кавычка (‘), код символа G2 0 × 31	G0 одинарная кавычка (‘), код символа 0 × 27
Закрытие одинарной кавычки (’), код символа G2 0 × 32	G0 одинарная кавычка (’), код символа 0 × 27
Открытая двойная кавычка (“), код символа G2 0 × 33	G0 двойная кавычка (“), код символа 0 × 22
Закрывающая двойная кавычка (”), код символа G2 0 × 34	G0 двойная кавычка (”), код символа 0 × 22
Маркер жирный (•), код символа G2 0 × 35	G1 (•), код символа 0 × B7
Элипсис (. . .), Код символа G2 0 × 25	G0 подчеркивание (_), код символа 0 × 5F
Одна восьмая ( 1/8), код символа G2 0 × 76	G0 знак процента (%), код символа 0 × 25
Три восьмых ( 3/8), код символа G2 0 × 77	G0 знак процента (%), код символа 0 × 25
Пять восьмых ( 5/8), код символа G2 0 × 78	G0 знак процента (%), код символа 0 × 25
Семь восьмых ( 7/8), код символа G2 0 × 79	G0 знак процента (%), код символа 0 × 25
Вертикальная граница (|), код символа G2 0 × 7A	G0 ход (|), код символа 0 × 7C
Верхняя правая граница (⌉), код символа G2 0 × 7B	G0 тире (-), код символа 0 × 2D
Левая нижняя граница (⌊), код символа G2 0 × 7C	G0 тире (-), код символа 0 × 2D
Горизонтальная граница (-), код символа G2 0 × 7D	G0 тире (-), код символа 0 × 2D
Правая нижняя граница (⌋), код символа G2 0 × 7E	G0 тире (-), код символа 0 × 2D
Верхний левый край (⌈), код символа G2 0 × 7F	G0 тире (-), код символа 0 × 2D

(4) Поддержка кодовых пространств C2, C3 и G3 не является обязательной. Все неподдерживаемые графические символы в кодовом пространстве G3 должны быть заменены знаком подчеркивания G0 (_), код символа 0 × 5F.

(e) Координаты экрана. В таблице 3 указаны разрешения экранных координат и ограничения для позиционирования точки привязки в форматах отображения 4: 3 и 16: 9, а также количество символов в строке.

Таблица 3 — Разрешение и пределы координат экрана

Соотношение сторон экрана	Максимальное разрешение положения якоря	Минимальное разрешение позиции якоря	Максимальное количество отображаемых строк	Максимальное количество символов в строке
4: 3	75v × 160h	15v × 32h	4	32
16: 9	75v × 210h	15v × 42h	4	42
Прочие	75В × (5 × В)	15 В × В *	4

(1) Это означает, что минимальное разрешение сетки для инструмента с соотношением сторон 4: 3 составляет 15 вертикальных положений × 32 горизонтальных положения. Это минимальное разрешение сетки для инструмента с соотношением сторон 16: 9 составляет 15 вертикальных положений × 42 горизонтальных положения. Эти минимальные размеры сетки должны покрывать всю область безопасного заголовка соответствующего экрана.

(2) Минимальные координаты равны Уменьшение на 1/5 максимального разрешения сетки по горизонтали и вертикали. Поставщики подписей должны использовать максимальные значения системы координат при указании положений точек привязки. Декодеры, использующие минимальное разрешение, должны разделить предоставленные горизонтальные и вертикальные координаты экрана на 5, чтобы получить эквивалентные минимальные координаты.

(3) Любой заголовок, предназначенный как для инструментов 4: 3, так и для 16: 9, ограничен 32 смежными символами в строке. Если заголовок получен прибором 4: 3, который предназначен только для отображения 16: 9, или требует ширины окна более 32 символов, тогда заголовок может полностью игнорироваться декодером. Приборы формата 16: 9 должны иметь возможность обрабатывать и отображать подписи, предназначенные для дисплеев 4: 3, при соблюдении всех остальных минимальных рекомендаций.

(4) Если результирующий размер любого окна больше, чем безопасная область заголовка для соответствующего соотношения сторон экрана, то это окно будет полностью проигнорировано.

(f) Окна титров.

(1) Декодеры должны отображать не более 4 строк заголовков на экране в любой момент времени, независимо от количества отображаемых окон. Это означает, что в любой момент времени может отображаться не более 4 окон (каждое из которых имеет только одну строку заголовка). Однако декодеры должны поддерживать память, чтобы поддерживать как минимум 8 строк заголовков. Это хранилище необходимо для поддержки в худшем случае отображаемого окна с 4 строками заголовков и не отображаемого окна, которое буферизует входящие строки для следующего заголовка с 4 строками.Как подразумевается выше, максимальное количество окон, которые могут отображаться одновременно с помощью минимальной реализации декодера, равно 4. Если в потоке заголовков определено более 4 окон, декодер может игнорировать определение окна с самым младшим и самым низким приоритетом (s ). Поставщики субтитров должны знать об этом ограничении и либо ограничить общее количество используемых окон, либо согласиться с тем, что некоторые окна не будут отображаться.

(2) Декодеры не должны поддерживать перекрывающиеся окна. Если одно окно перекрывает другое окно, перекрывающееся окно может не отображаться декодером.

(3) Как минимум, декодеры будут предполагать, что все окна имеют «заблокированные» строки и столбцы. Это означает, что если декодер реализует МАЛЕНЬКИЙ размер пера, то нет необходимости реализовывать перенос слов при сокращении заголовков. Кроме того, если декодер реализует БОЛЬШОЙ размер пера, перенос слов (при увеличении подписей) не требуется.

(4) По возможности, получатель должен отображать встроенные символы возврата каретки как разрывы строки, поскольку эти возвраты каретки указывают на важный аспект форматирования заголовка, определенный поставщиком услуг.Однако иногда приемнику может потребоваться игнорировать встроенные разрывы строк. Например, если заголовок должен отображаться более крупным шрифтом, и если строки и / или столбцы его окна разблокированы, строки текста, возможно, потребуется стать длиннее или короче, чтобы уместиться в выделенном пространстве. Такое автоматическое переформатирование подписи называется «переносом по словам». Если декодеры поддерживают перенос слов, он должен быть реализован следующим образом:

(i) Получатель должен следовать стандартной типографской практике при внедрении переноса слов.Возможные точки разрыва (точки переноса слов) обозначаются символом пробела (20h) и знаком дефиса (2Dh).

(ii) Если строка должна быть разбита на пробел, получатель должен удалить пробел из отображения титров. Если строка после дефиса должна быть разорвана, дефис следует сохранить.

(iii) Если необходимо удалить встроенный возврат, его обычно следует заменить пробелом. Однако, если символ слева от встроенного возврата является дефисом, встроенный возврат следует удалить, но НЕ заменять пробелом.

(iv) Данная спецификация не включает дополнительных переносов и не предусматривает какой-либо формы автоматической расстановки переносов. Неразрывный дефис не определен. Неразрывный пробел (A0h в кодовом наборе G1) и неразрывный прозрачный пробел (21h в кодовом наборе G2) не следует рассматривать как потенциальные разрывы строк.

(v) Если одно слово превышает длину строки, слово следует поместить в начало новой строки, разбить на символ, следующий за последним символом, который помещается в строке, и продолжить с дальнейшими разрывами, если необходимо.

(g) Рисование оконного текста.

(1) Все декодеры должны реализовывать выравнивание текста заголовка «влево», «вправо» и «по центру». Выполнение «полного» обоснования необязательно. Если «полное» выравнивание не реализовано, полностью обоснованные заголовки следует рассматривать так, как если бы они были «левыми».

(i) Для выравнивания по левому краю декодеры должны отображать любую часть принятой строки текста при ее получении. Для выравнивания «по центру», «вправо» и «полностью» декодеры могут отображать любую часть принятой строки текста при ее приеме или могут задерживать отображение принятой строки текста до приема индикатора завершения строки.Индикатор завершения строки определяется как получение CR, ETX или любой другой команды, кроме SetPenColor, SetPenAttributes или SetPenLocation, где перемещение пера находится в той же строке.

(ii) Получение символа для отображаемой строки, которая уже содержит текст с выравниванием «по центру», «вправо» или «полное», приведет к тому, что строка будет очищена перед отображением вновь полученного символа и любых последующих символов. Получение команды согласования, которая изменяет последнее полученное обоснование для данного окна, приведет к очистке окна.

(2) Как минимум, декодеры должны поддерживать печать LEFT_TO_RIGHT.

(3) Как минимум, декодеры должны поддерживать прокрутку BOTTOM_TO_TOP. Для окон, использующих одни и те же горизонтальные линии развертки на дисплее, прокрутка может быть отключена.

(4) Как минимум, декодеры должны поддерживать те же рекомендуемые методы для скорости прокрутки, которые предусмотрены для скрытых субтитров NTSC.

(5) Как минимум, декодеры должны поддерживать те же рекомендуемые методы плавной прокрутки, которые предусмотрены для скрытых субтитров NTSC.

(6) Как минимум, декодеры должны реализовывать эффект отображения окна «привязки». Если эффекты «затухания» и «вытеснения» окна не реализованы, тогда декодер «привяжет» все окна, когда они должны отображаться, а параметр «скорость эффекта» игнорируется.

(h) Цвета и границы окон. Как минимум, декодеры должны реализовывать окна без полей с сплошным черным фоном (т. Е. Тип границы = NONE, цвет заливки = (0,0,0), непрозрачность заливки = SOLID) и прозрачные окна без полей (i.например, тип границы = НЕТ, непрозрачность заливки = ПРОЗРАЧНАЯ).

(i) Предопределенные стили окон и пера. Предопределенный стиль окна и идентификаторы стиля пера можно указать в команде DefineWindow. Как минимум, декодеры должны реализовывать предопределенный стиль атрибута окна 1 и предопределенный стиль атрибута пера 1, как показано в Таблице 4 и Таблице 5, соответственно.

Таблица 4 — Предопределенные идентификаторы стилей окна

Всплывающие титры в стиле Свиток с титрами в стиле Ролл-ап титров с центрированием по стилю

Идентификатор стиля #	Обосновать	Направление печати	Свиток направление	Перенос слов	Дисплей эффект	Эффект направление	Эффект скорость	Цвет заливки	Непрозрачность заливки	Тип границы	Цвет границы	Использование
1	Левый	Слева направо	снизу вверх	Нет	Snap	н / д	н / д	(0,0,0) Черный	Цельный	Нет	н / д	NTSC
2	Левый	Слева направо	снизу вверх	Нет	Snap	н / д	н / д	н / д	прозрачный	Нет	н / д	PopUp Captions без черного фона
3	Cntr	Слева направо	снизу вверх	Нет	Snap	н / д	н / д	(0,0,0) Черный	Цельный	Нет	н / д	Всплывающие титры по центру стиля NTSC
4	Левый	Слева направо	снизу вверх	Есть	Snap	н / д	н / д	(0,0,0) Черный	Цельный	Нет	н / д	NTSC
5	Левый	Слева направо	снизу вверх	Есть	Snap	н / д	н / д	н / д	прозрачный	Нет	н / д	RollUp Captions без черного фона
6	Cntr	Слева направо	снизу вверх	Есть	Snap	н / д	н / д	(0,0,0) Черный	Цельный	Нет	н / д	NTSC
7	Левый	сверху вниз	Справа налево	Нет	Snap	н / д	н / д	(0,0,0) Черный	Цельный	Нет	н / д	Тикерная лента

Таблица 5 — Предопределенные идентификаторы стиля пера

Предопределенный идентификатор стиля	Размер ручки	Стиль шрифта	Смещение	Курсив	Подчеркнуть	Тип кромки	Цвет Foregrnd	Непрозрачность Foregrnd	Цвет фона	Прозрачность фона	Цвет кромки	Использование
1	Stndr	0	Нормальный	Нет	Нет	Нет	(2,2,2) Белый	Цельный	(0,0,0) Черный	Цельный	н / д	Стиль NTSC по умолчанию *
2	Stndr	1	Нормальный	Нет	Нет	Нет	(2,2,2)	Цельный	(0,0,0) Белый	Цельный	н / д	NTSC Style * Монохромный с засечками
3	Stndr	2	Нормальный	Нет	Нет	Нет	(2,2,2) Белый	Цельный	(0,0,0) Черный	Цельный	н / д	NTSC Style * Опора с засечками
4	Stndr	3	Нормальный	Нет	Нет	Нет	(2,2,2) Белый	Цельный	(0,0,0) Черный	Цельный	н / д	NTSC Style * Mono без засечек
5	Stndr	4	Нормальный	Нет	Нет	Нет	(2,2,2) Белый	Цельный	(0,0,0) Черный	Цельный	н / д	NTSC Style * Prop без засечек
6	Stndr	3	Нормальный	Нет	Нет	Unifrm	(2,2,2) Белый	Цельный	н / д	прозрачный	(0,0,0) Черный	Моно без засечек, текст с полями, без BG
7	Stndr	4	Нормальный	Нет	Нет	Unifrm	(2,2,2) Белый	Цельный	н / д	прозрачный	(0,0,0) Черный	проп.без засечек, текст с полями, без BG

(j) Размер пера.

(1) Декодеры должны поддерживать стандартный, большой и малый размеры пера, а также должны позволять поставщику субтитров выбирать размер пера и позволять зрителю выбирать альтернативный размер. СТАНДАРТНЫЙ размер пера должен быть реализован таким образом, чтобы высота самого высокого символа в любом реализованном шрифте не превышала 1/15 высоты области безопасного заголовка, а ширина самого широкого символа не должна превышать 1/32 ширины области безопасного заголовка для дисплеев 4: 3 и 1/42 ширины области безопасного заголовка для дисплеев 16: 9.

(2) БОЛЬШОЙ размер пера должен быть реализован таким образом, чтобы ширина самого широкого символа в любом реализованном шрифте не превышала 1/32 области безопасного заголовка для дисплеев 16: 9. Эта рекомендация позволяет подписи увеличиваться до БОЛЬШОГО размера пера без необходимости переформатировать заголовок, поскольку ни один заголовок не будет содержать более 32 символов в строке.

(k) Стили шрифтов.

(1) Декодеры должны поддерживать восемь шрифтов, перечисленных ниже. Поставщики субтитров могут указать один из этих 8 стилей шрифта, который будет использоваться для написания текста субтитров.Стили, указанные в параметре «стиль шрифта» команды SetPenAttributes, пронумерованы от 0 до 7. Ниже приводится список из 8 обязательных стилей шрифта. Только в информационных целях каждый стиль шрифта ссылается на один или несколько популярных шрифтов, которые воплощают характеристики стиля:

(i) 0 — По умолчанию (не определено)

(ii) 1 — Моноширинный с засечками (аналог Courier)

(iii) 2 — с пропорциональным интервалом между засечками (аналогично Times New Roman)

(iv) 3 — Моноширинный без засечек (аналог Helvetica Monospaced)

(v) 4 — с пропорциональным интервалом без засечек (аналогично Arial и Swiss)

(vi) 5 — Обычный шрифт (аналогично Dom и Impress)

(vii) 6 — Курсивный шрифт (аналогично Coronet и Marigold)

(viii) 7 — Строчные прописные буквы (аналогично граверам Gothic)

(2) Стили шрифтов могут быть реализованы в любом шрифте, который производитель декодера считает читаемым воспроизведением стиля шрифта, и не обязательно должен быть в точных гарнитурах, приведенных в приведенном выше примере.Декодеры должны предоставлять потребителям возможность выбирать среди восьми шрифтов. Декодер должен отображать шрифт, выбранный поставщиком подписи, если зритель не выберет другой шрифт.

(l) Смещение символов. Декодерам не нужно реализовывать атрибуты пера смещения символов (т. Е. Нижний и верхний индекс).

(м) Стили пера. Как минимум, в декодерах должны быть реализованы стили пера «нормальный», «курсив» и «подчеркивание».

(n) Цвет и прозрачность переднего плана.

(1) Как минимум, декодеры должны реализовывать атрибуты типа «прозрачный», «полупрозрачный», «сплошной» и «мигающий».

(2) Как минимум, декодеры должны реализовывать следующие цвета переднего плана символов: белый, черный, красный, зеленый, синий, желтый, пурпурный и голубой.

(3) Поставщики субтитров могут указывать цвет / непрозрачность. Декодеры должны предоставлять потребителям возможность выбирать среди вариантов цвета / непрозрачности. Декодер должен отображать цвет / непрозрачность, выбранные поставщиком подписи, если зритель не выберет иное.

(o) Цвет и прозрачность фона.

(1) Декодеры должны использовать следующие цвета фона: белый, черный, красный, зеленый, синий, желтый, пурпурный и голубой.Рекомендуется, чтобы этот фон был расширен за пределы переднего плана персонажа до такой степени, чтобы передний план был отделен от нижележащего видео достаточным количеством пикселей фона, чтобы гарантировать, что передний план отделен от фона.

(2) Декодеры должны реализовывать атрибуты типа прозрачный, полупрозрачный, сплошной и мигающий. Поставщики субтитров могут указывать цвет / непрозрачность. Декодеры должны предоставлять потребителям возможность выбирать среди вариантов цвета / непрозрачности.Декодер должен отображать цвет / непрозрачность, выбранные поставщиком подписи, если зритель не выберет иное.

(p) Края символа. Декодеры должны реализовывать отдельный контроль цвета края и атрибута типа.

(q) Цветовое представление.

(1) Как минимум, декодеры должны поддерживать 8 цветов, перечисленных в таблице 6.

Таблица 6 — Таблица минимального списка цветов

Цвет	Красный	зеленый	Синий
Черный	0	0	0
Белый	2	2	2
Красный	2	0	0
зеленый	0	2	0
Синий	0	0	2
Желтый	2	2	0
пурпурный	2	0	2
Голубой	0	2	2

(2)

(i) Когда декодер, поддерживающий этот список минимальных цветов, получает значение RGB, которого нет в списке, он сопоставляет полученное значение с одним из значений в списке с помощью следующего алгоритма:

(A) Все единицы (1) должны быть изменены на 0.

(B) Все два (2) значения должны оставаться неизменными.

(C) Все три (3) значения должны быть изменены на 2.

(ii) Например, значение RGB (1,2,3) будет отображаться в (0,2,2), (3,3,3) будет отображаться в (2,2,2) и (1 , 1,1) будет отображаться в (0,0,0).

(3) Таблица 7 — это альтернативная таблица минимального списка цветов, поддерживающая 22 цвета.

Таблица 7 — Таблица альтернативных минимальных цветов

Цвет	Красный	зеленый	Синий
Черный	0	0	0
Серый	1	1	1
Белый	2	2	2
Ярко-белый	3	3	3
Темно-красный	1	0	0
Красный	2	0	0
Ярко-красный	3	0	0
Темно-зеленый	0	1	0
зеленый	0	2	0
Ярко-зеленый	0	3	0
Темно-синий	0	0	1
Синий	0	0	2
Ярко-синий	0	0	3
Темно-желтый	1	1	0
Желтый	2	2	0
Ярко-желтый	3	3	0
Темно-пурпурный	1	0	1
пурпурный	2	0	2
Ярко-пурпурный	3	0	3
Темно-голубой	0	1	1
Голубой	0	2	2
Ярко-голубой	0	3	3

(i) Когда декодер, поддерживающий список минимальных альтернативных цветов в таблице 7, получает значение RGB, которого нет в списке (т.e., значение RGB, ненулевые элементы которого не являются одинаковыми), он сопоставит полученное значение с одним из значений в списке с помощью следующего алгоритма:

(A) Для значений RGB со всеми элементами, отличными от нуля и разными — например, (1,2,3), (3,2,1) и (2,1,3), значение 1 будет изменено на 0 значение 2 останется неизменным, а значение 3 будет изменено на 2.

(B) Для значений RGB со всеми элементами, отличными от нуля, и с двумя общими элементами — например, (3,1,3), (2,1,2) и (2,2,3), если общие элементы равны 3, а необычный — 1, тогда элементы 1 заменяются на 0; е.грамм. (3,1,3) → (3,0,3). Если общие элементы равны 1, а необычный элемент — 3, то элементы 1 изменяются на 0, а элемент 3 заменяется на 2; например (1,3,1) → (0,2,0). Во всех остальных случаях необычный элемент изменяется на обычное значение; например, (2,2,3) → (2,2,2), (1,2,1) → (1,1,1) и (3,2,3) → (3,3,3) .

(ii) Все декодеры, не поддерживающие ни один из двух описанных выше списков цветов, должны поддерживать полные 64 возможных комбинации значений цвета RGB.

(r) Рекомендации по воспроизведению символов.В NTSC Closed Captioning декодеры должны были вставлять начальные и конечные пробелы в каждую строку заголовка. Это требование было вызвано двумя причинами:

(1) Для обеспечения буфера, чтобы первый и последний символы строки заголовка не выходили за пределы безопасной области заголовка, и

(2) Обеспечить черную рамку с каждой стороны символа, чтобы «белые» ведущие пиксели первого символа в строке и конечные «белые» пиксели последнего символа в строке не выходили за пределы нижележащего видео.

(i) Поскольку окна заголовков должны находиться в безопасной области заголовков экрана DTV, причина 1 (выше) не применима к заголовкам DTVCC.

(ii) Атрибуты, доступные в команде SetPenAttributes для воспроизведения символов (например, атрибуты фона и края символа), обеспечивают неограниченную гибкость для поставщика подписи при описании текста подписи в идеальной реализации декодера. Однако производителям необязательно реализовывать все атрибуты пера. Таким образом, независимо от уровня реализации рекомендуется, чтобы производители декодеров принимали во внимание читаемость всего текста подписи на фоне различных фонов видео и внедряли автоматическое выделение символов при индивидуальном управлении символами переднего плана, фона и край не поддерживается.

(с) Синхронизация услуг. Буфер служебного ввода должен иметь размер не менее 128 байт. Поставщики субтитров должны учитывать этот нижний предел при выполнении команд задержки с другими командами и текстом окна. Другими словами, не более 128 байтов команд и текста DTVCC должно быть передано (закодировано) до истечения интервала задержки отложенной команды Delay.

(t) Настройки. Декодеры должны включать параметр, который позволяет зрителю выбирать параметр, который будет отображать подписи, как задумано поставщиком подписей (по умолчанию).Декодеры также должны включать параметр, позволяющий сохранять выбранные пользователем настройки до тех пор, пока зритель не решит изменить эти настройки, включая периоды, когда телевизор выключен.

[65 FR 58471, 29 сентября 2000 г., с поправками, внесенными в 69 FR 2849, 21 января 2004 г. Изменено название и внесены поправки в 77 FR 19515, 19518, 30 марта 2012 г .; 78 FR 39627, 2 июля 2013 г.]

официальных документов NII: SDTV-декодер с возможностью HDTV: полноформатный ATV-декодер

White Paper NII: SDTV-декодер с возможностью HDTV: универсальный ATV-декодер

Декодер SDTV с возможностью HDTV: Универсальный декодер для квадроциклов

Джилл Бойс , Джон Хендерсон , а также Ларри Перлштейн

Hitachi America Ltd.

В этом документе описываются методы реализации видеодекодера, который может декодировать битовые потоки MPEG-2 высокой четкости (HD) по значительно более низкой цене, чем для ранее описанного видео высокой четкости. декодеры. Субъективное качество изображений, создаваемых этим декодером с поддержкой HD, примерно сопоставимо с в настоящее время DBS поставляет изображения цифрового телевидения стандартной четкости (SD). Декодер с поддержкой HD может декодировать Битовые потоки SD дают точно такие же результаты, как и у обычного декодера стандартной четкости.Термин MPEG Основной профиль на основном уровне (MP @ ML) также используется для обозначения видео стандартной четкости в дальнейшем.

Декодер использует схему предварительного синтаксического анализа, которая проверяет входящий поток битов в последовательном модифицируют и выборочно отбрасывают кодированные символы, которые не важны для восстановления изображений при уменьшенном разрешающая способность. Этот процесс предварительного анализа выполняется таким образом, чтобы требуемый размер буфера канала и пропускная способность были одинаковыми. значительно уменьшено. Предварительный синтаксический анализатор также поддерживает синтаксический анализатор (SP) и декодер переменной длины (VLD). схема должна быть разработана для более низких уровней производительности.

Декодер с поддержкой HD выполняет субдискретизацию декодированных данных изображения перед сохранением в памяти кадров, тем самым позволяя уменьшить размер памяти. Это понижающая дискретизация может выполняться адаптивно для поля или рамочная основа для максимального качества изображения. Эксперименты проводились разными методами для даунсэмплинг с разными результатами. Комбинация предварительного синтаксического анализа и понижающей дискретизации изображения позволяет использовать того же объема памяти, что и в видеодекодерах стандартной четкости.

Декодер выбирает подмножество из 64 DCT-коэффициентов каждого блока для обработки и обрабатывает остальные коэффициенты имеют нулевое значение. Это приводит к упрощенному обратному квантованию (IQ) и обратному квантованию. схемы дискретного косинусного преобразования (IDCT). Описан новый IDCT, в котором одномерный 8-точечный IDCT используется для декодирования изображений стандартной четкости, используется в качестве основы для выполнения IDCT с уменьшенной сложностью. при обработке битовых потоков высокой четкости.

Декодер, использующий вышеуказанные методы, был смоделирован с использованием «C» с битовыми потоками HDTV, и описаны результаты.В этих экспериментах использовались обычные методы кодирования HDTV. Битовые потоки были декодируется в соответствии с описанными здесь концепциями, включая предварительный анализ, эффекты уменьшенных размеров памяти, упрощенная обработка IDCT и различные связанные этапы фильтрации. Предварительный синтаксический анализатор и повторная выборка приводят к определенное количество «дрейфа» предсказания в декодере, которое зависит от ряда факторов, некоторые из которых находятся под управление кодировщиком. Те, кто просмотрел полученные изображения, согласны с тем, что расшифровка, обсуждаемая в этом paper производит изображения, соответствующие требованиям качества SDTV.

Можно ожидать, что видеодекодер с поддержкой HD, как ожидается, будет реализован только при затратах. немного выше, чем у декодера видео стандартной четкости. Описанные здесь техники могут быть применяется для производства декодеров с поддержкой HD по разным ценам и характеристикам. Производя ряд потребительские товары, которые могут декодировать битовые потоки HDTV, сохраняется возможность перехода к Full HDTV, в то время как позволяет передавать гибкое сочетание видеоформатов при запуске службы цифрового телевидения.

В настоящее время ведутся политические дебаты о стандартах SDTV и HDTV, в том числе о трансляции обоих форматов, а также о том, как с самого начала может развиваться весь спектр цифрового телевидения, включая SDTV или HDTV или и то, и другое. Этот документ предлагает технический вклад в эту дискуссию, в частности, о потребительских приемниках, которые могут декодировать цифровые сигналы как SDTV, так и HDTV по цене лишь незначительно выше, чем стоимость только SDTV.

Есть как минимум две области политических дебатов, в которых эти вопросы актуальны:

1. Как правильно сочетать HDTV и SDTV, поскольку цифровые услуги развиваются с течением времени? Есть множество сценариев внедрения цифрового телевидения, от только HDTV до только SDTV, до различных миксов из двух.Чтобы сохранить возможность вещания HDTV независимо от того, как внедряется услуга цифрового телевидения, SDTV приемники должны быть способны декодировать сигнал HDTV. Здесь предполагается, что приемники SDTV с такой возможностью декодирования HDTV практичны и экономичны. Таким образом, вполне практично исключить использование только SDTV. приемники. Таким образом, внедрение SDTV не помешало бы более позднему внедрению HDTV, поскольку полностью способные цифровые приемники уже будут использоваться.
2. Как быстро можно прекратить вещание Национального комитета телевизионных систем (NTSC)? Подход к конструкции приемника, описанный здесь, может быть применен к недорогим телевизионным приставкам, которые позволяют приемникам NTSC использоваться для просмотра передач цифрового телевидения.Существование таких дешифраторов по невысокой цене подразумевается в любом сценарий, который завершает трансляцию NTSC.

СТОИМОСТЬ И СЛОЖНОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ДЕКОДЕРА HDTV ПОЛНОГО РАЗРЕШЕНИЯ

Самым дорогим элементом видеодекодера является память для хранения изображений. Полностью совместимый видеодекодеру для HDTV в США потребуется не менее 9 МБ ОЗУ для хранения изображений. HDTV декодеру также потребуется не менее 1 МБ ОЗУ для буферной памяти канала, чтобы обеспечить временное хранение сжатый битовый поток.Можно ожидать, что практические видеодекодеры HDTV будут использовать от 12 до 16 МБ специализированный DRAM, который, вероятно, будет стоить не менее 300-400 долларов в течение следующих нескольких лет и, как ожидается, будет стоить стоить более 100 долларов в обозримом будущем.

Секция IDCT выполняет большое количество арифметических вычислений с высокой скоростью и представляет собой значительная часть площади микросхемы декодера. Обратный квантователь (IQ) выполняет меньшее количество вычислений с высокой скоростью, но это также может представлять значительную сложность.

Логика SP и VLD также может представлять значительную часть области чипа декодера. На скоростях и скорости передачи данных, указанные для HDTV в США, несколько логических блоков SP / VLD, работающих параллельно, могут потребоваться в одном полный декодер HDTV.

СНИЖЕНИЕ СТОИМОСТИ ДЕКОДЕРА HDTV

В этом разделе описывается несколько методов, которые можно применить для снижения стоимости декодера с поддержкой HD. Рассмотрены следующие подблоки декодера: память для хранения изображений, предварительный анализатор и буфер канала, SP и VLD, обратный квантователь и обратное дискретное косинусное преобразование, а также прогнозирование с компенсацией движения.В обсуждение относится к рисунку 1, который представляет собой блок-схему обычного декодера SDTV; и рис. 2, который представляет собой блок-схема декодера с поддержкой HD. Блоки, которые показаны на рисунке 2, но не на рисунке 1, были затенены, чтобы подчеркнуть различия между декодером с поддержкой HD и обычным декодером SD.

Память для хранения изображений

Как описано в Ng (1993), объем памяти для хранения изображений, необходимый в декодере, может быть уменьшен за счет понижающая дискретизация (т.е. субдискретизация по горизонтали и вертикали) каждого изображения в цикле декодирования.Примечание в На рисунке 2 показано, что остаточная даунсэмплинг или понижающая дискретизация внутри данных происходит после блока IDCT и понижающей дискретизации предсказания. выполняется после блоков интерполяции полупикселей. Операция повышения дискретизации на рисунке 2 восстанавливает решетку дискретизации. в исходном масштабе, что позволяет применять векторы движения с их исходным разрешением. Хотя этот взгляд является функционально точным, в реальных аппаратных реализациях операция остаточной / внутренней понижающей дискретизации будет объединены с операцией IDCT, а операция понижающей дискретизации предсказания будет объединена с повышающей дискретизацией и полупиксельная интерполяция.В эффективной реализации повышающая дискретизация — полупиксельная интерполяция — понижающая дискретизация операция реализуется путем соответствующего взвешивания каждой из эталонных выборок, извлеченных из (сокращенных разрешение) закрепить буферы кадра для формирования ссылок прогнозирования с уменьшенным разрешением. Используемые здесь веса зависят от векторов движения полной точности, извлеченных из кодированного потока битов.

Эксперименты показали, что важно, чтобы процесс понижающей дискретизации предсказания был близок к обратному процесса передискретизации; даже небольшие различия становятся заметными после многих поколений прогнозов (т.е., после необычно длинной GOP, которая также содержала много P-кадров). Есть два метода:

• Субдискретизация без фильтрации (подвыборка) и повышающая дискретизация с использованием билинейной интерполяции; а также
• Понижающая дискретизация путем усреднения и повышающая дискретизация без фильтрации (выборка и удержание).

Для обоих этих методов объединенная операция повышения / понижения дискретизации идентична, когда векторы движения нуль. Было показано, что оба метода обеспечивают приемлемое качество изображения.

Для процесса остаточной / внутренней понижающей дискретизации можно использовать фильтрацию в частотной области вместо пространственная фильтрация для управления алиасингом. Фильтрация в частотной области, естественно, достигается «обнулением» DCT. коэффициенты, соответствующие высоким пространственным частотам. Обратите внимание, что фильтрация с предсказанием может вводить пространственный сдвиг — это может быть выполнено путем введения сдвига согласования в процессе остаточной / внутренней понижающей дискретизации, или путем соответствующего смещения векторов движения перед использованием.

При обработке сопряженных изображений возникает вопрос, есть ли повышающая или понижающая дискретизация следует делать на полевой или рамной основе. Обработка на основе поля сохраняет максимальную временную разрешение, тогда как обработка на основе кадров потенциально сохраняет наибольшую степень пространственного разрешения. А Подход грубой силы будет заключаться в выборе единственного режима (поля или кадра) для всей понижающей дискретизации.

Более сложная схема включает решение, повышать или понижать дискретизацию каждого макроблока в на основе поля или кадра, в зависимости от количества локального движения и высокочастотного содержимого.На основе поля обработка наиболее уместна, когда мало высокочастотного контента и / или много движения. Обработка на основе кадров наиболее подходит для значительного высокочастотного контента и / или небольшого движения.

Один простой способ принять это решение — следовать выбору, сделанному кодировщиком для каждого макроблока. в DCT поля или кадра и / или компенсации движения поля или кадра, поскольку одни и те же критерии могут применяться к обоим типам решений. Хотя преобразование полей не является оптимальным в областях с высокой детализацией, таких как горизонтальные линии, моделирование показывает, что если используется единственный режим, вероятно, лучшим выбором будет поле.

На языке MPEG SDTV соответствует основному уровню, который ограничен 720 480 пикселями при 60 Гц для всего 345 600 пикселей. Американский квадроцикл позволяет получать изображения размером до 1920 1080 пикселей. Последовательности, полученные в этом формат можно удобно уменьшить в 3 раза по горизонтали и в 2 раза по вертикали, чтобы получить максимальное разрешение 640 540, всего 345 600 пикселей. Таким образом, память, предоставленная для SDTV, будет также подходит для декодера HD с пониженным разрешением. Можно было бы использовать те же методы с меньшее количество понижающей дискретизации для меньшей экономии памяти.

В экономичном видеодекодере буфер канала и буферы для хранения изображений обычно объединены. в единую подсистему памяти. Объем памяти, доступный для буфера канала, является разницей между объем памяти и объем памяти, необходимый для хранения изображений. В таблице 1 показан объем памяти для хранения изображений, необходимый для декодирования двух форматов высокой четкости с понижающей дискретизацией. Последний столбец показывает объем свободной памяти, когда один блок памяти 16 Мбит используется для всей памяти декодера требования.Это важно, поскольку в недорогих SDTV-декодерах используется встроенная 15-мегабитная память. архитектура. Память, которая не требуется для хранения изображений, может использоваться для буферизации сжатого видеобита. транслировать.

Как указано в таблице 1, формат 1920 1080 субдискретизируется на 3 по горизонтали и 2 по вертикали. Этот приводит к эффективному использованию памяти (точно такие же требования к хранилищу, как MP @ ML) и оставляет разумные объем свободной памяти для использования в качестве буфера канала.

Естественным подходом для формата 1280 720 было бы уменьшение дискретизации на 2 по вертикали и по горизонтали.Это оставляет достаточно свободной памяти, поэтому понижающему преобразователю никогда не потребуется учитывать канал. заполнение буфера при принятии решения, какие данные следует отбросить.

После декодирования данного макроблока он может быть немедленно субдискретизирован для хранения или сохранен в небольшой буфер, содержащий несколько строк развертки видео с полным разрешением для фильтрации перед понижающей дискретизацией. Точный метод повышения и понижения дискретизации обсуждается ниже; это может сильно повлиять на качество изображения, так как даже небольшие различия становятся заметными после многих поколений прогнозов. ¹ Повышающая дискретизация и Функции понижающей дискретизации — это дополнительные затраты помимо SD-декодера.

Общая концепция уменьшения требований к памяти для недорогого декодера HDTV известна. в литературе. Эта статья добавляет предварительный анализ и новые методы выполнения понижающей и повышающей дискретизации.

Предварительный анализатор и буфер канала

Для полностью совместимого декодера HDTV требуется не менее 8 Мбайт высокоскоростной ОЗУ с максимальной выходной мощностью. пропускная способность 140 Мбайт / сек для буфера канала.Используя предварительный синтаксический анализатор, чтобы отбросить некоторые из входящие данные перед буферизацией, выходная полоса пропускания может быть уменьшена до пикового значения 23 МБ / с, а размер буфер канала может быть уменьшен до 1,8–4,3 Мбит. (Меньшее число требуется для MP @ ML и большее число — это количество, оставшееся в 16-мегабитной памяти SDTV после субдискретизации изображения 1080 1920 на 3 по горизонтали и 2 по вертикали, включая необходимые 3 рамки хранения.)

Предварительный синтаксический анализатор проверяет входящий поток битов и отбрасывает менее важные элементы кодирования, в частности высокочастотные коэффициенты DCT.Он может выполнять этот выбор данных, пока коэффициенты DCT все еще находятся в область длины прогона / амплитуды (т.е. пока кодируется переменной длины). Таким образом, предварительный синтаксический анализатор выполняет две функции:

• Он отбрасывает данные, чтобы позволить использовать меньший буфер канала без переполнения и уменьшить требования к пропускной способности буфера канала.
• Он отбрасывает символы длины серии / амплитуды, что позволяет использовать более простые блоки SP и VLD в реальном времени.

Предварительный синтаксический анализатор отбрасывает только полные кодовые слова MPEG, создавая совместимую, но пониженную скорость передачи данных и битовый поток пониженного качества.Ухудшение изображения, вызванное операцией предварительного анализа, обычно минимально. при субдискретизации для отображения с уменьшенным разрешением. Цель препарсера — снизить пиковые требования в более поздних функций, а не для значительного снижения средней скорости передачи данных. Общее снижение скорости передачи данных через препарсер вообще мало; например, 18 Мбит / с можно уменьшить приблизительно до 12–14 Мбит / с.

Буфер канала в декодере полностью HDTV должен иметь широкую выходную полосу пропускания, потому что он должен выводить полные данные макроблока за время, необходимое для обработки макроблока.Предварительный синтаксический анализатор ограничивает максимальное количество бит на макроблок, чтобы уменьшить требования к выходным данным канального буфера в наихудшем случае. Пиковое количество бит разрешено на макроблок в HDTV США — 4608; для этого требуется выходная пропускная способность 140 МБ / с даже хотя среднее количество битов на макроблок составляет всего 74. Предварительный синтаксический анализатор сохраняет не более 768 бит для каждого закодированного макроблока, тем самым снижая максимальную пропускную способность вывода до 23 МБ / с, как и для MP @ ML.

Предварительный анализатор также удаляет высокочастотную информацию (т.е.е., он не сохраняет никаких ненулевых DCT коэффициенты вне предопределенной низкочастотной области). Предварительный анализ может удалить коэффициенты после заранее заданной позиции коэффициента в кодированном шаблоне сканирования, или он может удалить только те коэффициенты, которые не будут сохраняется для использования в IDCT. Это уменьшает общее количество битов, которые должны храниться в буфере канала.

Помимо отбрасывания данных для ограничения количества битов на кодированный макроблок и высокочастотных коэффициентов, предварительный синтаксический анализатор также изменяет свое поведение в зависимости от заполнения буфера канала.Предварительный парсер хранит модель буфера занятости и удаляет коэффициенты по мере необходимости, чтобы гарантировать, что буфер канала уменьшенного размера никогда не будет переполнение. По мере увеличения занятости этого буфера препроцессор становится более агрессивным в отношении количества информация о высокочастотном коэффициенте DCT должна быть отброшена.

Управление собственным буфером декодера является ключевым отличием улучшенного декодера SDTV от «нормальный» декодер SDTV. В «нормальной» комбинации кодер / декодер кодер ограничивает пиковую скорость передачи данных до соответствовать спецификациям буфера декодера; кодировщик несет ответственность за то, чтобы декодер буфер не переполняется.В усовершенствованном декодере SDTV, описанном в этой статье, декодер может принимать битовые потоки, предназначенные для гораздо большего буфера (например, битовый поток HDTV), и могут выполнять свою собственную сортировку на входящий битовый поток для поддержания правильной занятости буфера. ²

Этот предварительный анализатор требует дополнительных затрат по сравнению с автономным SD-декодером, но его стоимость и сложность невысоки. поскольку он может работать с относительно низкой средней скоростью входящего бит. Предварительный синтаксический анализатор значительно менее сложен, чем полноскоростные SP и VLD из-за его требований к более низкой скорости и потому, что он анализирует, но на самом деле не должен декодировать значения из всех кодов переменной длины. ³ Синтаксический анализатор и декодер переменной длины

Вычислительные требования для блоков SP и VLD понижающего преобразователя существенно снижаются путем реализации упрощенного предварительного синтаксического анализатора последовательной передачи данных, как описано выше. Предварительный синтаксический анализатор ограничивает максимум количество бит на макроблок. Он также работает, чтобы ограничить количество DCT-коэффициентов в блоке, отбрасывая коэффициенты после определенного числа, тем самым снижая требования к скорости для блоков SP и VLD.

На скоростях и скоростях передачи данных, указанных для U.S. HDTV, несколько логических модулей SP / VLD, работающих параллельно может потребоваться. Предварительный синтаксический анализатор ограничивает требования к скорости обработки для понижающего преобразователя HD в SDTV. уровни. Таким образом, единственным дополнительным требованием к блоку SP / VLD для декодирования HDTV является необходимость небольшого регистры большего размера для хранения изображений большего размера и другой связанной информации, как показано на рисунке 2. Обратное квантование и обратное дискретное косинусное преобразование

Блоки обратного квантования (IQ) и обратного дискретного косинусного преобразования (IDCT) уменьшенной сложности могут быть разработан путем принуждения некоторого заранее определенного набора высокочастотных коэффициентов к нулю.MPEG MP @ ML позволяет скорость пикселей до 10,4 миллиона в секунду. Американский квадроцикл позволяет передавать пиксели со скоростью до 62,2 миллиона пикселей в секунду. это следовательно, можно использовать схему IQ уровня SDTV для декодирования HDTV, игнорируя все, кроме 10 или 11 самых критические коэффициенты. Некоторые из игнорируемых коэффициентов (8 8 коэффициентов, кроме 10 или 11 критических коэффициенты), вероятно, уже были отброшены предварительным анализатором. Однако препарсер не требуется чтобы отбросить все игнорируемые коэффициенты.Предварительный синтаксический анализатор может отбрасывать коэффициенты в соответствии с кодированным сканированием. порядок шаблонов, который, как правило, не приводит к удалению всех коэффициентов, которые следует игнорировать позже. этапы обработки.

Обработка только 11 из 64 коэффициентов снижает вычислительные требования IQ и значительно снижает снижает сложность IDCT. Сложность IDCT можно еще больше снизить, комбинируя обнуление коэффициентов с понижающей дискретизацией изображения, описанной выше.

Схема IDCT для выполнения 8 8 IDCT требуется для декодирования битовых потоков SD.Обычный Архитектура для вычисления двумерного IDCT заключается в использовании механизма, способного к быстрому, одномерному, 8-точечному IDCT. Если бы механизм SC IDCT использовался при декодировании битовых потоков HD, он мог бы выполнять около трех 8-точечных IDCT во время блока HDTV. Таким образом, SD IDCT можно использовать для вычисления IDCT. первых трех столбцов коэффициентов. Остальные столбцы коэффициентов будут считаться нулевыми и, следовательно, требуются ресурсы IDCT.

Будет реализован специальный механизм IDCT для выполнения IDCT строк.Было бы особенно простой, поскольку пять из восьми коэффициентов всегда будут равны нулю, и только две или три точки выхода должны будут вычисляться для каждого преобразования. Обратите внимание, что необходимо преобразовать только четыре строки, если не требуется дополнительная фильтрация. должны были быть выполнены перед понижающей дискретизацией.

Для блоков в прогрессивных кадрах или для блоков IDCT поля коэффициенты могут быть выбраны в соответствии с по следующему шаблону (оставшиеся коэффициенты обозначены знаком «x»):

х х х о о о о
х х х о о о о
х х х о о о о
х х о о о о о
o o o o o o o o
o o o o o o o o
o o o o o o o o
o o o o o o o o

Для блоков, которые используют кадры DCT на сопряженном изображении, мы могли бы отбросить коэффициенты со следующим шаблоном:

х х х о о о о о
х х х о о о о
o o o o o o o o
o o o o o o o o
o o o o o o o o
o o o o o o o o
х х о о о о о
х х х о о о о

Этот образец сохраненных коэффициентов поддерживает временное разрешение, представленное различиями между двумя поля кадра в движущихся изображениях.

Прогнозирование с компенсацией движения (MCP)

Предположим, что изображения ⁴ привязки были субдискретизированы, как описано выше. Пропускная способность данных для Таким образом, схема компенсации движения сокращается во столько же раз, что и потребность в памяти. Как описано выше, Компенсация движения достигается путем соответствующей интерполяции опорных данных изображения с пониженным разрешением согласно значениям векторов движения. Веса этой операции интерполяции выбираются так, чтобы соответствуют объединению фильтра с повышающей дискретизацией, препятствующего формированию изображения, операции билинейной полупиксельной интерполяции (в зависимости от векторов движения) и дополнительный фильтр понижающей дискретизации.

Сравнение сложности

Блок-схема видеодекодера с поддержкой HD показана на рисунке 2. Это можно сравнить с Рисунок 1, «Блок-схема видеодекодера SDTV», для определения дополнительной обработки, необходимой для SD. декодер. Сравнение сложности между декодером HD с полным разрешением, декодером SD, HD предшествующего уровня техники преобразователь с понижением частоты, ⁵ и декодер с поддержкой HD, описанные в этой статье, показаны в таблице 2. Общая стоимость HD понижающий преобразователь / SD-декодер не намного больше, чем стоимость одного SD-декодера.

ПРОГНОЗ ДРЕЙФ

При кодировании видео MPEG значительная часть выигрыша от кодирования достигается за счет наличия декодера построить прогноз текущего кадра на основе ранее переданных кадров. В наиболее частом случае Процесс предсказания инициализируется периодической передачей всех интракодированных (I-кадров). Прогнозируемые кадры (P- кадры) кодируются относительно последних переданных I- или P-кадров. Кадры с двунаправленным предсказанием (B-кадры) кодируются относительно двух последних переданных кадров типов I или P.

Пусть первый P-кадр, следующий за некоторым конкретным I-кадром, будет помечен как P1. Напомним, что описанный декодер выше субдискретизирует декодированные кадры перед сохранением. Таким образом, когда P1 должен быть декодирован, сохраненный I-кадр используется для построения предсказания отличается от соответствующего предсказания с полным разрешением, поддерживаемого в декодере. Версия P1, созданная декодером с поддержкой HD, таким образом, будет ухудшена из-за использования несовершенного ссылка на прогноз, а также предварительный анализ и понижающая дискретизация, непосредственно применяемые к P1.Следующий декодированный P-кадр страдает от двух поколений этого искажения. Таким образом, предсказание декодера «уходит» от предсказание, поддерживаемое кодером, поскольку P-кадры последовательно предсказываются друг от друга. Обратите внимание, что кодирование B-кадров последовательно предсказывается один из другого. Обратите внимание, что кодирование B-кадров не вносят свой вклад в этот дрейф, поскольку B-кадры никогда не используются в качестве основы для прогнозов.

Прогнозирование дрейфа может вызвать видимые искажения, которые циклически меняются со скоростью повторения I-кадров.Эффект дрейфа предсказания может быть уменьшен за счет уменьшения количества P-кадров между I-кадрами. Это может быть выполняется путем увеличения отношения B-кадров к P-кадрам, уменьшения количества кадров между I-кадрами или того и другого. Однако с практической точки зрения особые методы кодирования не требуются и не рекомендуются. Эксперименты показали, что разумные методы кодирования HD-видео приводят к приемлемому качеству декодера с поддержкой HD описано здесь.

РЕЗУЛЬТАТЫ СИМУЛЯЦИИ

тестовых изображений были выбраны из материалов, которые были сочтены сложными для кодирования как HDTV, так и SDTV, и расшифровка.Прогрессивные последовательности были в формате 1280 720; чересстрочные последовательности были 1920 1024 и 1920 1035 (у нас не было доступа к материалам 1920 1080). Изображения содержали значительное движение и включены большие области со сложной детализацией.

Некоторые из битовых потоков, использованных для тестирования, были закодированы авторами с использованием их MPEG-2 MP @ HL программное обеспечение; другие были предоставлены Thomson Consumer Electronics. Декодирование в HDTV производилось с помощью авторское программное обеспечение MPEG-2 MP @ HL. Алгоритмы декодера с поддержкой HD, описанные выше, были смоделированы в «C» и протестирован с битовыми потоками HDTV.

Моделирование включало точное моделирование всех описанных здесь процессов. Битовый поток был предварительно проанализирован; размер буфера канала и памяти изображений, обработка IDCT и выбор коэффициента IDCT были все в согласитесь с этими объяснениями; Для использования исходных векторов движения применялись повышающая и понижающая дискретизация.

Полученные изображения HDTV и преобразованные с понижением частоты были изучены и сопоставлены. Хотя По мнению наблюдателей, преобразованные с понижением частоты изображения были заметно более низкого качества, чем декодированные изображения Full-HDTV. что процесс преобразования с понижением частоты соответствует ожиданиям по качеству SDTV.»

ВЫВОДЫ

В этом документе описывается усовершенствованный приемник SDTV, который может декодировать битовый поток HDTV. В улучшения, необходимые для добавления возможности декодирования HD к декодеру SD, скромны, даже со стороны бытовой электроники стандарты. Если бы все приемники имели описанные здесь возможности, внедрение SDTV не помешало бы позднее внедрение HDTV, потому что уже будут использоваться полнофункциональные цифровые приемники. Техники описанные в этом документе, также позволяют проектировать недорогие телевизионные приставки, которые позволят принимать новые цифровые сигналы для отображения на наборах NTSC.Наличие таких коробок по низкой цене имеет важное значение для окончательного прекращения службы NTSC.

Список литературы

Lee, D.H., et al. Goldstar, «Видеодекодер HDTV, который может быть реализован с минимальной сложностью», Труды Международной конференции IEEE по бытовой электронике 1994 г., TUAM 1.3, стр. 6-7.

Ng, S., Thomson Consumer Electronics, «Приемники HDTV с низким разрешением», Патент США 5,262,854, 16 ноября 1993 г.

Банкноты

1.Упомянутые здесь «предсказания» — это P-кадры в последовательности GOP. Даунсэмплинг и процессы предварительного анализа несколько изменяют данные изображения, так что небольшие ошибки могут накапливаться, если GOP необычно длинный. последовательности содержат много P-кадров. B-кадры не вызывают такого рода накопления небольших ошибок, поэтому рекомендуется было бы увеличить долю B-кадров в длинных последовательностях GOP или использовать GOP умеренной длины. Получатель методы обработки также могут уменьшить любые видимые эффекты, хотя они, вероятно, не нужны.

2. В этом параграфе операция буферизации и связанная с ней память рассматриваются отдельно от память для хранения изображений. Это различие полезно в учебных целях, даже если эти две функции могут иметь общий доступ. такой же физический, 16-мегабитный модуль памяти.

3. Обратите внимание, что тип макроблока, шаблон кодированного блока и информация о длине серии должны быть декодированы.

4. Якорные изображения — это I- и P-кадры в последовательности MPEG GOP. Пониженная дискретизация, которая была применение к ним описанными здесь методами декодирования означает, что векторы движения, вычисленные кодером, не могут больше не будет применяться напрямую.

5. Термин «понижающий преобразователь», используемый здесь, применяется к оборудованию, которое сокращает данные полного изображения HDTV до формируют картинку SDTV-разрешения. Соответствующим образом усовершенствованный декодер SDTV, описанный здесь, по своей сути включает в себя такой HDTV «понижающий преобразователь».

Расширенные цифровые кодеры видео | Analog Devices

Цифровые видеокодеры ADV7175 / ADV7176 преобразуют цифровые видеоданные в стандартные аналоговые телевизионные сигналы основной полосы частот (NTSC / PAL). Эти недорогие высокопроизводительные устройства кодируют цифровое YUV (CCIR-601 / 656–4: 2: 2) и компонентное видео с квадратными пикселями; и они могут управлять аналоговыми видеосигналами EuroSCART (RGB), S-Video (Y / C) и YUV, а также поддерживать субтитры и телетекст.AD7175 также включает Macrovision ^® с защитой от ловушек (требуется лицензия от Macrovision, Inc.). Секция цифрового ввода легко подключается ко всем стандартным декодерам MPEG (1 и 2). Приложения включают телевизионные приставки, VideoCD, DVD, Интернет / сетевые компьютеры, веб-телевизоры и мультимедийное компьютерное видео, а также профессиональное вещательное / студийное видеооборудование. Упакован в крошечный 44-выводный PQFP.

Цифровое видео: Телевизионные сигналы в основном передаются в стандартном аналоговом формате; сигнал принимается через наружную или комнатную антенну или по кабельной распределительной системе, которая может иметь местную аналоговую приставку для включения каналов платного телевидения.Эта система, основанная на композитных аналоговых форматах NTSC (Северная Америка, Япония) и PAL (Европа), существует уже 40 или более лет и достаточно хорошо обслуживает потребителей во всем мире. Однако в последнее время в телевещании произошли революционные изменения. Стремясь разрешить использование существующего оборудования и программного материала, вещательные компании должны были поддерживать обратную совместимость существующего формата, но передавать и распространять его с цифровой обработкой. Подобно эволюции от черно-белого телевидения к цветному, это изменение обеспечит полную обратную совместимость и прозрачность как для разработчиков программ, так и для телезрителей.Изменился только способ доставки.

Эта цифровая революция предлагает зрителям новую и очень важную функцию. Возможность сжатия цифровых видеоданных означает, что гораздо больше каналов для просмотра становится доступным потребителю, использующему стандартный телевизор. Теперь можно передавать до шести каналов в полосе пропускания, которая ранее требовалась только для одного. В дополнение к большему количеству каналов качество сигнала, доступное в цифровой системе, приводит к значительно улучшенному отображаемому изображению.

На рисунке 1 показан набор вариантов приема, которые есть у домашнего зрителя в мире цифрового видео, включая DBS (спутник прямого вещания), цифровой кабель (коаксиальный, оптоволоконный и т. Д.) И то, что по сути оксюморонически называют беспроводным кабелем, a система распределения микроволн в прямой видимости, известная также как MMDS (многоточечная система распределения микроволн). Основные сети вещания планируют ввести цифровую версию традиционной антенной системы передачи. Помимо видеотрансляций, у зрителя могут быть локальные видеоисточники, такие как видео компакт-диск, игровая консоль или, действительно, развивающийся формат DVD.

Рисунок 1. В домашних архитектурах цифрового видео кодировщик является ключевым независимо от источника.

Полученный телевизионный сигнал с цифровой кодировкой сначала должен быть преобразован обратно в традиционный сигнал NTSC или PAL, который может быть понят стандартным телевизором. Приставка или встроенный декодер приемника (IRD), который соединяет (устраняет разрыв) между аналоговым и цифровым мирами, реализует следующие функции:

• Прием и демодуляция цифрового сигнала (приемник QAM / QPSK)
• Распакуйте цифровые данные (декодер MPEG-2)
• Преобразование цифровых данных в стандартный телевизионный сигнал (цифровой видеокодер NTSC / PAL).

Эта последняя функция реализована в ADV7175 / ADV7176. Помимо выполнения основного цифро-аналогового преобразования, устройство также кодирует компонентные данные YUV в аналоговые композитные (CVBS) или S-Video (Y / C) сигналы для стандартных аналоговых телевизоров.

Мультимедийное приложение для ПК: ADV7175 / ADV7176 также идеально подходят для редактирования видео на ПК. Analog Dialogue 30-2 (1996) представил интегрированный вейвлет-видеокодек ADV601; В сочетании с ADV7175 / ADV7176 и видеодекодером он обеспечивает полную и недорогую систему захвата / редактирования видео на ПК.Как и интерфейс к кодировщикам MPEG, он не требует дополнительной связующей логики.

Рисунок 2. Кодер обеспечивает аналоговый вывод распакованного видео в приложение для ПК.

Расширенный цифровой кодировщик NTSC / PAL: ADV7175 / ADV7176 был разработан в тесном сотрудничестве с конечными потребителями цифрового видео. Полученные в результате детали объединяют все необходимые функции и функции, а также оптимальный уровень производительности при тех уровнях цен, которые требуются в индустрии бытовой электроники.

Помимо четырех 10-битных ЦАП, кодер использует нашу технологию DDS (прямой цифровой синтез) с 32-битным аккумулятором для точной регенерации цветовой поднесущей.Большой входной порт преобразует цифровые входные отсчеты данных YCrCb 4: 2: 2 в соответствующие видеосигналы яркости (Y) и цветности (UV). Двухпроводной порт, совместимый с I ² C, позволяет программировать все функции.

Выходная схема позволяет устройству поддерживать стандартные форматы композитного видео, а также все более популярный видеорежим S-Video (Y / C). Четыре выхода означают, что компонент может одновременно управлять множеством комбинаций CVBS и S-Video.Например:

	Одновременное композитное видео и SVHS		SCART формат	Professional studio
	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4
ЦАП А	CVBS	Y	CVBS	–
ЦАП B	CVBS	CVBS	B	U
ЦАП C	С	С	R	В
ЦАП D	Y	CVBS	G	Y

Для европейского рынка, на котором формат разъема SCART стал обязательным, ADV7175 / ADV7176 может одновременно управлять выходами R, G, B и CVBS (см. Вариант 3).

Входной порт позволяет устройству обрабатывать стандартные видеоданные CCIR-601 (D1), настроенные в соответствии с CCIR-656. Порт можно настроить для традиционного 16-битного формата YUV или более современного 8-битного формата. Связанные временные сигналы FIELD / VSYNC, HSYNC и BLANK, а также способность части работать в различных конфигурациях ведущего и ведомого устройства означают бесклеевой интерфейс (без дополнительной логики, см. Рисунок 4) между устройством и его источником управления (например, Декодеры MPEG).

Рис. 4. Подключение к декодеру MPEG

ADV7175 / ADV7176 является наиболее детально описанным компонентом в отрасли с точки зрения функциональности, возможностей и производительности. Его характеристики по дифференциальному усилению (0,8%) и фазе (0,8 °) подходят для использования в потребительских видеоприложениях и для обеспечения профессиональных студий и вещателей недорогим, высокоинтегрированным видеокодером. Для удобства профессионалов, компонент можно настроить для вывода в обычном аналоговом формате YUV.

Качество видео: Характеристики производительности также включают встроенную технологию улучшения цвета, включая двукратную передискретизацию, фильтры нижних частот яркости и режекторную фильтрацию цветности.Передискретизация (2 x 13,5 МГц) снижает требования к любой внешней фильтрации нижних частот, сдвигая внеполосные сигналы вверх по спектру, позволяя использовать внешний фильтр более низкого порядка. На рисунке 5 показан график вектороскопа выходных данных устройства. Близость вершин к центрам квадратных блоков и линейность линий между вершинами иллюстрируют производительность устройства, включая возможность воспроизведения требуемых выходных значений цвета.

Дополнительные возможности: Также поддерживаются другие ключевые функции, программируемые через 2-проводный последовательный (I ² C-совместимый) порт MPU.

• Квадратный пиксель: в дополнение к стандартным пикселям CCIR-601, режим квадратных пикселей необходим для обеспечения правильного соотношения сторон при отображении компьютерных изображений с использованием стандартного экрана телевизора в качестве монитора компьютера

Требуется частота выборки	Формат	Пикселей / линия
13.5 МГц	CCIR601 (NTSC / PAL)	720
12,27 МГц	Квадратный пиксель NTSC	640
14,75 МГц	PAL Квадратный пиксель	768

• Genlock / RTC: Обеспечивает когерентную синхронизацию между двумя цветовыми поднесущими частотами одновременно отображаемых видеосигналов (необходимо для поддержания обратной совместимости для одновременно передаваемых традиционных аналоговых телевизионных сигналов)
• Встроенный генератор цветных полос: Для тестирования / диагностики системы
• Программируемая задержка яркости (для сигнала CVBS на RF-тюнер)
• Скрытые субтитры: Законодательное требование о предоставлении поддержки для отображения субтитров в телепрограммах
• VBI (интервал вертикального гашения) сквозной: VBI состоит из переданных строк без видеоинформации.Он не только используется для передачи данных телетекста, данных скрытых субтитров и тестовых / контрольных битов; эта часть видеосигнала также используется для доставки данных из Интернета или веб-страниц телезрителю <
• Программируемая частота и фаза: Обеспечивает возможность настройки всех наземных вариантов PAL и NTSC.

Термоупаковка: Встраивание такой функциональности в крошечный 44-выводный корпус PQFP требует передовых технологий в дизайне как микросхем, так и корпусов.Устройство предназначено, в худшем случае, для управления полными видеовыходами со всех четырех ЦАП без необходимости внешней буферизации. Усовершенствованные методы переключения тока, которые сводят к минимуму рассеивание во время отображения сцен с низкой яркостью, в сочетании с запатентованной конструкцией выводной рамки с тепловым берегом внутри корпуса гарантируют, что полная функциональность детали будет доступна пользователю в любых условиях окружающей среды. Дополнительное программирование, позволяющее выборочное выключение и включение каждого из 4 ЦАП, предлагает еще больше возможностей конфигурации для минимизации общего энергопотребления.

Несмотря на то, что он рассчитан на работу от источников питания 5 В, данные измерений показывают, что он будет соответствовать техническим характеристикам видео с незначительным ухудшением при напряжении 3,3 В. ADV7175 / 76 доступен со склада. Также можно заказать оценочную плату.

ADV7175 был разработан в Лимерике, Ирландия, межфункциональной группой под руководством Джо Каннинга, Колина Прендергаста и Джона Перселла.

Рисунок 5. Вектороскопические измерения (PAL).

^® Зарегистрированный товарный знак Macrovision, Inc.

(PDF) Декодер NICAM для цифрового многоканального звукового телевещания

688

IEEE

Transactions on Consumer Electronics,

Vol.

37,

No.

3,

АВГУСТ 1991

реконструированных сигналов.

Ошибка

Маскирование

выполняется первым порядком

линейная интерполяция

в

, которые заменяют отсчеты

вычисляются только из последнего и следующего хороших

отсчетов.Функция удержания интерполятора

также используется для обеспечения отключения звука без щелчка.

Качество полученного звука Nicam оценивается

путем измерения частоты ошибок

бит

(BER)

сигнала

. Это определяется путем подсчета ошибок четности и

диапазона защиты за

64

периодов кадра.

Если

,

BER

поднимается выше

1

в

100,

, качество звука Nicam

считается неприемлемым.Сигнал

считается адекватным только

, если

,

BER

, тогда

падает ниже 1

в

400. В условиях маргинального приема

приемник может быть принудительно настроен на

. FM

резервный

звук. Монитор ошибок

pin

(ER),

, который выдает импульс

всякий раз, когда обнаруживается ошибка, может использоваться для

мониторинга

BER

или управления

некоторой

формы сигнала Nicam

измеритель прочности.

Режим передачи (т.е.

СТЕРЕО / МОНО)

—

определяется путем принятия решения большинством по

16 кадров на битах управления C1-C4. Эти биты

доступны на шине

I

C

и Cl-C3 на контактах. Эти

контактов могут опционально

быть установленными

для декодирования режима работы

и непосредственного управления светодиодами маяка (постоянный ток

).

Можно выбрать автоматический стандартный режим

в

, который

демодулятор

DPPSK

в

в сочетании с декодером Nicam

найдите стандартное использование

в стандартном использовании

Если

декодер

переключен на правильный стандарт, то ожидается, что совпадение кадров

произойдет в пределах,

скажем, 64 мс, что включает допуск на

времен блокировки как несущей, так и восстановления тактовой частоты

пл. .

Если

истекает таймер, декодер переключает

на другой стандарт и пытается снова. Выбранный стандарт

можно определить, проверив регистр статуса Nicam

.

Интерфейс

1%

, к которому может быть подключен внешний

DAC,

декодер объемного звука

или

DAT

интерфейс

, также обеспечивает естественный прорыв в конструкции

, позволяя независимое тестирование декодера Nicam

и последовательный доступ к ЦАП

.

Адрес

12C

становится гибким с помощью двух программируемых выводов

. Предусмотрен один регистр состояния и три управляющих регистра

, которые также можно читать,

.

Цифровой фильтр

включен для уменьшения помехоустойчивости

на шине.

При включении питания

значения по умолчанию

загружаются во все регистры управления

, что позволяет декодеру работать, если требуется,

без микроконтроллера

в

недорогих

приложениях.

Sunnary of features

*

*

*

*

*

*

*

*

Вывод дескремблированных данных

Опции для режима Pay-TV7 9000 расшифровка аудио 9000

Автоматическое отключение звука и резервное переключение звука

Монитор ошибок

Переключение выбора языка

Последовательное управление

шина

(I

C)

Драйверы светодиода маяка постоянного тока

3 программируемых пользователем контакта

недорогие приложения

Цифровой аудиовыход

$, IS)

Цифро-аналоговый преобразователь

A

дельта-сигма архитектура uas выбрана для канала 2

DAC

, поскольку для этого не требуется

критические аналоговые компоненты и обеспечивает хорошее

ли близость (см. рисунок 7).

Исходная частота дискретизации 32 кГц увеличивается в

на

364

раз до потока с модуляцией плотности импульсов

из

, аналоговый сигнал может быть восстановлен

. Это достигается с помощью фильтров нижних частот

1

бит

DAC

и

, которые реализованы

в

BiCMOS.

Четырехкратный повышающий дискретизацию выполняется фильтром cmn

для обоих каналов

в

в два этапа.Первый фильтр

принимает левый / правый мультиплексор из 14-битных

отсчетов

из

декодера Nicam и ограничивает полосу пропускания сигнала

до 15 кГц с затуханием в полосе задерживания

из

больше, чем 60 дБ при 16 кГц.

Он

также выполняет два

-кратного повышения дискретизации и компенсирует отклики

следующих фильтров. Левый и правый сэмплы

появляются на частоте 64 кГц.Фильтр реализован в виде каскада 176

FIR

, содержащего память выборки

RAM,

коэффициент

ROM

и умножитель / накопитель. Только

88

различных коэффициентов сохраняются из-за симметрии

импульсной характеристики.

Поскольку второй фильтр требует только постепенного спада

,

он

был реализован с полуполосным фильтром

FIR

.

Если используется

и

нечетное

количество ступеней

, то из-за симметрии переходной полосы четные

коэффициенты равны нулю. Требование пропускать

частот до 15 кГц и ослаблять псевдоним

полосы пропускания

от

первый фильтр более чем на

6 дБ может соответствовать

фильтром с 15 ступенями. Импульсный отклик

также является симметричным

, поэтому

после масштабирования 2

-кратного повышения дискретизации требуются только четыре различных коэффициента

.Требуемое небольшое количество вычислений

выполняется с помощью техники сдвига и сложения

и просмотра 16 слов

вверх

таблицы. Из-за увеличенной частоты дискретизации

до 128 кГц, каналы

разделены на два идентичных тракта.

Требуется дополнительная фильтрация и повышающая дискретизация, чтобы

ослабить псевдоним с центром на 128 кГц. Передискретизация

достигается линейной интерполяцией

в

, при которой соответствующий член разности выборок

вычисляется

и многократно накапливается с последней выборкой

до тех пор, пока

не будет достигнута следующая выборка.Этот образец разности

очень легко вычислить, если коэффициент повышающей дискретизации

равен степени 2, например 64.

Однако

64

x 128 кГц

=

Тактовая частота 8,192 МГц не равна

доступный. 91 цикл доступен с тактовой частотой

, равной 11,648 МГц

, поэтому

проблема была решена путем добавления

оставшихся циклов с помощью операций выборки и

операций удержания.Простая характеристика интерполятора (sin (x) / x) 2 частота

дает метки

с частотой, кратной 128 кГц.

Формирователь шума второго порядка снижает квантовый шум

в полосе пропускания звука на

, перемещая

на

выше этой полосы [ссылка 51. Нежелательные режимы работы

могут возникать

в

этого типа

Структура

, но

подавляются путем ограничения накопителя

, если происходит переполнение.

Шаблоны холостого хода прерываются сигналом дизеринга на уровне

, что примерно на -16 дБ ниже полного диапазона

Все, что вам нужно знать о том, что такое цифровое телевидение

HDTV (цифровое телевидение)

В дополнение к «нормальному» цифровому изображению теперь мы также можем принимать цифровое телевидение высокой четкости. Эта форма цифрового телевидения дает еще более четкое изображение и предлагает больше интерактивных возможностей. Дополнительная информация: High Definition
Для просмотра HDTV вам необходимо оформить отдельную подписку в вашей кабельной компании, что иногда требует дополнительных затрат.

Типы цифрового ТВ

Есть несколько способов принимать цифровое телевидение в гостиной;

• Через кабель (DVB-C): это наиболее часто используемая форма. Цифровые сигналы поступают в дом по кабелю и преобразуются декодером (приставкой) в изображения на вашем телевизоре. (например, Ziggo и UPC)
• Через эфир (DVB-T): цифровые сигналы принимаются из эфира антенной и преобразуются декодером в изображение на вашем телевизоре (KPN Digitenne)
• Через спутник (DVB-S): цифровые сигналы принимаются спутниковой тарелкой и преобразуются декодером в изображение на вашем телевизоре (Canal Digital)
• Через Интернет (IP-TV): если у вас есть быстрое подключение к Интернету, вы также можете принимать телеканалы в цифровом виде через Интернет, а затем пересылать их на свой телевизор.(Теле2, КПН)

Что можно делать с цифровым ТВ?

Цифровое телевидение позволяет принимать те же каналы, что и аналоговый вариант, известный нам уже много лет. Большим преимуществом является то, что цифровое телевидение обеспечивает лучшее качество изображения и звука. Эти преимущества особенно заметны, когда у вас ЖК-телевизор (LED) или плазменный телевизор. В сочетании с системой домашнего кинотеатра вы можете получить телевизионное качество самого высокого качества.

Помимо лучшего качества изображения и звука цифровое телевидение предлагает и другие преимущества; Таким образом, вы можете принимать намного больше каналов, чем в стандартном аналоговом пакете, таких как музыка, путешествия, эротика и т. Д.Проще говоря, на цифровой магистрали просто больше места для размещения каналов, поэтому оно полностью используется. За некоторые дополнительные каналы придется доплачивать. Когда вы приносите цифровое телевидение в свой дом, у вас также есть EPG (Electronic Programming Guide), электронный телегид. С помощью пульта дистанционного управления вы можете выбрать специальное меню, в котором вы увидите руководство по всем доступным каналам. Так что для этого вам больше не понадобится бумажная направляющая! В дополнение к EPG цифровое телевидение предлагает вам возможность в любой момент приостановить просмотр программ и продолжить их просмотр позже.В качестве последнего преимущества некоторые кабельные компании также используют VOD (видео по запросу). С помощью этой функции на вашем декодере / телевизионной приставке вы можете в любое время смотреть платные или бесплатные программы и фильмы.

Что вам нужно для цифрового телевидения?

Для цифрового телевидения вам понадобится ряд важных вещей;

• А телевизор; конечно.
• Декодер, также известный как телеприставка; Это преобразует цифровой сигнал в изображение, которое появляется на вашем телевизоре.
• А подписка; Вы оформляете подписку в своей кабельной компании на определенный пакет каналов.
• Смарт-карта; Вы получите этот билет от своей кабельной компании после оформления подписки. Получив карту, вы должны вставить ее в декодер, чтобы вы могли смотреть выбранный вами пакет каналов.
• Спутниковая тарелка / антенна / подключение к Интернету; Для других форм цифрового телевидения (кроме кабельного).

Что такое цифровое телевидение? Дополнительная информация

• Вы можете подключить декодер только к одному телевизору. Если вы также хотите, чтобы в спальне было цифровое телевидение, вам придется запросить дополнительный декодер.
• Самые последние декодеры имеют встроенный жесткий диск. С его помощью вы можете записать определенное количество часов программ и посмотреть их позже.
• На рынке уже есть телевизоры со встроенным декодером / приставкой. Когда кабельная компания «сертифицирует» эти телевизоры, вам больше не нужен декодер, когда вы покупаете такой телевизор. Затем вы можете вставить смарт-карту в телевизор с помощью модуля CI +.

Архитектура и проблемы интеграции системы

В этой работе представлена ​​интеграция нескольких IP-адресов для создания системы на кристалле (SoC) для цифровой телевизионной приставки, соответствующей стандарту SBTVD.Встроенная бытовая электроника для мультимедийных приложений, таких как системы обработки видео, требует большой емкости и памяти с высокой пропускной способностью. Кроме того, эти системы построены из разнородных процессоров, предназначенных для выполнения конкретных задач, чтобы максимизировать общую эффективность системы. Одиночная внешняя память обычно распределяется между процессорами для снижения энергопотребления и экономии затрат. Доступ к внешней памяти — одно из узких мест при декодировании видеопоследовательностей высокой четкости в реальном времени.В этой работе была разработана четырехуровневая иерархия памяти для управления декодированным видео с детализацией макроблоков с низкой задержкой. Использование иерархии памяти при проектировании системы является сложной задачей, поскольку она влияет на процесс системной интеграции и повторное использование IP в коллективной команде разработчиков. В этом тексте обсуждаются практические стратегии, используемые для решения проблем интеграции. Архитектура SoC прошла валидацию и постепенно прототипируется с использованием платы Xilinx Virtex-5 FPGA.

1.Введение

Для систем обработки видео требуются высокопроизводительные элементы обработки и эффективная структура иерархии памяти для достижения производительности в реальном времени при декодировании видеопоследовательностей высокой четкости. Выделенные высокопроизводительные модули интегрированы в единую систему, которая декодирует входящий поток битов и производит выходные видеоизображения. В этом процессе опорные кадры сохраняются для повторного использования в процессе декодирования. В основном используется память большого размера как внешняя память DRAM (динамическая память с произвольным доступом), и доступ к памяти направлен на единственный интерфейс внешней памяти.Структура иерархии памяти и сложность вычислений являются узкими местами на пути к декодированию видео высокой четкости в реальном времени [1].

В этой работе представлен архитектурный дизайн и реализация на FPGA (программируемой вентильной матрице) SoC для декодирования видео H.264 / AVC [2]. SoC — это сложная система, и интеграция и проверка дизайна — это проблемы процесса разработки. Архитектура рассматривает четырехуровневую иерархию памяти [3], состоящую из локальной памяти SRAM и внешней памяти DRAM.Внешняя память DRAM может гарантировать необходимую емкость при низкой стоимости по сравнению со встроенной SRAM. Контроллер памяти разработан с многоканальным интерфейсом данных, поскольку разные модули обработки должны совместно использовать один и тот же порт данных. Многоканальный контроллер управляет запросами доступа к данным и оптимизирует использование эталонной памяти, позволяя модулям обработки данных эффективно взаимодействовать для удовлетворения требований к производительности.

Эта статья организована следующим образом.В Разделе 2 обсуждаются родственные работы; В разделе 3 представлена ​​аппаратная архитектура телевизионной приставки, видеодекодер H.264 / AVC, аудиодекодер и реализованная иерархия памяти; вопросы интеграции и используемые стратегии обсуждаются в разделе 4; Результаты реализации FPGA обсуждаются в Разделе 5 и, наконец, мы завершаем работу в Разделе 6.

2. Связанные работы

Связанные работы можно сгруппировать в три основные категории: программное декодирование, аппаратное / программное декодирование и аппаратное декодирование.Пескадор и др. [4] представил видеодекодер H.264, работающий на VLIW DSP на частоте 600 МГц с программным обеспечением, оптимизированным для использования собственных функций DSP. Результаты показали, что загрузка ЦП не менее 57% для последовательностей 480p в базовом профиле. Ян и др. [1] разработал однокристальный декодер SoC для декодирования H.264 с использованием процессора RISC и аппаратных ускорителей. Основной поток декодирования и синхронизация контролируются программным обеспечением. Система работает на частоте 100 МГц в базовом профиле, декодируя видео CIF на частоте 20 МГц.Lin et al. [5] представила ASIC-реализацию видеодекодера H.264 с выделенными аппаратными модулями и двумя контроллерами памяти, декодирующими видео HD1080p на частоте 120 МГц. Он использует всего 4,5 КБ локальной памяти. Современные SoC, такие как [6], имеют все алгоритмы, разработанные аппаратно для достижения высокой производительности при низком энергопотреблении.

Видеодекодер, представленный в этой работе, полностью реализован аппаратно и представляет собой промежуточный этап для будущего производства микросхемы. В настоящее время он способен декодировать видео 720p на частоте 50 МГц в реальном времени на FPGA.На основе предыдущих экспериментов [7] ожидается, что кремниевая версия получит преимущество низкого энергопотребления за счет работы на более низкой частоте, чем подходы, основанные на программном обеспечении, и за счет использования потока проектирования с методами низкого энергопотребления. Кроме того, включение в систему выделенного ЦП позволит эффективно реализовать пользовательский интерфейс и выполнение приложений. Помимо телевизионных приставок, это решение также может быть повторно использовано в других системах, таких как планшеты или мобильные телефоны. Тем не менее, для этих приложений необходимо провести более подробный анализ общего энергопотребления.Одним из основных вкладов этой работы является представление методов, используемых для уменьшения сложности интеграции и тестирования дизайна SoC, при сохранении RTL-описания, используемого при первоначальном создании компонентов системы.

3. Архитектура приставки

SBTVD (Бразильская система цифрового телевидения, на португальском языке) соответствует стандарту ISDB-t [8], который основан на японской телевизионной системе (ISDB). Этот стандарт включает H.264 для кодирования видео и AAC для кодирования звука.Для достижения эффективности декодирования видео и аудио декодирование должно выполняться аппаратно с помощью специализированных архитектур. Правительство Бразилии профинансировало разработку прототипа декодера H.264 и SoC, совместимого с SBTVD [9, 10]. Обзор архитектуры SoC SBTVD, разработанной в этой работе, показан на рисунке 1. Дизайн разрабатывается в соответствии с бразильскими стандартами [8, 11], чтобы обеспечить совместимость с широковещательными передачами. SoC состоит из видеодекодера H.264, аудиодекодера AAC, декодера скрытых титров, процессора Leon3 [12] и демультиплексора, принимающего сжатый поток битов от внешнего РЧ-интерфейса и демодулятора.Кроме того, графический процессор отображает декодированные изображения, накладывает декодированные субтитры и локально сгенерированные сообщения или изображения, а центральный процессор предназначен для запуска пользовательского интерфейса и интерактивных приложений. Видеодекодер, основной ЦП и графический процессор подключены к внешнему контроллеру памяти. Системная шина — это стандарт шины AHB AMBA, реализованный на языке VHDL.

LEON3 — это синтезируемая модель VHDL 32-разрядного процессора, совместимая с архитектурой SPARC V8, разработанная Gaisler Research [12] и доступная для использования в исследовательских проектах по свободной лицензии.SPARC — это архитектура набора команд ЦП (ISA), происходящая от линии компьютера с сокращенным набором команд (RISC).

3.1. Архитектура видеодекодера H.264 / AVC

H.264 / AVC — это новейший стандарт видеокодирования группы экспертов по кодированию видео ITU-T (VCEG) и группы экспертов ISO / IEC по движущимся изображениям (MPEG). Этот современный стандарт видеокодирования превосходит предыдущие стандарты за счет использования методов бипредиктивной оценки движения, пространственного прогнозирования и адаптивного энтропийного кодирования.Однако цена повышения производительности — увеличенная вычислительная сложность и увеличенный трафик памяти по сравнению с предыдущими стандартами. Выделенные модули должны обеспечивать высокую производительность обработки декодирования. Оптимизация доступа к памяти также необходима для обработки данных опорных кадров во время декодирования и отображения видео в реальном времени.

Стандарт кодирования видео H.264 / AVC определяет набор уровней и профилей. Сложность и пропускная способность вывода связаны с уровнем, а профили относятся к разному набору функций кодирования.Стандарт определяет три различных профиля: базовый, основной и высокий. Основной профиль включает телевизионное вещание и хранение видео, поддержку чересстрочного видео, интеркодирование с двунаправленным прогнозированием, интеркодирование с взвешенным предсказанием и энтропийное кодирование с использованием контекстно-адаптивного арифметического кодирования (CABAC) [2]. Аппаратный декодер, разрабатываемый в этой работе, нацелен на декодирование видеопотоков в основном профиле на уровне 4.0. На рисунке 2 показан путь реконструкции видео в формате H.264, начиная с битового потока сжатого видео и заканчивая видео YCbCr, которое хранится в RPB (буфере опорных изображений).

Анализ с энтропийным декодированием извлекает из сжатого битового потока видеоданных элементы синтаксиса для межкадрового и внутрикадрового восстановления видео и сжатые остаточные данные. Остаточные данные декодируются с использованием двоичных кодов фиксированной или переменной длины в модуле энтропийного анализа и обрабатываются на этапах обратного преобразования и обратного квантования (IT и IQ).Используя информацию, декодированную из потока битов, декодер создает блок предсказания, используя режимы внутреннего или внешнего предсказания. Компенсация движения (MC) — это аппаратный модуль, который восстанавливает реальный кадр из опорных кадров. Интрапредсказание восстанавливает каждый блок изображения по его окрестностям.

Декодер H.264 состоит из пяти основных блоков обработки, спроектированных как ядра IP (интеллектуальной собственности): модуль взаимного предсказания или MC (компенсация движения), внутреннее предсказание или Intra, фильтр удаления блочности, обратное преобразование (IT ) и обратного квантования (IQ), а также модуль энтропийного декодирования.Фильтр является выходом декодера и генерирует предсказанные макроблоки для RPB за счет уменьшения артефактов блоков.

RPB — это модуль, предназначенный для управления опорными кадрами, используемыми в процессе декодирования видео. Основными функциями RPB являются хранение и управление данными кадра. Декодированные кадры хранятся во внешней памяти, в которой они могут быть расположены по адресным указателям. Они также индексируются в списках литературы для использования в качестве ссылок в процессе декодирования.

3.1.1. Требования к хранилищу для видео приложений

Приложения для обработки видео имеют требования к высокой пропускной способности, которые увеличиваются с увеличением разрешения видео, битовой глубины и частоты кадров. Например, при декодировании видеопотока SD () 30 кадров в секунду на выходе видеодекодера генерируются пиксели в секунду, а для видеопотока HD () 30 кадров в секунду вывод пикселей составляет пиксели в секунду.

Цветовое пространство, глубина пикселей и субдискретизация изображения также определяют выходную полосу пропускания.Сжатие информации происходит, если пиксель представлен в формате YCbCr (яркость, цветность синий и цветность красный) с субдискретизацией 4: 2: 0 вместо использования формата RGB (красный, зеленый и синий). Например, видеоизображение в разрешении Full-HD (), представленное в формате YCbCr 4: 2: 0 8 бит на пиксель, требует сохранения в памяти байтов, а в формате RGB — 12 бит на пиксель.

Процесс декодирования видео в основном профиле стандарта H.264 требует около байтов для памяти опорных кадров в 8-битном формате YCbCr 4: 2: 0.Этот объем памяти необходим для хранения четырех видеокадров в разрешении Full-HD.

3.1.2. Буфер эталонного изображения обращается к поведению при декодировании видео H.264 / AVC

Изображение обрабатывается в форме областей с размером пикселей, называемых макроблоками сэмплов пикселей (МБ). Обработка видео выполняется путем манипулирования пикселями в задачах с грубым зерном, которые отображаются на блоки обработки. Это степень детализации видеодекодера, и каждая выборка пикселя в макроблоке представлена ​​своими компонентами яркости (Y) и цветности (Cb и Cr).Выходной сигнал видеодекодера представляет собой 32-битную линию пикселей шириной четыре пикселя, а последовательность из четырех строк пикселей генерирует блок выборок пикселей. Таким образом, макроблок состоит из последовательности из 256 отсчетов яркости, за которыми следуют 64 отсчета цветности Cb и 64 отсчета цветности Cr, упорядоченные по двойному z.

Есть три основных модуля, обращающихся к RPB: выход фильтра (контрольные изображения), выход видеодисплея и процесс компенсации движения. У них разные режимы доступа и требования к пропускной способности.

Процесс MC является наиболее требовательным к вычислениям в видеодекодере [13], и он генерирует больше запросов внешних данных. Поскольку процесс декодирования видео ведет себя непредсказуемо, модуль MC может обращаться к основной памяти с разными скоростями передачи данных. Кроме того, область пикселей, используемая для восстановления изображения, может быть разной в каждом декодированном макроблоке. Кэш MC использует схему адресации на основе координат пиксельного блока (,) и номера опорного изображения.

Модель H.264 вывод видеодекодера генерирует декодированные пиксели в последовательности макроблоков. Он не генерирует никакой адресной информации, которая должна контролироваться RPB.

Модуль вывода видеодисплея должен извлекать декодированные кадры в правильном порядке отображения, который может отличаться от порядка декодирования. Он сканирует всю строку пикселей на выставленном изображении. Как и в случае выхода декодера, видеодисплей не генерирует адресную информацию. Пиксели запрашиваются видеовыходом, и RPB должен выполнять управление адресом.

Пропускную способность доступа к интерфейсу памяти для каждого процессора можно оценить по разрешению декодированного видео и скорости генерации макроблоков. Все блоки интерполяции в процессе компенсации движения имеют размер. Можно видеть, что процесс MC является наиболее требовательным к полосе пропускания в декодере H.264. Общая пропускная способность памяти, необходимая для декодирования при 30 кадрах в секунду, составляет 1,002 ГБ / с. Более подробную информацию можно найти в [14, 15].

3.2. AAC Audio Decoder

Аудиодекодер был разработан на основе вторичной макетной платы.Канал передачи данных был разработан для соединения обеих плат. Декодер MPEG-4 AAC способен декодировать стереофонический битовый поток с частотой дискретизации 48 кГц в реальном времени, работая с тактовой частотой 4 МГц. Он включает в себя синтаксический анализатор, набор фильтров и декодер спектра, состоящий из бесшумного декодирования, обратного квантователя и модуля изменения масштаба, и декодирует моно, стерео и аудиопотоки 5.1. Архитектура аудиодекодера более подробно описана в [14].

3.3. Контроллер многоканальной памяти

В настоящее время реализация необходимого для RPB количества памяти в виде встроенной памяти не является рентабельной.Внутренняя SRAM составляет около 7 мм ² на мегабайт по 65 нм технологии [15]. Встроенная память DRAM имеет более высокую плотность, но требует дополнительных слоев маски для производства, что увеличивает стоимость системы. Архитектуры систем обработки видео требуют единого интерфейса для внешней памяти DRAM, чтобы обеспечить необходимую емкость хранения при невысокой стоимости. Многоканальный контроллер памяти (MMC), разработанный в этой работе, реализует RPB для видеодекодера, описанного в разделе 4. Внешняя 64-битная память DDR2 SDRAM, работающая на частоте 200 МГц, используется в качестве основной системной памяти.Кроме того, многоканальный контроллер памяти реализует интерфейс данных / инструкций для ЦП Leon3 через стандартный интерфейс шины AMBA.

3.3.1. DDR2 SDRAM

DDR2 SDRAM — это синхронный интерфейс DRAM с двойной скоростью передачи данных, предназначенный для передачи данных по нарастающим и спадающим фронтам синхросигнала шины. Эта память обеспечивает более высокую скорость шины, чем ее предыдущий стандарт памяти, DDR SDRAM, и требует меньшего энергопотребления, поскольку внутренние часы работают на четверти скорости шины данных.Например, учитывая, что частота внутренней памяти составляет 100 МГц, частота шины будет 200 МГц, а интерфейс шины способен выполнять 400 мегатрансферов в секунду. Кроме того, с 64-битными данными, передаваемыми на каждом фронте тактовой частоты шины, максимальная скорость передачи составляет 3200 мегабайт в секунду.

Доступ к данным является линейным, а слова хранятся в банках и на страницах. Данные могут передаваться пакетами по 4 или 8 слов данных при каждом обращении к памяти. Доступ к содержимому памяти данных осуществляется путем активации страницы (ACT) с использованием команды стробирования адреса строки и команды стробирования адреса столбца.В случае операции чтения данные доступны после задержки CAS (CL), которая может составлять от 3 до 7 тактовых циклов плюс необязательная аддитивная задержка (AL).

Задержка DDR2 SDRAM может значительно снизить производительность системы, если данные не передаются пачками. Кроме того, частая смена строк или конфликты банков снижают производительность системы, поскольку необходимо деактивировать текущую строку или банк и активировать следующую, которая будет использоваться. Это делается с помощью последовательности команд, называемых предварительная зарядка (PRE) и активация (ACT), которая занимает около 10 циклов после последней операции доступа к данным.

Сохраняя изображения во внешней памяти в виде макроблоков пикселей, организованных как 8-битный формат изображения YCbCr 4: 2: 0, можно спроектировать степень детализации передачи данных в эталонную память как макроблок. Как было показано ранее в [16], гранулярность макроблока обеспечивает лучшую эффективность SDRAM и меньшее энергопотребление. Эта детализация для передачи данных используется в декодере H.264, видеовыходе и графическом процессоре.

3.3.2. Архитектура многоканального контроллера памяти (MMC)

На рисунке 3 показана архитектура контроллера памяти.Внешний интерфейс памяти состоит из физического IP (DDR2 PHY) от Xilinx [17]. Аппаратные модули подключены к контроллеру памяти через каналы, которые совместно используют одну и ту же командную и адресную шину, что необходимо для того, чтобы арбитр контролировал запросы данных. Интерфейс каждого канала определяется как IF (интерфейс) с соответствующим номером, в представленном случае от IF0 до IF4. Каждая IF состоит из буферов данных и генераторов адресов. Генераторы адресов необходимы для индексации хранимых данных во внешней памяти.В этой системе только ЦП генерирует адресную информацию для управления данными. Каждая IF содержит буферы данных разных размеров и схем организации данных для оптимизации передачи данных во внешнюю память.

Арбитр был разработан для управления запросами чтения и записи на физическом уровне DDR2. Кроме того, MMC содержит мультиплексор и демультиплексор данных, а также блок управления RPB, необходимый для управления буфером видеокадров во внешней памяти. Эта конструкция реализует пять интерфейсов к внешней памяти с соответствующими командами, адресами, данными и сигналами управления.Тем не менее, можно расширить архитектуру, чтобы использовать больше каналов данных. Многоканальный интерфейс использует простой протокол, в котором сигнал подтверждения дает разрешение модулю после полученного запроса доступа. Основными преимуществами этого контроллера являются масштабируемость для добавления большего количества каналов, возможность управления приоритетами передач и преобразование данных при буферизации каналов. Более подробный анализ иерархии памяти представлен в [18].

Оптимизированная иерархия памяти
При взаимодействии с DRAM необходимо время для настройки передачи данных, и это время не всегда может перекрываться с другой передачей данных.Следовательно, доступ к DRAM должен иметь пакеты большого размера, чтобы эффективно использовать интерфейс DRAM. Необходимы ли все эти данные на самом деле, зависит от пространственной локализации доступа к данным. Размеры пакетов DRAM должны быть согласованы с размерами блоков кэша и локальных буферов, используемых для взаимодействия с каждым блоком обработки. На рисунке 3 показаны ресурсы локальной и внешней памяти, используемые контроллером многоканальной памяти, сгруппированные по уровням иерархии памяти. Он содержит следующие четыре уровня.
Уровень 3: Внешняя память DRAM: это самый большой модуль памяти с меньшей стоимостью по сравнению с внутренней памятью SRAM. Этот уровень имеет большую задержку.
Уровень 2: Буфер контроллера памяти: это уровень памяти, используемый для хранения данных для передачи памяти вне кристалла. Данные сохраняются вместе с адресами и командами для записи во внешнюю память. Этот уровень памяти позволяет контроллеру (PHY) управлять информацией внешней памяти с помощью операций автоматического обновления и изменения различных банков или строк, не нарушая интерфейсы, которые обращаются к данным.FIFO чтения используется только при включенной опции дополнительной задержки чтения (AL) [17].
Уровень 1: Память уровня макроблока: на этом уровне данные хранятся в буферах до достижения минимального размера макроблока перед передачей во внешнюю память. Этот уровень необходим для максимального увеличения размера передачи данных во внешнюю память, поскольку передача принимает форму пакетов данных в адресе линейной памяти. Также необходимо сгенерировать адреса.
Уровень 0: Буферы обработки локальной SRAM: это самый низкий уровень памяти, характеризующийся локальной памятью в блоках обработки, используемых для локальной обработки информации; это позволяет выполнять более локальную обработку без доступа к внешней памяти.На рисунке 4 показаны локальные буферы видеодекодера.

Интерфейсы каналов ПЧ
Каждый интерфейс канала состоит из генератора адресов и буфера данных. Генераторы адресов используются для реорганизации макроблоков пикселей в опорных изображениях. Буферы можно параметризовать для каждого требования к поведению доступа.
В случае отображения видео размер буфера составляет 240 макроблоков. Это необходимо для хранения двух целых строк макроблоков с учетом разрешения видео Full HD, в то время как другая строка отображается.Выход декодера содержит буфер с двумя макроблоками. Для MC требуется буфер данных с емкостью хранения трех макроблоков. Архитектура МК, используемая в видеодекодере, представлена ​​в [19]. Он содержит локальный кэш для хранения трехмерной структуры данных, которая содержит запрошенные опорные пиксели во время выполнения процесса реконструкции. Размер кэша составляет 8-битные выборки для Y и 8-битные выборки для Cb и Cr.
Буферы также используются для выравнивания нескольких 32-битных слов (или строки пикселей LoP) с шириной данных 64 или 128 бит и для синхронизации нескольких доменов тактовой частоты.Больший размер буфера увеличивает использование полосы пропускания памяти из-за уменьшения использования команд памяти.
Генератор адресов получает информацию от блока управления RPB для хранения опорных кадров, генерируя схему адресации для доступа к данным во внешней памяти. Каждый декодированный кадр помечается как опорный кадр или нет. Эта информация генерируется декодером в процессе синтаксического анализа битового потока.

Многоканальный арбитр SDRAM
Арбитр управляет доступом каждого аппаратного модуля к каналу мультиплексированной памяти с временным разделением каналов.Он ассоциирует приоритет с каждым IF-каналом в схеме арбитража с учетом одной классификации, связанной с высокой или низкой задержкой и высокой или низкой полосой пропускания. Каждый процессор, обращающийся к внешней памяти, классифицируется как чувствительный к задержке (LS) или чувствительный к полосе пропускания (BS). Блоки обработки LS требуют немедленного доступа к каналу памяти и используют этот канал для нескольких операций с памятью. С другой стороны, блоки обработки BS используют канал памяти вне кристалла для длительных транзакций с памятью, передавая большие объемы данных, но без немедленного доступа.В этой реализации лучший подход к мультиплексированию канала памяти между блоками процессов — это использование схемы арбитража на основе приоритета с приоритетом. Более подробная информация представлена ​​в [18].

Управление буфером опорного изображения
Выделение кадра в RPB выполняется специальным модулем управления буфером, который вычисляет размер буфера и указатели на буферы, хранящиеся в опорной памяти. Этот расчет выполняется каждый раз при изменении разрешения видео.Размеры изображения хранятся в битовом потоке и восстанавливаются модулем синтаксического анализатора.
Компенсация движения требует произвольного доступа к памяти на основе эталонного индекса, который указывает на определенные буферы в эталонной памяти. Базовые указатели, связанные с индексом ссылки, предоставляются элементом управления буфером и передаются генератору адресов буфера данных IF1.
Управление списком ссылок должно поддерживать динамический список с указателями на буферы. Для реализации этого поведения используются две памяти. Первая память содержит указатели на содержимое справочной памяти.Вторая память содержит состояние списка, включая состояние буфера и индекс первой памяти.
Операции, выполняемые модулем управления RPB, включают в себя выделение буфера для вывода видеодекодера, идентификацию буфера, который будет отображаться, и перераспределение выставленного буфера. Графический процессор и ЦП Leon3 также взаимодействуют с контролем управления буфером при доступе к данным в области памяти графического буфера. ЦП формирует экранное меню (OSD) и сохраняет его в области памяти графического процессора, расположенной во внешней памяти.Изображение OSD накладывается на изображение экрана с декодированным видео графическим процессором. Эта часто используемая функция была реализована в полном разрешении изображения с использованием формата пикселей YCbCr 4: 4: 4 для получения высококачественных графических изображений.

Три субмодуля составляют модуль диспетчера буферов. Первый подмодуль принимает запросы от выхода декодера и преобразует их в команды вставки буфера. Он управляет началом и концом операции декодирования кадра. Буфер выделяется в начале операции декодирования и должен быть вставлен в список ссылок в конце процедуры декодирования.Второй подмодуль принимает запросы от модуля вывода видео и преобразует их в команды удаления буфера. Он также управляет повторением показа кадров, чтобы настроить частоту кадров видео декодера в соответствии с частотой кадров модуля вывода видео. Это позволяет, например, отображать видео со скоростью 15 кадров в секунду на мониторе со скоростью 60 кадров в секунду. Третий подмодуль централизует запросы на вставку и удаление буфера из списков ссылок и реальное состояние буферов в памяти DDR (выделено или не выделено).

Этот подмодуль обеспечивает разные приоритеты для операций списка ссылок и управления буфером, когда разные клиенты запрашивают указатели буфера. Запрос указателя памяти на видео-выставку имеет наивысший приоритет, так как время вывода критично. Кроме того, когда все буферы заняты, буфер должен быть освобожден, прежде чем его можно будет использовать в запросе от видеодекодера.

Вставка и удаление буфера не являются критическими по времени операциями, поскольку они выполняются один или два раза за время кадра (33 мс).Они реализованы как конечные автоматы, которые сканируют память, когда буфер должен быть вставлен или удален из списка ссылок. Каждая операция может занять до 16 циклов из-за количества опорных кадров. Восстановление указателя буфера на основе ссылочного индекса — это операция, которая выполняется один раз для каждых трех макроблоков. В этой реализации это занимает один такт.

4. Проблемы интеграции

4.1. Проблемы интеграции видеодекодера H.264

Видеодекодер H.264, описанный в этой работе, разрабатывается совместно.Первоначальная спецификация проекта устанавливала архитектуру, основанную на структуре алгоритма, описанной в [2]. Передача данных между IP-адресами внутри видеодекодера была указана в соответствии с порядком, в котором данные производятся в процессе декодирования, в трех основных форматах: LoP, параллельные данные и последовательный, как показано на рисунке 5.

Декодер модули разрабатывались одновременно, следуя эталонной модели программного обеспечения [20]. Они были проверены на отдельных испытательных стендах с использованием потоков битов с входными и ожидаемыми выходами, сгенерированных из эталонного программного обеспечения.На этапе интеграции из-за некоторых проблем потребовалась переработка некоторых частей IP-адресов видеодекодера. Их можно сгруппировать в две основные категории: проблемы, связанные с вставкой промежуточного буфера, и проблемы, связанные с зависимостью данных. Хотя эти проблемы могут показаться очевидными на данном этапе проекта, они возникли во время разработки системы из-за сложности конструкции.

4.1.1. Проблемы, связанные с промежуточными буферами

Декодер работает с потоком данных, регулируемым потребленными кадрами на выходе.Средняя скорость использования кадров определяется выставочной ставкой. Кадры производятся и потребляются из DDR с нерегулярной мгновенной скоростью из-за мультиплексирования каналов. Эта нерегулярная скорость распространяется от выхода к входу декодера полным сигналом FIFO. На стороне ввода анализатор работает нерегулярно, поскольку он декодирует нерегулярно сжатый входной поток битов. Если синтаксический анализатор недостаточно быстр, это вызывает нерегулярную работу во всех модулях, так как FIFO, подключенные к выходу данного модуля, проходят через полное условие, или FIFO, подключенные к входу модуля, проходят через пустое условие. .Эта нерегулярная скорость может распространяться от входа декодера к его выходу посредством пустого сигнала FIFO. Эти два эффекта требуют, чтобы все модули декодера каким-либо образом были включены или отключены с помощью предшествующих или последующих модулей в цепочке потока данных.

IP-интеграция потребовала некоторой настройки интерфейса для работы с этими условиями запуска / остановки, которые можно сгруппировать в две основные стратегии. Первая стратегия состоит во вставке разрешающего сигнала в IP. Эта стратегия требует распределения разрешающего сигнала внутри IP и, несмотря на ее концептуальную простоту, требует значительных усилий при отладке исключительных случаев, которые могут возникнуть из-за неправильной синхронизации управления и работы канала данных с разрешающим сигналом.Вторая стратегия состоит во включении буфера в выходные данные модуля (на уровне 0 иерархии), отключении входов модуля, когда в выходном буфере недостаточно места. Эта стратегия предполагает, что модуль обрабатывает данные пакетами. Когда на выходе достаточно места для одного пакета, модуль обрабатывает один пакет данных.

Первая стратегия позволяет использовать буферы вывода меньшего размера, поскольку она управляет работой модуля с более высокой степенью детализации по времени / данным, чем вторая стратегия.Тем не менее, это требует больших усилий и времени на разработку. Кроме того, для этого требуется доступ к исходному коду IP и подробной внутренней документации. Доступ к внутреннему IP-адресу не является серьезной проблемой, когда IP-адрес разрабатывается для конкретного проекта в рамках совместной разработки, но это проблема при применении этой стратегии при интеграции сторонних IP-адресов. Вторая стратегия требует большого буфера для хранения по крайней мере одного пакета данных на выходе. Если это условие не выполняется, может произойти потеря данных, когда модуль поддерживает свою работу, а следующий модуль в цепочке не потребляет данные из буфера.Эта стратегия не требует изменений в интерфейсе и больше подходит для сложных IP-адресов. Обе стратегии были применены при интеграции видеодекодера [21].

4.1.2. Вопросы, связанные с зависимостью данных

IP-адреса, составляющие видеодекодер, были разработаны с исходной функциональной спецификацией каждого модуля, основанной на работе соответствующей части в эталонном программном обеспечении. Все зависимости локальных данных были учтены во время разработки. Тем не менее, из-за сложности алгоритмов потребовались дополнительные механизмы для решения глобальных непредсказуемых зависимостей данных и взаимодействий между модулями внутреннего декодера и блоками ввода-вывода на более низких уровнях иерархии памяти.Эти зависимости данных вызвали в начальных тестах некорректное поведение декодера из-за конвейерной работы некоторых модулей и макроконвейерной работы декодера.

Другие проблемы связаны с ограничениями платформы, используемой для прототипирования оборудования. В качестве одного примера, компенсация движения была разработана с кешем с учетом интерфейса внешней памяти с каналом данных шириной 320 бит. Это соответствует ширине макроблока 2,5, и кэш должен питаться определенным расположением банков памяти.Плата, использованная для прототипа декодера, имеет канал данных шириной 64 бита. Преобразование данных между MC и внешней памятью выполняется каналом памяти, предназначенным для приема данных в макроблоках и их параллельной доставки в кэш MC на уровне 1 иерархии памяти. Эту стратегию также можно применить для использования стандартных готовых модулей памяти с окончательной реализацией SoC в кремнии. Более подробную информацию можно найти в [21].

4.2. Проблемы интеграции на SoC

4.2.1. Проблемы, связанные со сложностью системы

SoC обычно представляет собой большую и сложную конструкцию. В случае SoC для SBTVD представленный видеодекодер H.264 считается всего одним IP. Большая сложность подразумевает большее время синтеза и проверки, увеличивая время разработки.

Интеграцию планировалось выполнить как частичные подмножества окончательной SoC. Эта стратегия позволила сократить время разработки за счет работы с небольшими проектами, тем самым уменьшив сложность, время синтеза и, следовательно, усилия по проверке.Это также позволило отдельным подгруппам работать параллельно, сокращая время разработки.

Подмножества SoC (показанные на рисунке 6) в процессе интеграции можно перечислить как подмножества 1, 2 и 3 и описать следующим образом.

Подмножество 1
С видеодекодером и базовым модулем видеовыхода с контроллером многоканальной памяти, с тестовыми данными, подаваемыми через внутреннее ПЗУ; это подмножество позволяет тестировать и проверять декодер видео и декодированный буфер изображения.

Подмножество 2
С видеодекодером, графическим процессором и демультиплексором, с тестовыми данными, подаваемыми через ПЗУ; это подмножество позволило проверить правильность работы демультиплексора и графического процессора.

Подмножество 3
С ЦП Leon3, контроллером памяти и базовым видеоконтроллером; это подмножество позволило разрабатывать и тестировать приложения на ЦП, буфере видеокадров и разрабатывать базовую графическую библиотеку.
С помощью этих подмножеств можно было начать разработку программного обеспечения до завершения процесса интеграции оборудования. Все подмножества использовали одни и те же интерфейсы между соответствующими модулями, что позволяло составить окончательную систему как композицию подмножеств.Исключение составляют используемые в тестах интерфейсы графического процессора и видеоконтроллера. Основное отличие — это канал входных данных для данных скрытых титров на графическом процессоре, который отображает только видео, если этот канал не используется.
Большие системы, поскольку иногда приходится создавать прототипы более чем на одной плате разработки. Взаимодействие между IP-адресами на разных платах должно быть спроектировано так, чтобы надежно передавать данные, избегая проблем, связанных с разницей часов между передатчиком и приемником и перекосом между интерфейсными сигналами.Разница между часами была обработана с использованием FIFO с разными часами чтения и записи. Поскольку данные передаются только от передатчика к приемнику, FIFO был расположен на приемнике, и его потенциальная скорость потребления больше, чем производительность передатчика. Расхождение между интерфейсными сигналами было обработано путем определения размеров межсоединений одинаковой длины.

5. Результаты

5.1. Имитационные тесты

Видеодекодер H.264, использующий описанную иерархию памяти и топологию, показанные на рисунке 3, был проверен симуляцией с использованием тестовых последовательностей видео с помощью симулятора Modelsim.Моделирование системы, показанной на рисунке 3, имеет ограниченное применение, так как время, необходимое для моделирования сложного программного обеспечения (например, операционной системы), очень велико.

5.2. Тесты на плате

Первоначально тесты платы проводились на плате XUPV2P с устройством XC2VP30 Virtex II Pro для индивидуальных тестов с видеодекодером и процессором Leon3. По мере увеличения размера системы она была переведена на плату Xilinx ML509 с FPGA XC5VLX110T Virtex-5 и 512 МБ внешней памяти DDR2 SDRAM.Предлагаемая архитектура была синтезирована с использованием средства разработки FPGA ISE от Xilinx. Результаты синтеза Virtex-5 представлены в таблице 1.

900 9039 3 6618 Slice Regs Slice LUTs BlockRAMs PHY DDR3 2277 1749 3 (108 кб) L2 MMC 2714 2739 42 (1512 кб) L1 Парсер 1346 3849 37 (6 кб) L0 MC 41411 23174 33 (381 кб) L0 Intra 2071 4164 3 (41 кб) L0 IqIt 5827 3 (76 кб) L0 Фильтр 2254 2275 94 (5 кб) L0 Леон-3 CPU 4868 29 (1044 кб) L0 Графический процессор 789 1331 13 (468 кб) L0

На плате ML509 предложенные подмножества были подтверждено следующим образом.(1) Версия декодера, предназначенная только для внутреннего использования, с конфигурацией контроллера многоканальной памяти (подмножество 1), декодирующая видео с разрешением 720p и 1080p. (2) Базовая версия декодера с конфигурацией многоканального контроллера памяти (подмножество 1), декодирующая видео с разрешением 720p и 1080p. В настоящее время также встроен фильтр, но он не подходит для устройства с декодером. Это подмножество потребовало больших усилий для проверки на борту, что потребовало выполнения ручного планирования этажа (показано на Рисунке 7 (а)) перед размещением и маршрутизацией.(3) Версия декодера только для внутреннего использования с демультиплексированием и декодированием скрытых титров (подмножество 2). (4) SoC, состоящая из ЦП Leon3, видеодекодера H.264, питаемого от ПЗУ и контроллера многоканальной памяти (подмножество 3) . Система работает с частотой 50 МГц на видеодекодере и ЦП (показано на рисунке 7 (b)). Выполнение приложения (5) Подмножество 1 с использованием внешней (внешней) петли между ПЗУ и видеодекодером для проверки электрического интерфейса между платами.

Интерфейс с другими платами для передачи данных для аудиоплаты и РЧ-интерфейса был разработан и первоначально протестирован с использованием источника данных на той же ПЛИС, которая содержит видеодекодер и видеовыход, передавая данные через коннектор обратной связи, работая на 27 МГц.На втором этапе плата с видеодекодером была подключена к плате с радиочастотным демодулятором и демультиплексором, и канал связи работал успешно. Аудиодекодер не был полностью подготовлен для интеграции на момент проведения этих экспериментов.

Прототип SoC с ЦП (подмножество 3) был протестирован с небольшим видео, декодируемым параллельно с небольшим графическим приложением, созданным для тестирования видеопамяти. В этом подмножестве использовалась версия декодера H.264, способная декодировать только кадры с внутрикадровым предсказанием.Эта версия была выбрана из-за ограничения емкости устройства XC5VLX110T. Когда переход на платформу с большей FPGA будет завершен, декодер H.264 будет заменен в прототипе SoC. Конечная цель — разработать ASIC-версию SoC после полной проверки архитектуры на борту.

Служебные данные области, представленные на выходе модуля MC на уровне 0, представляют собой буфер из двух макроблоков, занимающий 6,1 кбайт. Накладные расходы в канале IF1 на уровне 1 для адаптации 128-битного порта PHY к 320-битному порту MC Cache — это буфер из 3 макроблоков, потребляющий 9.2 кб.

Все отдельные модули были разработаны с индивидуальной минимальной производительностью, которая обеспечивает декодирование в формате Full HD на максимальной частоте 100 МГц. Работа конвейера позволяет системе декодировать в среднем один макроблок за 415 тактов для I-кадров и один макроблок за 384 тактовых цикла для P-кадров. Задержка не является серьезной проблемой для вывода декодера, поскольку количество циклов для декодирования одного кадра до 8160 раз больше, чем один макроблок. Таким образом, система способна декодировать видео 720p при 30 кадрах в секунду на частоте 50 МГц и видео 1080p при 30 кадрах в секунду на частоте около 100 МГц, в зависимости от видеоконтента.

Измеренная производительность показала, что элементы памяти на уровне 0 имеют правильные размеры. Попытки уменьшить размер буфера в определенных элементах вызвали остановку процесса декодирования видео из-за зависимости данных.

В этих тестах контроллер памяти DDR2 SDRAM работает на частоте 200 МГц, видеодекодер H.264 — на частоте 50 МГц, а выходной видеоконтроллер — на частоте 110 МГц для генерации разрешения 720p или 148 МГц для 1080p. Тесты на оборудовании с разрешением 1080p в настоящее время используют возможность RPB для сохранения декодированного изображения и повторения его до завершения процесса декодирования следующего изображения.

6. Выводы

В данной работе мы представили разработку приставки для цифрового телевидения. Это сложная цифровая система, объединяющая аудио- и видеодекодеры и ЦП для запуска пользовательского интерфейса и приложений. Многопортовый интерфейс памяти с иерархией памяти оптимизирует использование внешней памяти.

При проектировании системы необходимо учитывать включение этой иерархии памяти. Известно, что буферизация на более низких уровнях иерархии снижает потенциальные узкие места на более высоких уровнях, где требуется мультиплексирование каналов.Кроме того, характеристики последовательного доступа задачи восстановления видео выигрывают от пакетных чтений в памяти DDR. Были представлены и проанализированы стратегии повторного использования и интеграции IP путем буферизации данных и управления обработкой модулей. Стратегии оказались эффективными, поскольку ожидаемая производительность системы не снизилась, и они привели к небольшим накладным расходам в архитектуре окончательной системы.

Сложность растет с размером системы, как и время для синтеза и проверки дизайна.Это сильно влияет на время разработки. В этой работе решающее значение имела стратегия постепенных интеграций для снижения сложности SoC и усилий по проверке, что позволило указать четкие контрольные точки при разработке. Параллельно выполняя разработку и валидацию независимых частей системы посредством независимого бортового тестирования критических частей системы, стратегия также позволила разработать SoC в отведенное для проекта время.