Цифровой телевизионный сигнал можно передавать в виде параллельного цифрового кода, как показано на рис.4.1. Для этого требуется n линий связи для параллельной передачи n двоичных разрядов и еще одна линия для передачи тактовых импульсов. Линии связи обычно выполняются в виде скрученных пар проводов или ленточного кабеля.
Таким способом можно передавать цифровой телевизионный сигнал внутри блоков и устройств или между устройствами на относительно небольшие расстояния (до 50 м).
Международным стандартом на цифровую студийную аппаратуру (Рекомендация 601 MKKP) устанавливаются параметры каналов параллельной передачи цифрового телевизионного сигнала, называемых параллельными видеостыками. Передача значений отсчетов яркостного EY′и цветоразностных CR′ ,CB′ сигналов происходит по одним и тем же линиям в следующем порядке: EY′ ,CR′ , EY′ ,CB′ , EY′ ,… . Частота тактовых импульсов при этом равна fT = 13.5 + 6.75 + 6.75 = 27 МГц.
Сигналы синхронизации телевизионной развертки передаются с помощью кодов 00000000 и 11111111, не используемых для передачи яркостного и цветоразностных сигналов.
Передача цифрового телевизионного сигнала на расстояния до 1–1.5 км осуществляется в последовательной форме. В этом случае двоичные разряды или биты каждого отсчета передаются один за другим по одной линии, в качестве которой можно использовать коаксиальный или волоконно–оптический кабель. Импульсы тактовой частоты отдельно не передаются. Тактовая частота восстанавливается в приемном устройстве по самому передаваемому сигналу.
Один из простейших способов синхронизации при приеме цифрового сигнала, передаваемого по последовательному каналу, иллюстрируется структурной схемой, показанной на рис.4.8, и временными диаграммами, показанными на рис.4.9.
Рис.4.8. Устройство для выделения тактовых импульсов из последовательного цифрового сигнала
Принимаемый цифровой сигнал, состоящий из последовательности единичных и нулевых значений (рис.4.9,а), поступает на формирователь импульсов, вырабатывающий короткие импульсы на каждый положительный и отрицательный перепад напряжения в сигнале (рис.4.9.б)
Рис.4.9 Временные диаграммы работы устройства выделения тактовых импульсов
Расширитель импульсов преобразует короткие импульсы в импульсы, длительность которых равна половине периода тактовой частоты (рис.4.9,в). Эти импульсы поступают на узкополосный фильтр, настроенный на тактовую частоту. На выходе фильтра выделяется гармонический сигнал тактовой частоты (рис.4.9,г), который затем преобразуется в прямоугольные импульсы (рис.4.9,д), используемые для тактирования принимаемого сигнала.
Как видно из временных диаграмм, в случае, если в принимаемом цифровом сигнале подряд идут несколько бит с одинаковым значением, импульсы на выходе формирователя отсутствуют, и выходные тактовые импульсы продолжают формироваться за счет наличия затухающего гармонического колебания на выходе узкополосного фильтра. Это накладывает ограничения на передаваемый сигнал, так как передача достаточно длинных последовательностей нулей или единиц приведет к прекращению формирования тактовых импульсов. Кроме того, в начале передачи цифрового сигнала в начале передачи амплитуда колебаний на выходе узкополосного фильтра нарастает постепенно, поэтому проходит некоторое время до появления тактовых импульсов на выходе устройства синхронизации.
В более совершенных системах передачи цифровых сигналов по последовательным каналам связи выполняется дополнительное преобразование передаваемых данных, в результате которого количество передаваемых подряд нулей или единиц ограничивается
Такую операцию выполняет канальный кодер. Методы канального кодирования, которые применяются в цифровом телевидении, будут рассмотрены в ниже.
Рассмотрим построение последовательного видеостыка.
В наиболее распространенном последовательном интерфейсе SDI (Serial Digital Interface — последовательный цифровой интерфейс), описанном в Рекомендации ВТ.656 и стандарте SМРТЕ-259М, для повышения надежности выделения тактовой частоты используется инвертированный код БВН и сверточное скремблирование. В качестве исходного используется цифровой компонентный сигнал «4:2:2» в параллельном формате.
Входной 10-битовый сигнал записывается в параллельной форме в регистр сдвига с тактовой частотой 27 МГц, считывается последовательно с тактовой частотой 270 МГц и поступает на скремблер. Генерация синхронной частоты 270 МГц осуществляется путем подстройки в схеме ФАПЧ частоты управляемого генератора по входной тактовой частоте 27 МГц. Скремблирование осуществляется путем подачи на ЛЭ «исключающее ИЛИ» текущего бита и двух предшествующих, отстоящих от него на 5 и 9 тактовых интервалов. Соответствующий порождающий многочлен имеет вид: g(х) = G1·G2, где G1 = x9 + x4 + 1, G2 = x + 1. Второй сомножитель G2(х) описывает логическое инвертирование полученного сигнала, которое изменяет состояние сигнала при каждом появлении логической единицы (рисунок 4.10).
Информация в таком сигнале содержится в переходах, а не в самих импульсах, и потому не зависит от полярности сигнала. Это важное свойство SDI-сигнала, позволяющее использовать в канале как неинвертирующие, так и инвертирующие устройства.
Рис.4.10Инвертирование кода БВН
На приемной стороне все операции производятся в обратном порядке. Выделенный сигнал тактовой частоты делится на 10 и получившийся сигнал 27 МГц используется как сигнал цикловой синхронизации для считывания данных на выходе приемника. Интерфейс SDI широко используется для соединения различных устройств в пределах здания и между близко расположенными зданиями. Такой сигнал легко коммутировать, корректировать, контролировать. Соединение осуществляется по 75-омному коаксиальному кабелю с помощью простых и очень надежных соединителей BNC, обеспечивающих хорошее согласование в полосе частот до 600 МГц. С 75-омным кабелем можно использовать как 75-омные с тонким центральным проводником, так и 50-омные соединители ВNС, обладающие большей механической прочностью, необходимо только следить, чтобы затухание несогласованности не падало ниже 15 дБ.
В телевизионном вещании, однако, пока что в основном используются каналы связи с модуляцией несущей частоты. Передача цифрового сигнала на несущей частоте имеет некоторые особенности. Главная из них заключается в том, что при детектировании цифрового сигнала необходимо в простейшем случае различать только два его уровня, и не надо точно восстанавливать исходную величину передаваемого сигнала. Это позволяет снижать мощность передатчиков, так как требуемая верность приема достигается при значительно меньшем отношении сигнал/шум, чем при передаче аналогового сигнала.
