ѕрием спутникового сигнала

 нига статей о спутниковом приеме, технологи€х, методах обработки, основных пон€ти€х и терминах в спутниковой терминологии и »нтернета. Ѕольшинство статей, описанные ниже, не €вл€ютс€ личным изобретением автора. јвтор передают наиболее интересные по его мнению статьи описываемые на форумах и других сайтов.
  √лава 1
  √лава 2
  √лава 3
  √лава 4
  √лава 5
  √лава 1   √лава 2   √лава 3   √лава 4   √лава 5
        —емейство форматов MPEG
«ачем нужен спутник св€зи?
»нтерактивное телевидение
—тандарты сигналов спутникового “¬
—пециальные антенны
—ервисна€ информаци€ по ресиверам
ѕримеры схемных решений

—емейство форматов MPEG
(mpeg, mpeg-2, HDTV)
’арактеристики форматов, сравнение, истори€ возникновени€ и развити€


¬ступление


ѕрародитель этого формата - MPEG-1, не колебл€сь можно назвать поистине революционным, ведь до него ничего подобного не существовало. ѕервые видеодиски и спутниковые телепередачи в формате MPEG-1 казались чудом - такое качество при таком относительно низком битрейте. —жатое цифровое видео имело качество сопоставимое с качеством бытового видеомагнитофона и имело по сравнению с аналоговыми носител€ми массу преимуществ. Ќо врем€ шло, прогресс в области цифровых технологий шагал семимильными шагами, и вот старичку MPEG-1 понадобилась существенна€ доработка, чтобы угнатьс€ за чудесами науки и техники. ¬ результате возник формат MPEG-2, который €вл€етс€ не революционным, а скорее, эволюционным форматом, возникнув в результате переделки MPEG-1 под нужды заказчиков. ј заказчиками данного формата €вл€лись крупнейшие массмедиа-компании, которые сделали ставку на спутниковое телевидение и нелинейный цифровой видеомонтаж.
Ёто сейчас формат MPEG-2 ассоциируетс€ в первую очередь с DVD-дисками, а в 1992 году, когда стартовали работы по созданию этого формата, не существовало широко доступных носителей, на которые можно было бы записать видеоинформацию сжатую MPEG-2, но самое главное, компьютерна€ техника того времени не могла обеспечить нужную полосу пропускани€ - от 2 до 9 ћбит в секунду. «ато данный канал могло обеспечить спутниковое телевидение с новейшим по тем временам оборудованием. “акие высокие требовани€ к каналу вовсе не означали, что степень сжати€ MPEG-2 ниже, чем у MPEG-1, наоборот, значительно выше! ј вот разрешение изображени€ и количество кадров в секунду значительно больше, так как именно высокое качество при разумном битрейте и было той основной целью, которую поставили перед комитетом MPEG заказчики. »менно благодар€ MPEG-2 и стало возможно по€вление телевидени€ высокого разрешени€ - HDTV, в котором изображение намного четче, чем у обычного телевидени€.
—пуст€ несколько лет после начала работ, в окт€бре 1995 года через космический телевизионный спутник "Pan Am Sat" было осуществлено первое 20-канальное “¬-вещание использующее стандарт MPEG-2. —путник осуществл€л и до сих пор осуществл€ет трансл€цию на территории —кандинавии, Ѕельгии, Ќидерландов, Ћюксембурга, Ѕлижнего ¬остока и јфрики.
¬ насто€щее врем€ идет широка€ экспанси€ HDTV на ƒальнем ¬остоке - в японии и  итае.
¬идеопотоки сжатые MPEG-2 с битрейтом 9 ћбит в секунду используютс€ при студийной записи и в высококачественном цифровом видеомонтаже.
— по€влением первых DVD-проигрывателей, обладающих колоссальной емкостью и относительно доступной ценой, MPEG-2, что вполне естественно был выбран в качестве основного формата компрессии видеоданных за его высокое качество и высокую степень сжати€. »менно фильмы, использующие MPEG-2, до сих пор €вл€ютс€ главнейшим аргументом в пользу DVD.
«акончим с ретроспективным обзором MPEG-2 и попытаемс€ покопатьс€ в его внутренност€х.  ак уже говорилось, MPEG-2 формат эволюционный, именно поэтому уместно его рассматривать, сравнива€ с его именитым прародителем MPEG-1, с указанием, что же нового было внесено в исходный формат.

MPEG-2. „то нового?


Ќадо сказать, разработчики MPEG-2 подошли к решению поставленной проблемы творчески. ћозговой штурм, разв€занный по поводу изыскани€ возможности удалени€ лишних битов и байтов из и без того уже сжатого изображени€ (вспомните, уже существовал MPEG-1, теперь нужно было ужать его) был начат сразу с трех сторон. ѕомимо улучшени€ алгоритмов компрессии видео (одна сторона) и аудио (друга€) был найден альтернативный путь уменьшени€ размера конечного файла прежде ранее не использовавшийс€.
 ак стало известно из исследований комитета MPEG, свыше 95% видеоданных, так или иначе, повтор€ютс€ в разных кадрах, причем неоднократно. Ёти данные €вл€ютс€ балластными или, если использовать термин, предложенный комитетом MPEG, избыточными. »збыточные данные удал€ютс€ практически без ущерба дл€ изображени€, на место повтор€ющиес€ участков при воспроизведении подставл€етс€ один единственный оригинальный фрагмент.   уже известным алгоритмам сжати€ и удалени€ избыточной информации, которые встречались нам в формате MPEG-1, добавилс€ еще один, по-видимому, наиболее эффективный. ѕосле разбивки видеопотока на фреймы, данный алгоритм анализирует содержимое очередного фрейма на предмет повтор€ющихс€, избыточных данных. —оставл€етс€ список оригинальных участков и таблица участков повтор€ющихс€. ќригиналы сохран€ютс€, копии удал€ютс€, а таблица повтор€ющихс€ участков используетс€ при декодировании сжатого видеопотока. –езультатом работы алгоритма удалени€ избыточной информации €вл€етс€ превосходное высокочеткое изображение при низком битрейте. ѕодобное соотношение размер/качество до по€влени€ MPEG-2 считалось недостижимым.
Ќо и у этого алгоритма есть ограничени€. Ќапример, повтор€ющиес€ фрагменты должны быть достаточно крупными, иначе пришлось бы заводить запись в таблице повтор€ющихс€ участков чуть ли не на каждый пиксел, что свело бы пользу от таблицы к нулю, так как ее размер превышал бы размер фрейма. » еще оно обсто€тельство делает этот алгоритм менее эффективным - наиболее полезным и эффективным было бы применение этого алгоритма не к отдельным фреймам, а ко всему видеоролику в целом, так как веро€тность нахождени€ повтор€ющихс€ участков в большом видеоучастке намного выше, чем в отдельно вз€том фрейме. ƒа и суммарный размер таблиц дл€ всех фреймов намного больше, чем возможный размер одной общей таблицы. Ќо, к сожалению, MPEG-2 - это потоковый формат, который изначально предназначалс€ дл€ пересылки по спутниковым каналам или по кабельным сет€м, поэтому наличие фреймов об€зательное условие.
»так, мы рассмотрели один из подходов, который обеспечил существенное уменьшение размера кодируемого файла, но если бы этот трюк был один, то разработчики никогда не добились бы столь впечатл€ющих результатов, которые мы увидели в MPEG-2. –азумеетс€, им пришлось хорошенько попотеть над уже существующими алгоритмами, буквально вылизав их и выжав все до последнего байта. ќчень существенной модернизации подверглись алгоритмы сжати€ видео.
»зменени€ в алгоритмах сжати€ видеоданных по сравнению с MPEG-1.
ќсновные изменени€ коснулись алгоритмов квантовани€, то есть алгоритмов преобразовани€ непрерывных данных в дискретные. ¬ MPEG-2 используетс€ нелинейный процесс дискретно-косинусного преобразовани€, который гораздо эффективнее предшественника. ‘ормат MPEG-2 предоставл€ет пользовател€м и программистам значительно большую свободу по сравнению с MPEG-1. “ак теперь стало возможным в процессе кодировани€ задавать точность частотных коэффициентов матрицы квантовани€, что непосредственно вли€ет на качество получаемого в результате сжати€ изображени€ (и на размер тоже). »спользу€ MPEG-2, пользователь может задавать следующие значени€ точности квантовани€ - 8, 9, 10 и 11 бит на одно значение элемента, что делает этот формат значительно более гибким по сравнению с MPEG-1, в котором было только одно фиксированное значение - 8 бит на элемент.
“акже стало возможным загрузить отдельную матрицу квантовани€ (quantization matrix) непосредственно перед каждым кадром, что позвол€ет добитьс€ очень высокого качество изображени€, хоть это и довольно трудоемко.  ак с помощью матрицы квантовани€ улучшить качество изображени€? Ќе секрет что быстро движущиес€ участки - традиционно слабое место дл€ семейства MPEG, в то врем€ как статичные участки изображени€ кодируютс€ очень хорошо. ќтсюда следует вывод, что нельз€ статику и участки с движением кодировать одинаково. “ак как качество изображени€ зависит от стадии квантовани€, котора€ во многом зависит от используемой матрицы квантовани€, то мен€€ эти матрицы дл€ разных участков видеоролика можно добитьс€ улучшени€ качества изображени€. ћногие кодеки MPEG-2 делают это автоматически, но есть программы, позвол€ющие помимо этого задавать матрицы квантовани€ вручную, например перекодировщик AVI2MPG2, который можно найти в сети Internet по адресу: http://members.home.net/beyeler/bbmpeg.html или bbmpg123.zip.
Ќе обошли нововведени€ и алгоритмы предсказани€ движени€. ƒанна€ секци€ обогатилась новыми режимами: 16x8 MC, field MC и Dual Prime. ƒанные алгоритмы существенно повысили качество картинки и, что немаловажно позволили делать ключевые кадры реже по сравнению с MPEG-1, увеличив, таким образом, количество промежуточных кадров и повысив степень сжати€. ќсновной размер блоков, на которые разбиваетс€ изображение, может быть 8х8 точек, как и MPEG-1, 16х16 и 16х8, что впрочем используетс€ только в режиме 16х8 ћ—.
»з-за некоторых особенностей реализации алгоритмов предсказани€ движени€ в MPEG-2 по€вились некоторые ограничени€ на размер картинки. “еперь стало необходимо, чтобы разрешение изображени€ по вертикали и горизонтали было кратно 16 в режиме покадрового кодирование, и 32 по вертикали в режиме кодировани€ полей (field-encoder), где каждое поле состоит из двух кадров. –азмер фрейма увеличилс€ до 16383*16383.
Ѕыло введено еще два соотношени€ цветовых плоскостей и плоскости освещенности - 4:4:4 и 4:2:2.
ѕомимо вышеперечисленных улучшений в формат MPEG-2 были введены еще несколько новых нигде ранее не используемых алгоритмов компрессии видеоданных.
Ќаиболее важные из них - это алгоритмы под названи€ми Scalable Modes, Spatial scalability, Data Partitioning, Signal to Noise Ratio (SNR) Scalability и Temporal Scalability. Ќесомненно, эти алгоритмы внесли весьма важный вклад в успех MPEG-2 и заслуживают более подробного рассмотрени€.
Scalable Modes - набор алгоритмов, который позвол€ет определить уровень приоритетов разных слоев видеопотока. ѕоток видеоданных делитс€ на три сло€ - base, middle и high. Ќаиболее приоритетный на данный момент слой (например, передний план) кодируетс€ в большим битрейтом
Spatial scalability (пространственное масштабирование) - при использовании этого алгоритма, базовый слой кодируетс€ с меньшим разрешением. ¬ дальнейшем полученна€ в результате кодировани€ информаци€ ислользуетс€ в алгоритмах предсказани€ движени€ более приоритетных слоев.
Data Partitioning (дробление данных) - этот алгоритм дробит блоки размером в 64 элемента матрицы квантовани€ на два потока. ќдин поток данных, более высокоприоритетный состоит из низкочастотных (наиболее критичные к качеству) компонентов, другой, соответственно менее приоритетный состоит из высокочастотных компонентов. ¬ дальнейшем эти потоки обрабатываютс€ по-разному. »менно поэтому в MPEG-2 и динамические и статистические сцены смотр€тс€ весьма неплохо, в отличие от MPEG-1, где динамические сцены традиционно ужасны.
Signal to Noise Ratio (SNR) Scalability (масштабирование соотношени€ сигна/шум) - при действии этого алгоритма разные по приоритету слои кодируютс€ с разным качеством. Ќизкоприоритетные слои более дискретизированны, более грубы, соответственно содержат меньше данных, а высокоприоритетный слой содержит дополнительную информацию, котора€ при декодировании позвол€ет восстановить высококачественное изображение.
Temporal Scalability (временное масштабирование) - после действи€ этого алгоритма у низкоприоритетного сло€ уменьшаетс€ количество ключевых блоков информации, при этом высокоприоритетный слой, напротив содержит дополнительную информацию, котора€ позвол€ют восстановить промежуточные кадры использу€ дл€ предсказани€ информацию менее приоритетного сло€.
” всех этих алгоритмов много общего: все они работаю со сло€ми потока видеоданных, использование этих алгоритмов позвол€ет достичь высокого сжати€ при практически незаметном ухудшении картинки. Ќо есть еще одно свойство этих алгоритмов, возможно, что и не такое при€тное. »спользование любого из них, делает видеоролик абсолютно несовместимым с форматом MPEG-1. ѕоэтому эти алгоритмы были далеко не в каждом кодеке MPEG-2.
¬ результате по€вилось множество форматов, разного разрешени€, качества, с разной степенью сжати€ и с разным соотношением размер/ качество. — целью наведени€ пор€дка и окончательной стандартизации MPEG-2 комитетом MPEG были введены пон€ти€ уровней и профилей. »менно уровни и профили, а так же их комбинации позвол€ют однозначно описать практически любой формат из семейства MPEG-2.
  

 ”ровни


название уровн€

разрешение

максимальный битрейт

качественное соответствие

Low

352*240*30

4 Mbps

CIF, бытова€ видео кассета

Main

720*480*30

15 Mbps

CCIR 601, студийное TV

High 1440

1440*1152*30

60 Mbps

4x601, бытовое HDTV

High

1920*1080*30

80 Mbps

Hi-End видеомонтажное оборудование

ѕрофили


Ќазвание профил€

ќписание

Simple

“о же, что и профиль Main только без B - картинок. »спользуетс€ в программах и в кабельном “¬

Main

ѕо сути, MPEG-1, PC, VCD-проигрыватели, приставки, CATV, спутники

Main+

Main со Spatial и SNR Scalability

Next

Main+ c форматом 4:2:2

   ƒопустимые комбинации ѕрофилей и ”ровней


Simple

Main

Main+

Next

High

No

No

4:2:2

High 1440

No

Main c Spatial Scalability

4:2:2

Main

90% от всех

Main c SNR Scalability

4:2:2

Low

No

Main c SNR Scalability

No

   Ќаиболеепопул€рныестандарты


Ќазвание

–азрешение

 омментарии

VCD

352*480*24 (progressive)

 

SVCD

544*480*30 (interlaced)

Laserdisc (LD), D-2,  ачество как у PAL

DVD

704*480*30 (interlaced)

 ачество CCIR 601.Studio D-1

»зменени€ в алгоритмах сжатии аудиоданных формата MPEG-2.
ќсновное изменение - на смену многолетнему лидеру в области сжати€ звука MPEG Layer 3 пришел стандарт MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding), вернее целое семейство форматов. ќб этом семействе написано множество статей, в частности, мой материал " онкуренты MP3. TwinVQ (VQF), MPEG-2 AAC"
≈динственно, что хотелось бы добавить, дл€ MPEG-2 AAC, так же как и дл€ видео, существуют профили: базовый профиль Main, Low Complexity (LC) и Scalable Sampling Rate (SSR, требуетс€ декодер поддерживающий VBR).
»з изменений касающихс€ форматов звука (не алгоритмов сжати€), можно назвать новые виды частот: 16, 22.05, 24  √ц и поддержку многоканальности - теперь вместо двух каналов, в MPEG-2 поддерживаютс€ 5 полноценных каналов (left, center, right, left surround, right surround) + 1 низкочастотный (subwoofer).
ќбъединение звука и видео в формате MPEG-2.
—истемный уровень MPEG-2, отвечающий за синхронизацию видео и аудио, обеспечивает это объединение в 2 этапа:
ѕервый этап называетс€ Packetized Elementary Stream (PES) - разбивка звукокого и видео потока на пакеты.
¬торой этап может быть двух видов:

  • MPEG-2 Program Stream, который полностью совместим с MPEG-1 System и используетс€ в основном дл€ локальных передач (носители, сеть Internet, кабельное телевидение).

  • MPEG-2 Transport Stream - дл€ передачи транспортных пакетов (длиной 188 либо 188+16 бит) двух типов (сжатые данные - PES - и сигнальную таблицу Program Specific Information - PSI) через спутниковые каналы или на плохих участках сетей, где возможно большое количество ошибок.

ѕослесловие
Ќа этом заканчиваетс€ обзор MPEG-2. ¬ообще-то о нем можно говорить очень долго, но так всего и не рассказать. ќсобо интересующимс€ € бы посоветовал посетить http://www.mpeg.org/, там много чего интересного, правда, на английском €зыке.

¬ следующих главах речь пойдет об очень попул€рном в насто€щее врем€ формате MPEG-4 (хот€ по сравнению с MPEG-2, это скорее регресс, чем прогресс), о его ближайшем родиче - кодеке DivX:) (именно так, со смайликом он пишетс€), а так же о практических советах по их использованию.

»сточник: www.satworld.ru

 

 

Ќќ¬ќ—“»
2.03.2016–≥.
–Ш–Ј–Љ–µ–љ–µ–љ–Є—П —Б–Њ—Б—В–∞–≤–Њ–≤ –Њ—Б–љ–Њ–≤–љ—Л—Е –њ–∞–Ї–µ—В–Њ–≤ –Э–Ґ–Т-–Я–Ы–Ѓ–°
29.02.2016–≥.
–У–і–µ –Ї—Г–њ–Є—В—М –Ї–∞—З–µ—Б—В–≤–µ–љ–љ—Л–є LCD-—В–µ–ї–µ–≤–Є–Ј–Њ—А
27.02.2016–≥.
–£—Б—В–∞–љ–Њ–≤–Ї–∞ –Ј–µ–Љ–љ–Њ–є —Б—В–∞–љ—Ж–Є–Є –≤ –Ґ–≤–µ—А—Б–Ї–Њ–є –Њ–±–ї
27.02.2016–≥.
–£—Б—В–∞–љ–Њ–≤–Ї–∞ –Э–Ґ–Т –Я–ї—О—Б –≤ –Ґ–≤–µ—А–Є
27.02.2016–≥.
—А–µ—Б–Є–≤–µ—А –і–ї—П –і–Њ–Љ–∞—И–љ–µ–є —Б–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤–Њ–є —Б–Є—Б—В–µ–Љ—Л
12.02.2016–≥.
–Т –Ґ–≤–µ—А–Є –Њ—В–Ї–ї—О—З–∞—О—В —В–µ–ї–µ–Ї–∞–љ–∞–ї—Л
10.02.2016–≥.
–Ъ–∞—З–µ—Б—В–≤–µ–љ–љ–∞—П —Г—Б—В–∞–љ–Њ–≤–Ї–∞ –Ґ—А–Є–Ї–Њ–ї–Њ—А
10.02.2016–≥.
–°–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤—Л–µ —В–µ–ї–µ—Д–Њ–љ—Л Iridium
10.02.2016–≥.
–±–µ—Б–њ–ї–∞—В–љ–Њ —В–≤ –њ–µ—А–µ–і–∞—З –Њ–љ–ї–∞–є–љ
10.02.2016–≥.
–Ф–Њ–Љ–∞—И–љ–Є–µ —Б–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤—Л–µ –∞–љ—В–µ–љ–љ—Л
9.02.2016–≥.
–Я—А–Њ—Д–Є–ї–∞–Ї—В–Є–Ї–∞ –Ґ—А–Є–Ї–Њ–ї–Њ—А
29.01.2016–≥.
–Р–≤—В–Њ–∞–љ—В–µ–љ–љ—Л
29.01.2016–≥.
–£—Б—В–∞–љ–Њ–≤–Ї–∞ —Б–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤–Њ–є –∞–љ—В–µ–љ–љ—Л –Є –љ–µ —В–Њ–ї—М–Ї–Њ
29.01.2016–≥.
—Б–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤–Њ–µ —В–≤ –Њ–±–Њ—А—Г–і–Њ–≤–∞–љ–Є–µ
27.01.2016–≥.
—Б–њ—Г—В–љ–Є–Ї–Њ–≤—Л–є —В–µ–ї–µ—Д–Њ–љ –Є —А–∞–і–Є–Њ–Ї–∞–љ–∞–ї
15.01.2016–≥.
–Я—А–Њ—Д–µ—Б—Б–Є–Њ–љ–∞–ї—М–љ–Њ–µ IP –≤–Є–і–µ–Њ–љ–∞–±–ї—О–і–µ–љ–Є–µ
12.01.2016–≥.
–†–∞—Б—И–Є—А–µ–љ–Є–µ –Ј–Њ–љ—Л –њ–Њ–Ї—А—Л—В–Є—П Wi-Fi —Б–Є–≥–љ–∞–ї–∞
9.01.2016–≥.
–Я—А—П–Љ–∞—П —В—А–∞–љ—Б–ї—П—Ж–Є—П –Ь–Ъ–°
14.12.2015–≥.
–Я–∞–Ї–µ—В —Б—В–∞—А—В–Њ–≤—Л–є –Э–Ґ–Т-–Я–Ы–Ѓ–°
5.11.2015–≥.
—Б–±—А–Њ—Б –њ–Є–љ –Ї–Њ–і–∞ –њ—А–Є–µ–Љ–љ–Є–Ї–∞ –Ґ—А–Є–Ї–Њ–ї–Њ—А
 јЋ≈Ќƒј–№
Ќо€брь 2017
ѕн ¬т —р „т ѕт —б ¬с
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30
«одиак: ¬есы
ј‘ќ–»«ћ ƒЌя
“олько в бане имеет смысл мен€ть шило на мыло.
Ќа оплату налогов
яндексяндекс. ƒеньги’очу такую же кнопку
 

јктивное “¬ –икор ѕлатформа HDTV “риколор –адуга  онтинент VIVA Ќ“¬ ѕлюс Ќ“¬ Ћайт »нтернет »нтернет магазин ‘орумы ¬итрина
ќтдельные статьи, наход€щиес€ на данном сайте, были найдены в сети интернет, как свободно распростран€емые или присланы различными пользовател€ми. ¬се материалы доступны исключительно дл€ личного пользовани€ в ознакомительных цел€х и не должны использоватьс€ дл€ извлечени€ коммерческой выгоды.
 
–ейтинг@Mail.ru яндекс цитировани€ Rambler's Top100
–едакци€ и владелец сайта не несут ответственности за ущерб или упущенную выгоду, причинЄнные в результате использовани€ или невозможности использовани€ информации с нашего сайта