Tecnología de televisión digital por satélite DVB-S para sistemas de televisión digital por satélite

El estándar DVB-S proporciona un conjunto completo de especificaciones para sistemas de televisión digital aptos para transmisión por satélite. Selecciona el estándar ISO/IEC MPEG-2 como método de codificación y compresión para audio y vídeo, y estandariza la codificación de origen, luego, el flujo MPEG-2 se empaqueta en un flujo de transporte (TS) y se multiplexa con múltiples flujos de transporte; utilizado y luego realizar la codificación de canales y la modulación digital. Finalmente, la transmisión se realiza vía satélite. El sistema DVB-S utiliza codificación de compresión de vídeo estándar MPEG-2. El sistema de codificación de vídeo MPEG-2 consta de una gran familia de subsistemas, cada uno de los cuales es compatible y similar entre sí, y se divide en cuatro formatos de origen o "niveles" basados ​​en la claridad de la imagen, que van desde cinta de vídeo (el formato de imagen baja de VCR) al formato de imagen baja de VCD (VCR). Se divide en cuatro formatos de origen o "niveles" basados ​​en la definición de la imagen, que van desde la baja definición de imagen de la cinta de vídeo (VCR) hasta la baja definición de imagen de la televisión de alta definición (HDTV). Además de los "niveles" definidos por la claridad de la imagen, el estándar de vídeo DVB-S también define el concepto de "perfiles", donde cada "perfil" diferente se define por su propia claridad de imagen, cada "perfil" diferente se define por su propia nitidez de la imagen. Cada uno de los "perfiles" proporciona las herramientas y algoritmos de compresión que conforman el sistema de codificación.

a) "Perfil"

Hay cinco "Perfiles" en el sistema MPEG-2, cada "Perfil"

MPEG-2 Hay cinco " Perfiles" (Perfiles) en el sistema. Cada "Perfil" (Perfil) es más complejo y sofisticado que el "Perfil" (Perfil) anterior. Proporciona más herramientas y los precios de los equipos correspondientes también son más altos.

El "perfil" más joven se llama SimpleProfile, seguido de MainProfile, que agrega la capacidad de codificar predicciones bidireccionales (es decir, B-FRAMES) utilizando el mismo flujo de codificación. Cuando se utiliza el mismo flujo de código, la calidad será mejor, pero el algoritmo es más complejo y se utilizan más chips. Los chips decodificadores MainProfile son compatibles con los codificadores SimpleProfile y esta compatibilidad con versiones anteriores se extiende a toda la familia de "perfiles".

--Después de MainProfile, están SNRScalable y SpacilityScalableProfile, que pueden ajustar la relación entre SNR y velocidad de bits. Estos dos perfiles ajustan la relación entre la relación señal-ruido y la tasa de bits, así como la relación entre la nitidez de la imagen y la tasa de bits. Debido a la complejidad de la codificación y al coste del equipo receptor, el estándar DVB-S no soporta estos dos "perfiles". El "perfil" más avanzado actualmente es HighProfile, que no sólo es compatible con el "perfil" anterior de perfil bajo y tiene todas las funciones, sino que también puede codificar varias líneas al mismo tiempo, mientras que el "perfil" anterior era línea por línea. codificación. Puede codificar varias líneas simultáneamente, mientras que el "contorno" anterior codificaba línea por línea. --"Archivo" tiene dos métodos de muestreo de imágenes, a saber, los formatos 4:2:2 y 4:2:0.

Sabemos que las señales compuestas de TV se pueden dividir en componentes de señal de luminancia (Y) y componentes de señal de crominancia (R-Y, B-Y). La señal de luminancia en el formato 4:2:2 tiene cuatro puntos de muestreo y la señal de crominancia (R-Y, B-Y). ) son dos puntos de muestreo, consulte la Figura 1; la señal de crominancia en formato 4:2:0 (R-Y, B-Y) solo realiza un muestreo entrelazado. Si se utiliza un muestreo de 8 bits, podemos calcular la velocidad de código estándar de 4:2: La imagen en formato 2 después del muestreo de la señal de TV PAL es la siguiente: tasa de código de señal de luminancia: 720 × 576 × 25 fotogramas/segundo × 8 bits = 82,944 Mb/s tasa de código de señal de crominancia: 2 × 1/2 × 720 × 576 × 25 fotogramas/ segundo × 8 bits = 82,944 Mb/s Velocidad de bits total: 82,944 Mb/s 82,944 Mb/s = 165,888 Mb/s Se puede ver que la velocidad de bits de la imagen de TV sin comprimir es muy alta y ocupa ancho de banda. Es demasiado amplia y no es adecuada. para transmisión por satélite incluso en formato 4:2:0, la velocidad de bits de la imagen alcanza los 124,416 Mb/s. El algoritmo de compresión MPEG-2 utiliza un algoritmo que elimina la redundancia de tiempo y espacio de las señales de vídeo de televisión, reduciendo la velocidad de bits de 3 a 8 Mb/s. El algoritmo de compresión MPEG-2 utiliza un algoritmo para eliminar la redundancia temporal y espacial de las señales de vídeo de TV, reduciendo la velocidad de flujo de bits a 3-8 Mb/s y al mismo tiempo logrando una calidad de imagen clara, haciendo posible la transmisión de TV digital. El núcleo del algoritmo de compresión incluye tecnologías clave como transformación de coseno discreto, codificación de longitud de ejecución y escaneo, codificación de entropía, almacenamiento en búfer de canal, estimación de movimiento y compensación de movimiento.

b) "Nivel"

Según la fuente de la imagen Dependiendo de la diferencia de definición, el estándar MPEG-2 se divide en varios "niveles"

Según la diferencia de definición de la fuente de la imagen, el estándar MPEG-2 El estándar se divide en varios "niveles". 25 fps; High-1440Level utiliza 1440 muestras por línea; HighLevel utiliza un método de muestreo superior de 1920 muestras por línea. --El estándar MPEG-2 más utilizado en el mundo es MP@ML, MainProfile@MainLevel, que es la base de la primera generación de televisión digital por satélite. El proveedor del programa puede proporcionar 625 líneas de calidad y la relación de aspecto de la imagen puede ser 4:3 o 16:9; la velocidad de flujo de bits la determina el proveedor del programa. La tasa de bits la selecciona el proveedor del programa en función de la calidad del programa; cuanto mayor sea la calidad de la imagen, mayor será la tasa de bits requerida y viceversa.

3) Multiplexación de flujos MPEG-2 e información de servicio

Las señales de audio, vídeo y digitales son primero comprimidas por el codificador MPEG-2 y luego multiplexadas por el programa. El procesador forma una unidad elemental. flujo elemental (ES), y el flujo elemental se agrupa para formar un flujo elemental de encabezado de paquete (PES). Los flujos PES que representan diferentes señales de audio y video se envían al multiplexor de transporte para la multiplexación del sistema. El flujo multiplexado se denomina flujo de transporte (TS), que incluye diferentes señales de múltiples fuentes de programas. Para distinguir estas señales, es necesario. para agregar información de servicio (SI) en el multiplexor del sistema, para que el extremo receptor pueda identificar diferentes programas.