Метрологическое обеспечение видеоинформационных систем

Содержание книги "Метрологическое обеспечение видеоинформационных систем"

Введение
Глава 1. Основные понятия об измерениях и контроле в видеоинформационных системах
1.1. Метрологическое обеспечение и специфические особенности измерений и контроля в видеоинформационных системах
1.1.1. Виды искажений измерительных сигналов
1.1.2. Критерии оценки искажений измерительных сигналов
1.2. Краткие сведения о погрешностях измерений и контроля
1.2.1. Закономерности проявления погрешностей
1.2.2. Оценки точностных характеристик средств измерений
1.2.3. Использование порядковых статистик в анализе результатов измерений
1.2.4. Использование цикличности измерения параметров сигналов
Литература к главе 1
Глава 2. Форматы изображений, системы формирования и передачи аналоговой видеоинформации
2.1. Форматы изображений. Объем информации изображений при цифровой дискретизации изображений
2.2. Объем информации в стандартных системах аналогового телевизионного вещания
2.2.1. Видеосигналы монохромного телевидения
2.2.2. Цветное телевидение
2.2.3. Видеосигналы системы NTSC
2.2.4. Видеосигналы системы PAL
2.2.5. Видеосигналы системы SECAM
2.2.6. Основные параметры полного цветового ТВ-сигнала на радиочастоте
2.2.7. Уменьшение объема информации при преобразовании составляющих ТВ-сигналов в цифровую форму
2.2.8. Качественные показатели телевизионных изображений
Литература к главе 2
Глава 3. Кодирование видеоинформации и системы цифрового вещательного телевидения
3.1. Стандарты кодирования динамических изображений
3.2. H.264/AVC - улучшенное видеокодирование
3.3. H.265/HEVC - высокоэффективное видеокодирование
3.4. Мультиплексирование цифровых потоков в системах цифрового телевидения
3.4.1. Транспортный поток MPEG-2
3.4.2. Программный поток MPEG-2
3.4.3. Обобщенный инкапсулированный поток (GSE)
3.5. Стандарты цифрового телевизионного вещания
3.6. Системы цифрового наземного телевизионного вещания DVB-T/DVB-T2
3.6.1. Система наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T
3.6.2. Стандарт усовершенствованной системы наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T2
3.7. Cистемы цифрового спутникового телевизионного вещания DVB-S/DVB-S2
3.7.1. Стандарт системы цифрового спутникового телевизионного вещания DVB-S
3.7.2. Стандарт высокоскоростного цифрового спутникового телевизионного вещания DVB-S2
3.8. Cистемы цифрового кабельного телевизионного вещания DVB-C/DVB-C2
3.8.1. Стандарт системы цифрового кабельного телевидения DVB-C
3.8.2. Стандарт системы высокоскоростного цифрового кабельного телевидения DVB-С2
Литература к главе 3
Глава 4. Синтез измерительных сигналов для оценки аналоговых и цифровых видеоинформационных систем
4.1. Стандартные измерительные сигналы для аналоговых систем ТВ-вещания
4.1.1. Элементы измерительных сигналов и их параметры
4.1.2. Периодические измерительные сигналы
4.1.3. Сигналы испытательных строк
4.2. Системные искажения стандартных измерительных сигналов
4.2.1. Системные искажения сигналов для измерения импульсных характеристик
4.2.2. Системные искажения сигналов для измерения переходных характеристик
4.2.3. Системные искажения сигналов для измерения частотных характеристик
4.3. Критерии оптимальности измерительных сигналов для оценки каналов аналоговой и цифровой передачи видеоинформации
4.3.1. Критерии оптимальности измерительных сигналов для оценки импульсных характеристик
4.3.2. Критерии оптимальности измерительных сигналов для оценки переходных характеристик
4.4. Синтез оптимальных измерительных сигналов для оценки каналов аналоговых и цифровых видеоинформационных систем
4.4.1. Синтез оптимальных сигналов для оценки импульсных характеристик
4.4.2. Синтез оптимальных сигналов для оценки переходных характеристик
4.4.3. Синтез оптимальных сигналов для оценки частотных характеристик
4.5. Синтез измерительных сигналов, форма которых совпадает с огибающей их спектра
4.5.1. Сигналы для одновременного измерения импульсных и частотных характеристик
4.5.2. Искажения сигналов, форма которых совпадает с огибающей их спектра
4.6. Синтез измерительных сигналов для оценки эхо-радиосигналов
4.6.1. Использование практически финитных по спектру и времени измерительных сигналов
4.6.2. Измерительные сигналы для анализа ближних эхо-сигналов
4.7. Искажения измерительных сигналов в системах с частичным подавлением одной боковой полосы
4.7.1. Искажения измерительного импульсного сигнала B1
4.7.2. Искажения сигналов для измерения переходных характеристик B2
4.7.3. Искажения сигналов F для измерения РУ и РВ
4.7.4. Искажения серий синусоидальных колебаний С2
4.7.5. Искажения сигналов D2 для оценки дифференциальных характеристик
Литература к главе 4
Глава 5. Алгоритмы обработки измерительных сигналов при оценке параметров видеоинформационных систем
5.1. Алгоритмы анализа стандартных измерительных сигналов для аналоговых систем ТВ-вещания
5.2. Дискретная и непрерывная оптимальная фильтрация постоянных уровней видеоимпульсов
5.2.1. Условия оптимальной линейной фильтрации помехи
5.2.2. Зависимости оптимального уменьшения дисперсии помехи от величины интервала обработки сигнала
5.2.3. Реализация специальных сигналов, обеспечивающих повышение точности оценки уровней
5.3. Цифровая обработка быстроизменяющихся процессов
5.3.1. Активные методы поиска экстремумов
5.3.2. Поиск экстремумов с применением методов стохастической аппроксимации
5.3.3. Поиск экстремумов с применением методов цифровой фильтрации
5.3.4. Поиск переходов сигнала через заданный потенциальный уровень
5.4. Использование порядковых статистик и критериев сравнения оценок при обработке результатов измерений
5.5. Алгоритмы обработки измерительных сигналов и результатов измерений
5.5.1. Особенности измерения размахов синусоидальных колебаний
5.5.2. Специфика анализа импульсных характеристик
5.6. Алгоритмы оценки параметров помех
5.6.1. Методы одновременн?ой оценки параметров флуктуационных и синусоидальных помех
5.6.2. Особенности оценки частот синусоидальных помех по дискретным выборкам
5.7. Цифровые методы оценки флуктуационных помех в сигналах динамического изображения
5.7.1. Дискретное преобразование сигнала подвижного изображения
5.7.2. Линейная фильтрация флуктуационной помехи в динамическом изображении
5.7.3. Повышение эффективности анализа флуктуационных помех с применением нелинейных методов цифровой обработки
Литература к главе 5
Глава 6. Анализ спектров сигналов с использованием оконных функций
6.1. Основные параметры оконных функций
6.1.1. Эквивалентная шумовая полоса
6.1.2. Усиление преобразования
6.1.3. Корреляция перекрывающихся участков
6.1.4. Паразитная амплитудная модуляция спектра
6.1.5. Максимальные потери преобразования
6.1.6. Просачивание спектральных составляющих
6.1.7. Минимальная разрешаемая полоса
6.1.8. Относительная разность шумовой полосы оконной функции и ее полосы по уровню 3 дБ
6.1.9. Максимальный уровень боковых лепестков
6.1.10. Скорость спада боковых лепестков
6.2. Классические оконные функции
6.2.1. Прямоугольная и треугольная оконные функции
6.2.2. Оконные функции Хеннинга
6.2.3. Оконные функции Хемминга, Блэкмаха, Блэкмана–Херриса
6.2.4. Оконные функции Наталла, Блэкмана–Наталла, Бартлетта–Ханна, окно с плоской вершиной
6.3. Оконные функции, сконструированные различными авторами
6.3.1. Оконные функции Рисса, Римана, Валле–Пуссена
6.3.2. Оконные функции Тьюки
6.3.3. Оконные функции Бомана и Пуассона
6.3.4. Оконные функции Хеннинга–Пуассона, Коши и Гаусса
6.3.5. Оконные функции Кайзера–Бесселя
6.4. Оконные функции Дольфа–Чебышева и Барсилона–Темеша и их модификации
6.4.1. Равноволновые окна Дольфа–Чебышева и их модификации
6.4.2. Окна Барсилона–Темеша и их модификации
6.5. Оконные функции Кравченко
6.6. Принципы синтеза высокоэффективных оконных функций
6.6.1. Алгоритм минимизации спектральных составляющих оконной функции вне пределов заданного интервала
6.6.2. Алгоритм минимизации различий формы и спектра оконной функции
6.6.3. Алгоритмы максимизации спада уровней боковых лепестков спектра оконной функции
6.6.4. Формирование окон путем перемножения оконных функций или возведения в степень их спектров
6.7. Выбор оконных функций при цифровой обработке сигналов
Литература к главе 6
Глава 7. Интерфейсы в цифровых видеоинформационных системах. Основные параметры и методы их измерения
7.1. Синхронный параллельный интерфейс SPI
7.1.1. Параллельный интерфейс при цифровом преобразовании компонентного сигнала
7.1.2. Параллельный интерфейс при цифровом преобразовании композитного сигнала
7.2. Цифровой последовательный интерфейс SDI
7.2.1. Синхронный последовательный интерфейс
7.2.2. Асинхронный последовательный интерфейс
7.3. Высокоскоростной цифровой последовательный интерфейс IEEE-1394
7.4. Основные виды искажений цифровых сигналов. Джиттер
7.5. Методы анализа и измерения джиттера
7.5.1. Глазковая диаграмма
7.5.2. U-образная кривая и ее экстраполяция
7.5.3. Гистограммы распределения набора значений параметров глазковой диаграммы
7.5.4. Измерение частотных характеристик джиттера
7.5.5. Контур вероятности распределения BER
Литература к главе 7
Глава 8. Измерения искажений сигналов и изображений в цифроаналоговых видеоинформационных системах
8.1. Классификация характерных искажений аналого-цифровых систем формирования и передачи сигналов изображения
8.2. Тестовые видеопоследовательности для анализа искажений при MPEG-подобном кодировании
8.3. Испытательные таблицы для анализа искажений в аналого-цифровых каналах
8.4. Анализ параметров цифрового транспортного потока MPEG-2
8.4.1. Семантика полей заголовка транспортного пакета и их анализ
8.4.2. Семантика полей поля адаптации ТП и их анализ
8.4.3. Перечень параметров анализа транспортного потока MPEG-2
8.4.4. Номенклатура анализируемых параметров в сетях передачи транспортного потока MPEG-2
8.5. Визуализация параметров кодирования видеоинформации в соответствии со страндартами H.264/AVC и H.265/HEVC
Литература к главе 8
Глава 9. Измерения в цифровых системах DVB первого поколения
9.1. Перечень параметров, измеряемых в каналах систем спутникового, кабельного и наземного ТВ-вещания
9.1.1. Общие параметры спутниковых и кабельных сред передачи
9.1.2. Специфические параметры спутниковых и кабельных сред передачи
9.2. Определение общих параметров для спутниковых и кабельных сред передачи
9.2.1. Работоспособность системы
9.2.2. Наличие локальной связи
9.2.3. BER до декодера Рида–Соломона
9.2.4. Запись протокола ошибок
9.2.5. Точность таймера символов передатчика и величина его джиттера
9.2.6. Мощность сигнала РЧ/ПЧ
9.2.7. Мощность шума
9.2.8. Подсчет битовых ошибок после декодирования Рида–Соломона
9.2.9. Анализ сигналов I и Q
9.2.10. Интерференция
9.3. Определение дополнительных параметров для спутниковых сред передачи
9.3.1. BER до декодирования Витерби
9.3.2. Получение зависимости BER от отношения Eb/N0
9.3.3. Спектр ПЧ
9.4. Определение дополнительных параметров для кабельных сред передачи
9.4.1. Допустимый уровень шума
9.4.2. Оценка допустимого уровня шума
9.4.3. Пороговый тест качества сигнала
9.4.4. Уровень шума, эквивалентный ухудшению
9.4.5. Зависимость BER от отношения Eb/N0
9.4.6. Фазовый шум несущей РЧ
9.4.7. Амплитудная, фазовая и импульсная характеристики канала
9.4.8. Излучения вне полосы
9.5. Определение параметров для наземных сред передачи
9.5.1. Точность РЧ
9.5.2. Избирательность
9.5.3. Рабочая область АПЧ
9.5.4. Фазовый шум внутренних генераторов
9.5.5. Мощность сигнала РЧ/ПЧ
9.5.6. Мощность шума
9.5.7. Спектр РЧ и ПЧ
9.5.8. Диапазон избирательности / динамический диапазон приемника для гауссова канала
9.5.9. Уровень шума, эквивалентный ухудшению
9.5.10. Определение параметров линейности (подавление выброса)
9.5.11. Эффективная мощность
9.5.12. Когерентная интерференционная помеха
9.5.13. Зависимость BER от отношения C/N при изменении мощности передатчика
9.5.14. Зависимость BER от отношения C/N при изменении мощности гауссова шума
9.5.15. BER до (внутреннего) декодера Витерби
9.5.16. BER до (внешнего) декодера Рида–Соломона
9.5.17. BER после (внешнего) декодера Рида–Соломона
9.5.18. Анализ сигналов I и Q
9.5.19. Общая задержка сигнала
Литература к главе 9
Глава 10. Измерения в цифровых системах DVB второго поколения
10.1. Перечень параметров информационных пакетов T2-MI, измеряемых в каналах системы наземного ТВ-вещания второго поколения
10.1.1. Контроль синтаксиса пакетов T2-MI
10.1.2. Проверка пакетов информации модулятора T2-MI
10.1.3. Проверка связности сигнальной информации T2-MI
10.1.4. Измерения на транспортном уровне T2-MI
10.2. Перечень параметров, измеряемых в каналах системы наземного ТВ-вещания второго поколения
10.2.1. Измерения в радиочастотном диапазоне
10.2.2. Избирательность
10.2.3. Рабочая область АПЧ
10.2.4. Фазовый шум внутренних генераторов
10.2.5. Мощность сигнала РЧ/ПЧ
10.2.6. Отношение мощностей в режиме MISO
10.2.7. Мощность шума
10.2.8. Спектр РЧ и ПЧ
10.2.9. Избирательность приемника / динамический диапазон гауссова канала
10.2.10. Определение параметров линейности - подавление вне полосы
10.2.11. Эффективная мощность
10.2.12. Эффективность PAPR
10.2.13. Коэффициент ошибок символа P1
10.2.14. BER перед (внутренним) декодером LDPC-кода
10.2.15. Количество итераций LDPC-кода
10.2.16. BER перед (внешним) декодером BCH-кода
10.2.17. Коэффициент ошибок в BB-кадрах
10.2.18. Доля секундных интервалов, содержащих ошибки
10.2.19. Анализ сигналов I и Q
10.2.20. Синхронизация одночастотной сети
10.2.21. Ошибка сигнализации L1
10.2.22. Среднеквадратичный разброс случайных задержек
10.2.23. Максимальная избыточная задержка
10.2.24. Тест проверки соответствия модели буфера приемника
10.2.25. Относительный уровень мощности на протяжении фрагмента FEF, не относящегося к символу P1
10.3. Перечень параметров, измеряемых в каналах системы кабельного телевизионного вещания второго поколения
10.3.1. Измерения в радиочастотном диапазоне
10.3.2. Рабочая область АПЧ
10.3.3. Фазовый шум внутренних генераторов
10.3.4. Мощность сигнала РЧ/ПЧ
10.3.5. Мощность шума
10.3.6. Спектр РЧ и ПЧ
10.3.7. Чувствительность приемника / динамический диапазон для гауссова канала
10.3.8. Характеристика линейности / подавление выброса
10.3.9. BER перед (внутренним) декодером LDPC
10.3.10. Количество итераций декодера LDPC
10.3.11. BER перед (внешним) декодером BCH
10.3.12. Коэффициент ошибок в кадрах
10.3.13. Анализ сигналов I и Q
10.3.14. Ошибка сигнализации L1
10.3.15. Тест проверки соответствия модели буфера приемника
10.4. Перечень параметров, измеряемых в каналах системы спутникового телевизионного вещания второго поколения
Литература к главе 10
Глава 11. Методы оценки качества кодирования звуковой информации
11.1. Основные проблемы психоакустики
11.1.1. Абсолютный порог слышимости
11.1.2. Критические полосы
11.1.3. Частотное (одновременное) маскирование
11.1.4. Временн?ое (неодновременное) маскирование
11.1.5. Кривые равной громкости, фоны, соны
11.2. Персептивная оценка качества звука PEAQ
11.2.1. Психоакустическая модель FFT based
11.2.2. Психоакустическая модель Filter Bank based
11.2.3. Предварительная обработка энергий возбуждения
11.2.4. Вычисление параметров MOV
11.2.5. Громкость искажений
11.2.6. Ширина полосы
11.2.7. Отношение шум/маска
11.2.8. Вероятность обнаружения
11.2.9. Структура ошибочных гармоник
11.3. Когнитивная модель
11.4. Проблемы совершенствования систем оценки качества кодеров звука
11.4.1. Психоакустическая модель
11.4.2. Когнитивная модель
11.4.3. Мультиканальные метрики
11.5. Выравнивание по времени исходного и тестируемого сигналов
11.5.1. Методы выделения постоянной задержки в линейных системах
11.5.2. Методы выделения переменной задержки
11.5.3. Новый метод выделения постоянной задержки
11.5.4. Принцип экспериментальных исследований
Литература к главе 11
Глава 12. Система РАВИС и ее метрологическое обеспечение
12.1. Основные требования к разработке системы
12.2. Компоненты аудиовизуальной информационной системы
12.2.1. Кодер источника
12.2.2. Передатчик
12.2.3. Приемник
12.3. Эффективность аудиовизуальной информационной системы РАВИС
12.4. Результаты натурных испытаний и разработки аппаратуры системы РАВИС
12.5. Метрологическое обеспечение системы РАВИС
12.5.1. Технические требования к основным параметрам системы РАВИС
12.5.2. Условия и оборудование для измерений и испытаний передающей и приемной аппаратуры системы РАВИС
12.5.3. Измерения основных параметров системы РАВИС
12.5.4. Примеры измерений параметров системы РАВИС в радиочастотном диапазоне
Литература к главе 12
Глава 13. Практическая реализация аппаратуры измерения характеристик и параметров аналоговых и цифровых видеоинформационных систем
13.1. Обзор современных средств измерений для решения задач метрологии формирования, передачи и воспроизведения изображений
13.1.1. Формирователи видеоинформационных ИС и ИТ
13.1.2. Измерители искажений ТВИС и ЦИС
13.1.3. Средства оценки качества изображений
13.1.4. Средства анализа ошибок в цифровых ТП
13.1.5. Средства контроля процесса воспроизведения видеоданных
13.2. Комплексы измерительные телевизионные КИ-ТВМ и КИ-ТВМ-Э
13.2.1. Формирование измерительных сигналов и измерение параметров аналогового и аналого-цифрового телевидения
13.2.2. Измерение параметров радиосигналов аналоговых и цифровых систем
13.2.3. Анализ параметров транспортного потока сигналов цифрового телевидения
13.2.4. Формирование измерительных сигналов и анализ параметров сигналов звукового сопровождения
13.3. Комплекс измерительный цифрового телевидения КИ-ЦВТ
13.3.1. Генератор сигналов SDI
13.3.2. Анализатор сигналов SDI
13.3.3. Генератор сигналов ASI
13.3.4. Анализатор сигналов ASI
13.3.5. Анализатор формы сигналов SDI
13.4. Комплекс измерительный аудиовизуальной информационной системы КИ-ТВМ-РАВИС
13.5. Методы калибровки и поверки измерительных приборов
13.5.1. Комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВМ-Э
13.5.2. Комплекс измерительный телевизионный КИ-ТВМ
13.5.3. Комплекс измерительный телевизионный КИ-ЦВТ
13.5.4. Комплекс измерительный телевизионный КИ-TBM-PAВИС
Литература к главе 13