Digitale Videoübertragung

Einleitung
Digitale Videoübertragung
Vorstellung
Digitale Videoübertragung über
volloptische WDM-Netze
Verfasser: Moritz Ritter
Betreuung: Jan Ørum, Christian Mauz (ETH)
Dr. Hubert Jaeger (Siemens München)
Professor: Prof. Dr. P. Leuthold
27.06.00
© by Moritz Ritter
Folie 1
Einleitung
Digitale Videoübertragung
Thema
Motivation:
Datenrate eines Digitalsignals: 270MBits/s

Serielle Übertragung über grössere Distanzen
schwierig

Optische Übertragung erwünscht.
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Folie 2
Einleitung
Digitale Videoübertragung
Thema
Problem:
Fehler bei bestimmten Signalen
 „pathologische“ Signale
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Folie 3
Einleitung
Digitale Videoübertragung
Thema
Fragestellung:
• Was sind „pathologische“ Signale und wann
treten sie auf?
• Wieso verursachen sie Probleme?
• Was soll am besten dagegen getan werden?
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Folie 4
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Digitale Videosignale
Digitale Videosignale sind „gesamplete“ analoge
Signale:
Europäisches BAS-Signal
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Folie 5
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Digitale Videosignale
Digitale Videosignale sind Komponentensignale:
Y=0.299R+0.587G+0.114B (Helligkeit)
Cr=0.713(R-Y)
(Farbe 1)
Cb=0.564(B-Y)
(Farbe 2)
4:2:2 Digitalsignal nach ITU:
• Y-Samplingrate:
• Cr/Cb-Samplingrate:
• 10 Bits/Sample

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13.5MHz
6.75MHz
270MBits/s
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Folie 6
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Digitale Videosignale
4:2:2 Digitalsignal nach ITU:
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Folie 7
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Digitale Videosignale
Wortfolge des 4:2:2 Digitalsignals:
Cr[0],Y[0],Cb[0],Y[1],Cr[1],Y[2],Cb[1],Y[3],...
Codierung nach ITU (Originalauszug):
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Folie 8
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Digitale Videosignale
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X9 + X4 + 1 Scrambler
X + 1 Inverter
X9 + X4 + 1 De-Scrambler
X + 1 De-Inverter
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Folie 9
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Pathologische Signale
Equalizer-Testsignal (nach ITU):
[0xc0, 0x66, 0xc0, 0x66,...] erzeugt
[19 x High, 1 x Low, 19 x High, ...]
 viel DC-Anteil!
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Folie 10
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Pathologische Signale
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Folie 11
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Pathologische Signale
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Folie 12
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Pathologische Signale
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Folie 13
Hauptteil
Digitale Videoübertragung
Pathologische Signale
Fazit zu den pathologischen Signalen:
• Equalizer-Testsignal kommt real sehr selten vor.
• Es funktioniert nur, wenn das Scrambler-Register
am Anfang der Zeile = 0 ist.
 Nur ca. alle 29=512 Zeilen enthalten auch
wirklich „pathologische“ Sequenzen.
• Bereits ein geändertes Bit bringt die DC-Anteile
zum Verschwinden.
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Folie 14
Hauptteil
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Optische Übertragung
Woher Probleme bei der Übertragung von DC?
• Licht fliesst immer nur in eine Richtung
 alles DC
• Aber: Komponenten (z.B. Empfänger) nicht dafür
ausgelegt
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Folie 15
Digitale Videoübertragung
Hauptteil
Lösung
Leitungscodes:
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Folie 16
Digitale Videoübertragung
Hauptteil
Lösung
Miller-Code:
• 1  Output ändert in der Mitte des Bits
• ...,0,0,...  Output ändert zwischen den Nullen
• Gerade Anzahl 1 zwischen zwei 0
 Letzte 1 verursacht keine Änderung
 Obere Grenzfrequenz bleibt gleich.
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Folie 17
Digitale Videoübertragung
Hauptteil
Lösung
Fehler-korrigierende Codes:
• Übliche Bitfehlerrate in optischen Übertragungssystemen: 10-12
 eigentlich keine Fehlerkorrektur für
Videosignale notwendig
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Folie 18
Digitale Videoübertragung
Hauptteil
Lösung
Punktierter Faltungscode mit Rate 3/4:
G1=1 + X + X2
G2=1 + X2
 keine Synchronisations-Probleme
 korrigiert einen Fehler
 geeigneter Decoder (Viterbi) aufwendig
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Folie 19
Schluss
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Zusammenfassung
• 4:2:2 Digital Videosignal inkl. Scrambler usw.
genau definiert.
• „Pathologische“ Signale sind kein echtes Problem.
• Bei entsprechender Dimensionierung ist DC kein
Problem für optische Netze.
• Eine geeignete Kanalcodierung kann DC aus
jedem Signal entfernen.
• Fehler-korrigierende Codes sind für diese
Anwendung Luxus.
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Folie 20
Digitale Videoübertragung
Schluss
Ausblick
Video:
• MPEG-Fernseher
• Neue, genormte Übermittlungsstandards wie
SDTI (200MBits/s)
• Video  Computer
Optik:
• Volloptische Netze
• Optische Signalverarbeitung
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Folie 21
Digitale Videoübertragung
Schluss
Fragen?
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Folie 22