Digitale Videoübertragung
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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. 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 2 Einleitung Digitale Videoübertragung Thema Problem: Fehler bei bestimmten Signalen „pathologische“ Signale 27.06.00 © by Moritz Ritter 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? 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 4 Hauptteil Digitale Videoübertragung Digitale Videosignale Digitale Videosignale sind „gesamplete“ analoge Signale: Europäisches BAS-Signal 27.06.00 © by Moritz Ritter 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 27.06.00 13.5MHz 6.75MHz 270MBits/s © by Moritz Ritter Folie 6 Hauptteil Digitale Videoübertragung Digitale Videosignale 4:2:2 Digitalsignal nach ITU: 27.06.00 © by Moritz Ritter 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): 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 8 Hauptteil Digitale Videoübertragung Digitale Videosignale 27.06.00 X9 + X4 + 1 Scrambler X + 1 Inverter X9 + X4 + 1 De-Scrambler X + 1 De-Inverter © by Moritz Ritter 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! 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 10 Hauptteil Digitale Videoübertragung Pathologische Signale 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 11 Hauptteil Digitale Videoübertragung Pathologische Signale 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 12 Hauptteil Digitale Videoübertragung Pathologische Signale 27.06.00 © by Moritz Ritter 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. 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 14 Hauptteil Digitale Videoübertragung 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 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 15 Digitale Videoübertragung Hauptteil Lösung Leitungscodes: 27.06.00 © by Moritz Ritter 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. 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 17 Digitale Videoübertragung Hauptteil Lösung Fehler-korrigierende Codes: • Übliche Bitfehlerrate in optischen Übertragungssystemen: 10-12 eigentlich keine Fehlerkorrektur für Videosignale notwendig 27.06.00 © by Moritz Ritter 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 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 19 Schluss Digitale Videoübertragung 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. 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 20 Digitale Videoübertragung Schluss Ausblick Video: • MPEG-Fernseher • Neue, genormte Übermittlungsstandards wie SDTI (200MBits/s) • Video Computer Optik: • Volloptische Netze • Optische Signalverarbeitung 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 21 Digitale Videoübertragung Schluss Fragen? 27.06.00 © by Moritz Ritter Folie 22
