Наука — ТиЗВ

Кафедра Телевидения и Звукового Вещания
имени С.И.Катаева
Московский Технологический Университет Связи и Информатики

Наука

Главный критерий эффективности метода сжатия – достижение лучшего компромисса между качеством и размером видеопотока. Ортогонально отличающиеся методы сжатия дают существенно различные искажения изображений. К методам интегрального типа следует отнести методы сжатия на основе дискретно-косинусного преобразования. К методам дифференциального типа – методы на основе вейвлет – преобразований. Указанные методы по существу являются взаимодополняющими и могут обеспечить высокую эффективность в системах адаптивного типа при их совместном применении. Основное содержание статьи посвящено анализу характеристик и сопоставлению указанных методов.

В современных вещательных системах, использующих модуляцию OFDM, остро стоит проблема подстройки частоты приема относительно центральной частоты радиоканала. В статье предлагается алгоритм вычисления значения отклонения частоты по искажениям сигнального созвездия в системе цифрового вещательного телевидения DVB-T.

Основными характеристиками устройств формирования сигналов цветного изображения являются светочувствительность, количество передаваемых градаций и точность цветопередачи. Эти характеристики зависят как от технических особенностей устройства, так и от методов формирования изображения, применяемых в них. В твердотельных матричных преобразователях свет/сигнал наиболее влияющим на характеристики устройства фактором является используемая структура массива цветных фильтров. В зависимости от заданных требований, предъявляемых к устройству, необходимо изменять или дополнять эту структуру, и тем самым влиять на качественные показатели получаемого изображения. При этом необходимо учитывать множество психофизических особенностей зрительной системы человека таких как: спектральная чувствительность глаза, контрастные характеристики зрительной системы человека, цветовой охват зрительной системы.

В докладе рассматриваются основные виды искажений, вносимых оптической системой преобразователей «свет-сигнал». Оптическая система приводят к потере резкости и четкости, причем степень искажений зависит как от положения элемента изображения относительно оси изображения, так и от длины волны. Приводится алгоритм построения адаптивного корректора таких искажений.

Улучшению показателей ТВ5производства способствовало широкое внедрение технологий нелинейного монтажа, которые изначально предполагают работу с видео и аудиоматериалами в цифровом формате. Важным шагом в развитии телевизионных технологий является использование современных систем хранения данных на основе информационных и сетевых методов. На сегодняшний день существуют системы хранения данных трех основных топологий: SAS/DAS, NAS, SAN. Важное место здесь занимают методы резервирования аудио и видеоматериала.

В современном мире с его быстроразвивающимися технологиями производства и обработки аудиовизуальной продукции остро встает вопрос о хранении готового материала. Постоянно разрабатываются новые типы физических носителей все большей и большей емкости. Но даже несмотря на это запись на них следует производить, предварительно сжимая информацию. В данной статье рассмотрены два метода: дискретно-косинусное преобразование и вейвлет – преобразование.

В материале работы проведён анализ характеристик многомерной низкочастотной фильтрации при формировании отдельных пикселей внутрикадровой структуры сигналов телевизионных изображений. На основе использования свёртки одномерных функций ограничения показаны особенности оценка эффективности ограничения и предельной протяжённости спектра сигнала изображения по цветовому направлению. Представлены результаты проведённого теоретического анализа и выполненных вычислений.

Для возможности получения цветного изображения необходимо в каждом элементе изображения производить разделение светового потока на несколько цветовых составляющих, которые будут являться основными стимулами, что позволит по значениям этих составляющих впоследствии восстанавливать исходный цвет изображения. На сегодняшний день наиболее распространёнными являются три альтернативных способа такого разделения светового потока на цветовые составляющие, используемые при формировании цветного сигнала изображения с помощью твердотельных ПСС. Подробнее они рассмотрены ниже.

Перспективным направлением исследования возможности сжатия цифровых видеопоследовательностей является использование альтернативных цветовых моделей. Задачей разработчика такой модели является отражение основных особенностей человеческого зрения.

Основное отличие MPEG-4 от более ранних стандартов — это объектно-ориентированное представление медиаинформации. В связи с этим, имеются некоторые особенности устранения межкадровой избыточности, которые будут рассмотрены ниже.

В современном телевидении на камеры накладываются помимо основной функции (преобразование свет-сигнал) также осуществление необходимых коррекций изображения. Эти коррекции подробно рассмотрены ниже.

Назначение систем безопасности состоит в том, чтобы минимизировать возможные последствия нежелательных воздействий на людей, их имущество и пр. В настоящее время задача обнаружения (селекции) изменений в пространственно-временной и цветовой структуре изображений при телевизионном (ТВ) контроле объектов, является, безусловно, актуальной. Далее рассмотрено решение этой задачи.

Анализируются причины искажений, возникающих в системе наземного цифрового телевидения стандарта DVB-T.

Разрабатываемая в рамках данной диссертации ТВ система идентификации ситуаций, возникающих в локальной области пространства, контролируемого двумя и более датчиками ТВ сигнала, является отдельным структурным элементом для распредел?нных систем автоматизированного контроля. Задача данного элемента – выявление локального нарушения, оценка идентификационных параметров обеспечивающих его классификацию, архивирование и передача результатов, видеоинформационных материалов и данных, формирование необходимых сигналов управления и сигнализации, предоставление, в случаях необходимости, информационных материалов для принятия решений с уч?том классификации нарушения.
Особую актуальность имеют результаты данной диссертационной работы, которые определяют снижение порога выявления внештатных нарушений на ранних стадиях противоправных действий по отношению к обществу или к материальным ценностям, их целостности и сохранности.

В докладе рассматривается стандарт сжатия видеоинформации MPEG-4. В работе приведена возможная реализация кодера, соответствующая рассматриваемому стандарту. Рассмотрена работа алгоритма компенсации движения, отмечены общие недостатки используемых алгоритмов формирования вектора движения макроблоков и предложен способ их устранения.

В данной статье рассмотрены возможности применения разложения трехмерных синтетических изображений в спектр по сферическим гармоникам для целей компрессии и визуализации в перспективных телевизионных системах и компьютерной графике. Продемонстрированы результаты практической реализации алгоритма разложения в среде The MathWorks Matlab®.

В данной статье рассматриваются особенности построения систем объемного спектрозонального телевидения и приводятся структурные схемы передающей и приемной части системы.

В данной статье рассматриваются особенности формирования сигналов цифрового телевидения с селекцией и передачей сигналов отдельного уровня градации яркости изображения.

В настоящей работе рассматривается процесс кодирования изображений по стандарту JPEG2000, особое внимание уделено особенностям, появившимся впервые с введением JPEG2000 в системах сжатия изображений, в частности, возможность выделения областей повышенного качества (ROI) на изображении. Также провед?н обзор методов распознавания образов, которые могут быть использованы для автоматизированного поиска и выделения ROI.

В данной работе рассмотрены особенности использования средств пакета разработки DirectX для создания специализированного программного обеспечения. Были разработаны методы реализации программных приложений с отображением результатов исследований на экране компьютера в реальном режиме времени. Данные методы могут быть применены при испытаниях процессов сжатия телевизионных видеопоследовательностей.

В данной статье рассмотрены параметры и особенности телевизионного сигнала, которые необходимо учитывать при его обработке в ТВ системах идентификации объектов. Представлены методы анализа видео изображения и определены факторы, влияющие на эффективность идентификации. Показано, что анализ статических изображений можно произвести по одному ТВ кадру. Конкретизированы операции алгоритма определения государственных регистрационных знаков транспортных средств.

Одночастотная сеть (SFN) – сеть передающих станций, в которой вещание осуществляется на одной частоте. Данная технология позволяет использовать множество передатчиков, работающих на одной частоте и покрывающих смежные области. При этом использование одного частотного канала происходит без существенного взаимного влияния передатчиков друг на друга из-за технологических особенностей системы DVB-T. В докладе провед?н сравнительный анализ двух систем наземного цифрового телевизионного вещания – DVB-T и DVB-T2, даны пояснительные рисунки принципов построения одночастотных сетей.

В статье показаны характерные для твердотельных камер на приборах с зарядовой свя-зью искажения из-за: неэффективности переноса зарядов в регистрах сдвига; муаровые искаже-ния, возникающие при нарушении теоремы Котельникова при дискретизации ФМПЗС оптиче-ского изображения и апертурные искажения. Рассмотрены методы коррекции искажений, осо-бенности реализации регулировок характеристик в ТВ-камерах, таких как, регулировка свето-чувствительности пут?м регулировки времени накопления ФМПЗС, и регулировка диафрагмы объектива и автоматическая регулировка усиления.

В данном докладе представлены предпосылки к использованию распределенных вычислений для решения задачи просмотра видео на персональных компьютерах, процессоры которых не могут справиться с объемом вычислений при декодировании видеопотока формата H.264/MPEG-4 AVC в реальном времени. Исследована возможность применения распределенных вычислений для декодирования такого видео. На примере небольшой сети обоснована технология с применением вторичного кодирования. Показаны проблемы использования данного подхода и методы минимизации накопления ошибок. В докладе также предложены методы оценки эффективности использования предложенной схемы для декодирования видео.

В современных системах телевизионного контроля объектов, как правило, требуется в реальном времени идентифицировать и выделять на изображении зоны, соответствующие нарушению. К методу, которым осуществляется такая обработка, предъявляются требования по над?жности функционированию в условиях низкого ОСШ и возможности реализации в реальном масштабе времени. Возможным способом решения задачи такой обработки изображения является предварительное формирование из текущего кадра ограниченного числа информационных отсч?тов и их дальнейшая взаимная обработка. Методу, базирующемуся на указанном подходе, посвящена настоящая работа.

Широкое использование компьютеров на всех стадиях технологического процесса ТВ-производства приведет к его полной информатизации на основе сетей и файловой передачи медиаинформации. Однако ТВ-программы создаются режиссерами, операторами, журналистами, актерами – творческим персоналом. Зрителю безразлично, какими техническими средствами эти программы формируются. Говоря об информатизации, следует иметь ввиду техническую и технологическую сторону ТВ-производства. Средства информационных технологий позволяют лучше реализовать и расширить возможности персонала ТВ-предприятия в реализации их творческих планов. В данной статье подробно рассмотрено влияние этих технологий на все аспекты производства.

При масштабных преобразованиях возникают радиальные и изотропно — радиальные смещения и относительные изменения (обновление или деградация) во времени пространственной структуры отдельного масштабируемого объекта и всей внутрикадровой структуры телевизионных изображений. Масштабных преобразования существенно обогащают временной спектр сигнала изображения и в цифровых системах со сжатием спектра могут снижать в качество их передачи. В материале работы предложено осуществлять согласование параметров функций преобразования масштаба со спецификой многомерной частотной характеристикой зрения. Рассмотрена специфика реализации такого согласования и выбора протяжённости функций масштабирования различного типа. Приведены результаты проведённого анализа и выполненных вычислений.

В статье рассматриваются особенности формирования систем условного доступа CAS при предоставлении услуг телевидения по IP протоколу и технологии и методы защиты правообладателей предоставляемого контента.

В докладе рассматриваются основные экономические аспекты внедрения цифрового теле-радиовещания в Российской Федерации. Современной тенденцией в развитии телерадиовеща-ния в мире является переход на цифровые методы передачи и приема информации. В России разрабатывается госпрограмма перехода на систему цифрового телевещания к 2015 году.

Появление и развитие нанотехнологий, микромеханники и молекулярной электроники уже сейчас делает возможным создание спутников, умещающихся на ладони. Причины, побуждающие обращать вс? большее внимание на разработку сверхмалых аппаратов, в том, что цена каждого килограмма веса, вырванного из плена земного притяжения, составляет около 10 тысяч долларов. Основная задача таких минимизаций размеров – разработать системы способные при минимальных технических, финансовых и временных затратах выполнять разнообразные технические, исследовательские и финансовые задачи. Например, задачу по предоставлению наземным потребителям информации о виде Земной поверхности со спутника, в любой момент времени суток.

Система DVB-T наиболее распространена в мире и представляет собой самые последние технологии модуляции и кодирования, что обеспечивает передачу аудио и видео услуг для абонентов. Система DVB-T2, как и DVB-T, использует схему цифровой модуляции OFDM для устойчивости сигнала и предлагает несколько режимов, позволяющих сделать его максимально гибким. В докладе проведено сравнение стандартов цифрового наземного телевизионного вещания DVB-T и DVB-T2, приведены сравнительная таблица режимов передачи и пояснительные рисунки спектров цифровых сигналов.

В материале данной работы с использованием преобразования Фурье провед?н анализ двумерного спектра простейших составляющих пространственной структуры изображений и рассмотрены особенности выполнения такого анализа. Полученные результаты могут использоваться при анализе и выборе характеристик элементов одномерной и многомерной обработки видеоинформации в системах цифрового телевидения, формировании телевизионных испытательных сигналов и таблиц с заданными параметрами спектра, определении двумерных функций “окна,” имеющих относительно сложную форму за сч?т суперпозиции функций простейшего вида, при реализации адаптивной цифровой многомерной селекции составляющих структуры сигналов телевизионных изображений.

Процесс сжатия спектра телевизионного изображения основан на селекции изменений параметров видеоинформационного сигнала по любому из указанных направлений видеоинформационного пространства и кодировании выявленных изменений для передачи с минимизацией объ?ма передаваемой информации до уровня, обеспечивающего на при?мной стороне необходимое качество реставрации сигнала. Проблема при сжатии состоит в том, чтобы получить сигнал, имеющий достаточно большое количество нулевых значений. В данной работе рассмотрен один из способов кодирования сигналов с учетом этих особенностей.

Данная работа посвящена исследованию характеристик зрительной системы человека. Была разработана методика измерений чувствительности глаза к изменению оттенка цвета в зависи-мости от цвета оцениваемого объекта. Результаты исследований могут быть применены в сис-темах сжатия и обработки изображений.

Видеосерверы используются для ТВ-производства и вещания, для автоматизации этих процессов, в системах накопления и передачи медиаинформации. Они могут применяться как отдельные устройства. Однако наибольшую эффективность видеосерверы имеют при объединении их в комплексы. В докладе рассмотрены несколько вариантов архитектур технологических видеосерверных комплексов, которые применяются на современных телевизионных предприятиях.

Задача создания методов объективной оценки качества изображений в системах цифрового телевидения является актуальной. Для определения величины заметности искажений необходима разработка модели зрительной системы человека. Настоящий доклад посвящен решению этой задачи. Подробно рассмотрена аппроксимация пространственной частотно-контрастной характеристики зрения с помощью экспоненциальных функций для различных условий контроля с уч?том ее анизотропии.

Фазо-временные преобразования пространственного спектра изображений осуществляют за сч?т относительных периодических или квазипериодических во времени смещений проекции контроли-руемых видеоинформационных воздействий и структуры распределения светочувствительных элементов в датчиках телевизионного сигнала. В докладе рассмотрен частный оператор реализации и показана возможность адаптивных изменений протяж?нности пространственного спектра контролируемой видеоинформации при использовании подобных преобразований.

Представленные в докладе результаты и соотношения обеспечивают основу для расч?та характеристик преобразования пространственного спектра в оптических трактах систем телевидения при выполнении относительных микросмещений по конкретным траекториям и с конкретными частотами перемещений. Практическая реализация подобных решений может дать существенное увеличение эффективности функционирования современных датчиков ТВ сигнала.

Доклад посвящен особенностям оценки характеристик радиоканала и повышению эффективности восстановления символов в структуре текущих кадров системы цифрового телевидения по стандарту DVB-T. В докладе рассмотрены основные положения стандарта DVB-T, вопросы форми-рования сигнала COFDM, приведены рисунки, поясняющие формирование кадра OFDM. В материале доклада предложен новый, адаптивного типа, алгоритм оценки текущего со-стояния АЧХ сквозного радиоканала и восстановления информационных символов.

Субоптимальные алгоритмы оценки движения разрабатываются, исходя из компромисса между сложностью вычислений, качеством работы и объемом вы-ходного потока данных. В данной статье рассматриваются наиболее известные блочные алгоритмы оценки движения, такие как трехшаговый, четырехшаговый, ортогональный, логарифмический и иерархический, сопоставляется их сложность и качество работы.

Постоянный рост количества передаваемой и хранимой видеоинформации делает увеличение эффективности методов сжатия спектра телевизионных сигналов актуальной задачей. В работе рассмотрены наиболее эффективные из применяемых в настоящее время методов внутрикадрового сжатия, их особенности. Оценены основные достоинства и недостатки указанных методов. На основе этого анализа намечены дальнейшие пути их совершенствования.

С появлением цифрового телевидения оказалось, что методы измерения АЧХ, пригодные для аналогового не подходят для решения проблем цифрового. В докладе рассмотрен новый метод, специально разработанный для измерения АЧХ цифрового телевизионного сигнала, основанный на использовании последовательностей усеч?нных по протяж?нности гауссовских импульсов. Преимуществом данного метода является жесткая локализация каждого импульса в реальном и частотном пространствах.

Внедрение систем цифрового телевидения определяет необходимость совершенствования используемых методов измерений сквозных частотных характеристик и соответствующего оборудования, ранее ориентированных на аналоговое телевидение. В докладе анализируется метод измерения АЧХ телевизионного тракта, основанный на принципе формирования измерительных пачек. Существенное внимание уделено анализу искажений формы испытательных сигналов. Показаны преимущества локализации спектра испытательных импульсов.

В докладе рассмотрены основные характеристики телевизионных тв?рдотельных преобразователей свет сигнал на основе фоточувствительных матриц на приборах с зарядовой связью и на КМОП транзисторах. Показано, что в настоящее время ПЗС технология достигла совершенства. Однако, она не позволяет произвести телевизионные камеры полностью в интегральном исполнении на одном кристалле. Рассмотрены варианты построения фоточувствительных матриц на КМОП. Определена перспектива повсеместного использования датчиков сигнала изображений на основе КМОП технологии.

В данной статье изложены основные способы отображения визуальной информации на экранах дисплеев с матричными электронно-оптическими модуляторами света. Уделено внимание эффектам поляризации света, лежащим в основе технологии построения жидкокристаллических матричных дисплеев. Привед?н принцип построения плазменных панелей.

В настоящее время различные производители представляют на рынке большое количество моделей телевизионных камер, отличающихся параметрами и характеристиками и стоимостью. При этом заявленные производителями параметры камер часто измерены по частным методикам, разработанным самими фирмами-производителями. Поэтому на выполненные на однотипных светочувствительных матрицах в типовом включении камеры с аналогичной оптикой могут быть заявлены существенно различающиеся параметры. В данной статье приведены варианты контроля характеристик камер.

В настоящее время задача обнаружения (селекции) изменений в пространственно-временной и цветовой структуре изображений при телевизионном (ТВ) контроле объектов, является, безусловно, актуальной. Решение данной задачи предложено в данной статье.

В современных телевизионных системах различного назначения, как правило, применяются матричные преобразователи свет-сигнал. Из-за реализации светочувствительным элементом нескольких функций каждая из них выполняется неоптимальным образом. В связи с этим зачастую на изображении можно наблюдать муаровые (нелинейного типа) эффекты, а в телевизионных системах со сжатием спектра данное явление снижает эффективность видеокомпрессии. Указанные эффекты могут быть устранены за счет установки перед светочувствительной матрицей пространственного фильтра с соответствующей характеристикой, взаимной обработкой отсчетов и др. Реализации перечисленных мер может быть осуществлена лишь с уч?том аналитического выражения для пространственной характеристики структуры элементов светочувствительной матрицы, которое проанализировано в данной работе.

Сигнал изображения на выходе современных преобразователей свет-сигнал отличается наличием пространственных искажений, возникающих, в первую очередь, при оптическом проецировании на светочувствительную поверхность преобразователя свет-сигнал. Используемые методы коррекции указанных искажений согласованы с характеристиками зрения. Недостатками таких методов, при использовании в системах цифрового телевидения, является отсутствие прецизионной коррекции мультипликативных искажений антишумовой обработки сигнала. В работе предложен новый метод обработки сигналов изображения, свободный от указанных недостатков, рассмотрено устройство для его реализации.

Сотрудники кафедры создали множество учебных пособий, монографий (включая первый учебник для вузов «Основы телевидения» — 1940 г.), статей, научно-исследовательских работ, НИОКР и других научных публикаций в области цифрового формирования, сжатия спектра, обработки телевизионного сигнала, разработки наземного, кабельного, спутникового цифрового телевизионного вещания, цифровых систем прикладного телевидения различного назначения и соответствующего оборудования. В настоящее время кафедра также ведет активные научно – исследовательские работы в области опознавания объектов, видеоконтроля, реставрации и синтеза сигналов ТВ изображений, преобразования ТВ стандартов, цифровой обработки ТВ сигналов, и сигналов ТВЧ, измерения параметров и характеристик систем цифрового телевидения и др.