Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Дискретизация и квантование






Большинство проблем в развитии мультимедийных систем связаны с эффектами дискретизации и квантования аналоговых сигналов при их преобразовании в цифровую форму. На рис. 1.1 показаны процессы дискретизации по времени и квантования по уровню для трех- и четырехразрядного квантования.

Рисунок 1.1 – Дискретизация и квантование сигнала для трех (а)

и четырех (б) разрядов

Дискретизация по времени связана с самим принципом работы цифрового процессора. Каждая операция процессора требует определенного кванта времени, в течение которого другие операции выполняться не могут, а процессор не имеет информации об изменении входного аналогового сигнала.

Квантование по уровню – сопоставление каждому значению сигнала цифрового кода – оцифровка. Зависит от разрядности шины передачи данных.

Если шина имеет N разрядов, то количество уровней равно 2 в степени N.

Чем выше скорость работы процессора и больше разрядность шины, тем меньше погрешности дискретизации и квантования, однако при этом возрастает и объем цифровых данных, подлежащих хранению и обработке.

Например, один кадр изображения размером 1024 х 1024 пикселей и глубиной цвета 32 бита (4 байта) потребует 4 Мб памяти.

Операция дискретизации и квантования выполняется специальным устройством – аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Для синтеза аналогового сигнала из цифрового выполняется обратная операция – цифро-аналоговое преобразование с помощью соответствующего преобразователя (ЦАП).

Теоретические основы в этой области были получены независимо В.А.Котельниковым и К.Шенноном (теорема Котельникова-Шеннона), откуда следует, что для высококачественного воспроизведения необходимо, чтобы частота дискретизации сигнала была по крайней мере в два раза выше частоты самого сигнала.

Например, для воспроизведения звука частотой 20 кГц частота дискретизация выбирается порядка 40 кГц (точнее 44.1 кГц).

Для мультимедийных видеосигналов кроме проблем дискретизации и квантования возникают проблемы обеспечения необходимой скорости вывода информации на экран. Например, для вывода информации со скоростью 30 кадров в секунду для рассмотренного выше кадра 1024 х 1024 х 32 бита, необходимо обеспечить скорость обработки и вывода данных не менее 120 Мб/сек.

Обеспечение такой скорости обработки и отображения цифровых данных возможно только с помощью специализированных комплексов технических и программных средств на базе высокопроизводительных процессоров и шин передачи данных, а также быстродействующих алгоритмов обработки цифровых сигналов.

Выводы:

Главная проблема: мультимедийные системы не только «событийно-ориентиованны», но и «время-ориентированны», т.е. жестко привязаны к реальности и синхронизму событий – частоте кадров, скорости звука, синхронизации с анимацией, синхронизации воспроизведения и синхронизации доступа.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.