: архив : архив журнала "625" : 1996 : #7

Цифровые транскодеры по-жуковски
Леонид Чирков

Фирма ИТМ из подмосковного Жуковского - предприятие небольшое, но известное. Список выпускаемых фирмой изделий насчитывает всего две позиции, причем руководители ИТМ последнюю пятилетку пытались вдвое сократить этот список. Но заказчики вновь и вновь спасают "приговоренный" видеомаркер. Повторяются, но в техническом плане, известные литературные истории* когда убиенные авторами Шерлок Холмс и Остап Бен-дер воскресали стараниями читателей. Этот пример говорит о популярности прибора, казалось устаревшего, но нужного, поэтому выпуск видеомаркера и его совершенствование в соответствии с последними новшествами мировой электроники продолжаются.

В предлагаемой заметке хочу рассказать о законной гордости ИТМовцев: двунаправленном транскодере PAL/SECAM - XDR-3000. Не так много у нас выпускается электронных устройств высокого уровня сложности, которые не просто приближаются, а соответствуют лучшим мировым образцам. Это уже самодостаточный повод для разговора. Но стоит упомянуть и о других важных достоинствах транскодера ИТМ. Известно, насколько "своеобразным" может быть сигнал, с которым имеют дело российские вещатели. Прибор, о котором идет речь, полностью притерт к нашей "особой стати". Притерт он и по цене, она не кусается даже по скромным финансовым меркам большинства потенциальных покупателей ИТМ.

"С глаз долой - из сердца вон" - это очень точное определение совкового обслуживания - гарантийного, послегарантийного - не важно. Оно "имеет место быть" и сейчас. Вот почему любые примеры цивилизованного обслуживания все еще актуальны. На ИТМ этому уделяют самое серьезное внимание, что заслуживает соответствующей оценки. Гарантия - так мы привыкли - это полная предоплата будущих неприятностей в виде "гарантированных" ремонтных работ, вызванных низкой надежностью изделия. По меркам цивилизованным, гарантия - это свидетельство безотказной, на определенный срок, работы. ИТМ дает годовую гарантию бесперебойной работы. Но это не значит, что через год надо ждать неприятностей. До сих пор по транскодерам ИТМ не было ни одного возврата. Но специалисты фирмы знают, что систему диагностирования надо совершенствовать - иначе неприятности не заставят себя ждать. Поэтому была разработана специальная программа самодиагностирования. Свое эта программа отрабатывает на этапе отладки прибора. Однако, при необходимости возможно и дистанционное диагностирование "по телефону". Это еще одна приятная особенность XDR-3000 и фирмы, его создавшей.

В транскодере применена лучшая зарубежная компонентная база. В качестве цифровых сигнальных процессоров, например, используются процессоры фирмы IТТ Intermetall - в настоящее время это самый авторитетный разработчик и производитель сигнальных процессоров для телевидения и мультимеиа. Разработчики XDR-3000 не пошли по привычному пути копиистов и очень много труда и идей вложили в детали схемных, конструкторских и технологических решений, но особенно много оригинальных решений можно найти в программном обеспечении.

Многое сделано и в плане электромагнитной совместимости. Защиту от внешних помех и собственных излучающих узлов обеспечивает не только оригинальный металлический корпус, но и элементы внутреннего экранирования отдельных печатных плат и даже микросхем.

Принципиальным был отказ от аналоговых методов обработки сигналов. По точности декодирования и матрицирования, разделения компонент яркости и цветности и их совмещения во времени и многому другому все преимущества у цифровых методов. Можно упомянуть и "мелочь": цифровые алгоритмы не требуют, вообще, подстройки в процессе эксплуатации и, если нуждаются в настроечных элементах, то минимально. А вот настройка аналоговой аппаратуры и соответствующих транскодеров - очень утомительное и трудоемкое дело, при этом установочные параметры постоянно "уходят". Пока транскодер XDR-3000 еще нельзя считать полностью цифровым, поскольку аналоговыми остаются кодеры PAL и SECAM. Все остальные операции: декодирование, обработка сигналов яркости и цветности, дематрицирование выполняются цифровыми средствами. Однако уже ведутся и, вероятно, скоро завершатся работы по устранению последнего аналогового звена.

С задачей декодирования, а именно, разделения полного телевизионного сигнала на яр-костную и цветоразностные компоненты и отделения сигналов звукового сопровождения, казалось бы, легко справляется обычный цветной телевизор. Но дело в том, что в процессе кодирования и формирования композитного сигнала цветоразностные и яркостный сигналы подвергаются частотному ограничению (фильтрации), ведущему к потере части информации. Перекодирование без специальной обработки сигнала, позволяющей восстановить утраченную информацию, неприменимо в вещательных трактах. По тому, насколько точно и полно восстанавливается визуальная информация или, как еще говорят, по прозрачности транскодера можно судить о его уровне.

Об использованном в XDR-3000 уровне обработки сигналов говорят следующие данные. Частота дискретизации сигнала 20,250 МГц. Квантование входного полного и компонентного видео по уровням сигналов - 8 бит, в операциях улучшения сигналов яркости и цветности применено квантование на 9 и 10 бит, при котором сохраняется требуемая точность обсчета операций.

Жидкокристаллический индикатор транскодера и функциональная шестикнопочная клавиатура обеспечивают оперативное управление режимами работы и программирование энергонезависимой памяти микроконтроллера. Последнее важно, поскольку именно здесь хранятся значения яркости, контрастности, цветовой насыщенности и других параметров. XDR-3000 имеет два входа композитного сигнала (PAL или SECAM) и один компоентный (S-VHS). На выходе формируются одновременно компонентные и композитные сигналы двух систем: PAL и SECAM.

От алгоритмов обработки сигналов яркости и цветности во многом зависит выходное качество. В канале яркости применен адаптивный алгоритм, нелинейный по амплитуде и динамически зависящий от формы сигнала. Такая обработка позволяет маскировать шумы, обычно очень заметные на темных деталях, и оставить неизменными светлые фрагменты. При разделении яркость/цветность теряются мелкие детали. Для их восстановления сигнал яркости подвергается адаптивной фильтрации. Передаточная характеристика фильтра зависит от частоты и энергии высокочастотных составляющих. Параметры обработки оптимизируются отдельно по системам PAL и SECAM.

При обработке сигналов цветности выполняется линейная интерполяция, позволяющая перейти от формата 4:2:2 (частота выборок сигналов цветности 10,125 МГц) к формату 4:4:4 (частота выборок 20,250 Мгц), а также подчеркивания цветовых переходов. Предусмотрена и цветокоррекция транскодируемого сигнала в пространстве RGB, осуществляемая раздельной регулировкой размахов сигналов цветности.

В аналоговых кодерах PAL и SECAM применены микросхемы фирмы Philips. Частоты поднесущих формируются кварцевыми генераторами. Надежной и стабильной работе этих кодеров способствует минимальное число подстроечных элементов.

Панель управления аналоговых транскодеров содержит более десятка регуляторов, шкал и индикаторов. Микроконтроллер в цифровом транскодере позволяет отказаться от столь насыщенной панели и полностью видоизменить процессы подготовки к работе, поддержки и контроля установленных параметров - словом, всю стратегию управления. Оперативная информация выводится на относительно небольшой жидкокристаллический дисплей. Дружественный интерфейс пользователя - это определение, уже ставшее расхожим, применительно к транскодеру XDR-3000 очень точно отражает одно из несомненных достоинств прибора. Небольшие размеры и малая масса, прекрасный дизайн - все это подчеркивает единство технических и эстетических решений, достигнутое на очень высоком уровне. Добавлю: этот транскодер - весьма умная машина, способная точно и быстро выполнить все необходимые вычисления и представить оператору уже полностью обработанные данные в наиболее наглядной форме. Оператор, естественно, освобожден от рутинной работы, а вся система "защищена от дурака".

Цифровой транскодер фирмы ИТМ сразу же и заслуженно стал популярным, рыночная потребность в нем еще долго будет оставаться устойчиво высокой. Тем не менее, ИТМ постоянно шлифует прибор. Последние его модификации отличаются в некоторых деталях от первых версий. Устранение последнего аналогового звена - кодера PAL/SECAM -только подчеркнет стремление ИТМ к движению от хорошего к совершенному.