Zvezda neaktivnaZvezda neaktivnaZvezda neaktivnaZvezda neaktivnaZvezda neaktivna
 

Digitalizacija je postupak pretvaranja kontinualnog (analognog) signala u niz digita, tj. u niz impulsa koji su električni

ekvivalent digita. Postupkom digitalizacije se kontinualni signal pretvara u diskretni signal, i to po trenutnim (naponskim) vrednostima i po vremenu. Ovaj postupak obavlja se u tri koraka i to:
– odmeravanje;
– kvantizacija;
– kodiranje.


Odmeravanje

Da bi se kontinualni signal pretvorio u diskretni, treba primeniti teoremu o odmeravanju koja kaže da ako funkcija f(t) ima spektar u opsegu učestanosti od 0 do fm, onda je funkcija f(t) u potpunosti definisana njenim trenutnim vrednostima uzetim u ekvidistantnim tačkama na apscisi, tj. ordinatama u intervalu ?tN=tj-ti=1/2fm. Interval ?tN zove se Nikvistov vremenski interval. Na sl. 1. prikazan je princip odmeravanja proizvoljne kontinualne funkcije f(t). Teorema odmeravanja za signale ograničenog opsega i konačne energije može se interpretirati na sličan način kao i u slučaju kontinualne vremenske funkcije. Naime, svaki signal konačne energije i širine opsega fm(Hz) može se u potpunosti da obnovi ukoliko se poznaju njegovi odmerci uzeti u iznosu od 2fm u sekundi.

U postupku diskretizovanja kontinualnog signala po vremenu merimo njegove trenutne vrednosti u tačno definisanim vremenskim intervalima. Rezultat merenja (odmeravanja) je odmerak. Na slici 2. prikazani su koraci digitalizacije jedne aktivne linije luminentnog kontinualnog signala. Vremenski interval između susednih odmeraka naziva se interval odmeravanja "T°" (sl. 2.c). Ako se signal odmerava u jednakim vremenskim intervalima, tj. ako je T°=const, onda kažemo da je odmeravanje uniformno. Recipročna vrednost intervala T° naziva se učestanost odmeravanja, f°=1/T°. Pretpostavimo da obvojnica spektra video-signala (sl. 2.b), ima značajne komponente u konačnom opsegu (f1 ? f ? f2). Tada se spektar odmerenog signala prikazan na slici 2.8.d, sastoji od spektra kontinualnog signala i simetrično u odnosu na učestanost odmeravanja (nf°), od parova "gornjeg" i "donjeg bočnog opsega". Da bi se iz spektra odmerenog signala niskopropusnim filterom izdvojio spektar kontinualnog signala, potrebno je da karakteristika slabljenja niskopropusnog filtera bude slična onoj prikazanoj na slici 2.d, tj. do učestanosti fg filter treba da propušta bez slabljenja, a iznad te učestanosti da oslabi sve spektralne komponente. Ako primenimo Nikvistov uslov za luminentni video signal dobićemo da je teorijski dovoljno odmeravati 10•106 puta u sekundi ako je gornja učestanost 5MHz.

Odnos odmeravanja luminentnog Y, hrominentnih komponenata U i V je 2:1, učestanost odmeravanja hrominentnih komponenata 6,75MHz. Broj odmeraka luminentnog signala, u aktivnom delu televizijske linije, iznosi 720, odnosno 360 odmeraka kod hrominentnog signala.
{mosimage}  
Slika 2. Koraci digitalizacije; a) luminentni signal; b) spektar kontinualnog signala; c) odmeravanje; d) spektar odmerenog signala e) kvantovanje; f) kodovanje;
Kvantizacija

Da bi se kontinualni video signal prilagodio digitalnoj obradi, potrebno je takav signal aproksimirati konačnim brojem diskretnih vrednosti, tj. amplitudno kvantovati. Kvantovanje je postupak koji mora da predhodi kodovanju, jer kvantovanjem neizbrojiv skup trenutnih vrednosti svodimo na izbrojiv (slika 2.e).

Funkcija kvantizera sastoji se u tome, da trenutnu vrednost pobudnog signala, koja u opštem slučaju pripada neizbrojivom skupu tačaka, iz kontinualnog amplitudnog opsega transformiše u najbližu dozvoljenu vrednost iz konačnog diskretnog skupa amplituda. Razlika između dva susedna nivoa kvantovanja (Ui+1-Ui) naziva se interval kvantovanja. Ulazni opseg signala (od -A° do  +A°) u kvantizeru je podeljen na jednake intervale, a broj intervala je q=2 A°/(Ui+1-Ui). Što je ukupni broj intervala manji, greška pri zaokruživanju je veća, odnosno, kvantovanje je grublje.

{mosimage}

Na slici 3. prikazan je raspored kvantizacionih nivoa kod PAL signala. Kvantizacija kompozitnog televizijskog signala vrši se sa 7–10 bita po odmerku, u zavisnosti od oblasti primene. Nivo crnog odgovara kvantizacionom nivou 65. Opseg ispod nivoa 65 ostavljen je za kvantizaciju sinhronizacionih impulsa. Nivo belog nalazi se na kvantizacionom nivou 211. Kvantizacioni nivoi 1 i 255 rezervisani su za kontrolne svrhe, i ne smeju se pojavljivati kao vrednost signala.
Kodiranje

U procesu digitalizovanja video signala kodovanje je završna operacija na predajnoj strani prenosnog sistema, a dekodovanje je polazna operacija pri rekonstrukciji video signala na prijemnoj strani. Iako je osnovna funkcija kodera cifarsko predstavljanje diskretnih vrednosti kontinualnog signala grupom digita, odnosno impulsa, u opštem slučaju pod kodovanjem se podrazumeva transformacija kodova, pri čemu se ulazni digitalni signal pretvara na izlazu kodera u transformisan digitalni signal novih statističkih karakteristika.

Princip kodovanja prikazan je na slici 4. Prema nekoj unapred usvojenoj konvenciji, koja se zapisuje u vidu "kodne liste" ili "kodne tablice", svakom od dozvoljenih nizova s liste ulaznih simbola {Z} = Z1, Z2, ...Zm, dodeljuje se jedan određeni niz simbola sa izlazne liste {X} = X1, X2, ...Xm. Ovo je sasvim opšti model kodovanja koji obuhvata sve vrste kodova.


{mosimage} Obrada binarno kodovanog signala realizuje se jednostavnim elektronskim logičkim kolima, kojima se efikasno definišu dva amplitudna stanja. Cifre 0 i 1 binarnog numeričkog sistema mogu se predstaviti sa dva nivoa električnog signala, npr. 0 i 5V. Binarni brojevi se fizički predstavljanu električnim impulsima i zato se postupak naziva impulsno kodovana modulacija (sl. 2.f) ili PCM (engl. Pulse Code Modulation).