ГОСТ Р 53535-2009 Цифровое телевидение высокой четкости. Аналоговое и цифровое представление сигналов. Цифровые интерфейсы. Технические требования

ГОСТ Р 53535-2009

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ. АНАЛОГОВОЕ И ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ. ЦИФРОВЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

Технические требования

Digital high-definition television. Analog and digital representations of signals. Digital interfaces. Technical requirements

ОКС 33.170

Дата введения 2010-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Научно-исследовательский институт телевидения" (ФГУП "НИИТ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 797-ст

4 В настоящем стандарте реализованы положения рекомендаций Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI)*: ETS 300 814 (1998-03), EN 50083-9 (1997-09), стандарта Американского национального института по стандартизации ANSI и Общества инженеров кино и телевидения SMPTE: ANSI/SMPTE 305.2M, стандарта Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): IEEE 1394-1995, технического документа EBU-TECH 3299

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2020 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт определяет структуру телевизионных сигналов цифровой системы телевидения высокой четкости в аналоговом и цифровом представлении, параметры цифрового телевизионного сигнала, основные требования к интерфейсам для цифрового телевидения высокой четкости.

В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международных стандартов и документов [1]-[6].

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на систему цифрового телевидения высокой четкости и определяет:

- структуру телевизионных сигналов цифровой системы телевидения высокой четкости в аналоговом и цифровом представлении;

- параметры цифрового телевизионного сигнала;

- основные технические требования к интерфейсам для цифрового телевидения высокой четкости.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 52210 Телевидение вещательное цифровое. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 52210.

3.2 В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:

КАС - конец цифровой активной строки;

МЗБ - младший значащий бит;

НАС - начало цифровой активной строки;

СЗБ - старший значащий бит;

ТВЧ - телевидение высокой четкости;

ЦТС - цифровой телевизионный сигнал без сжатия цифрового потока;

ЦТВЧ - цифровая система телевидения высокой четкости.

3.3 Системой телевидения высокой четкости (ТВЧ) называется телевизионная система, параметры которой выбраны исходя из расстояния наблюдения, равного трем высотам наблюдаемого изображения.

Цифровой системой телевидения высокой четкости (ЦТВЧ) называется телевизионная система высокой четкости, которая для передачи изображений использует цифровое представление телевизионного сигнала.

4 Основные номинальные параметры источника цифровых сигналов системы телевидения высокой четкости

Номинальные параметры разложения изображения в тракте источника цифровых сигналов системы ТВЧ должны соответствовать приведенным в таблице 1 [4].

_______________

Допускается использование параметров разложения, приведенных в [1], для частот кадров 50 и 25 Гц. Активный формат кадра изображения для всех источников цифрового телевизионного сигнала широкоформатного телевидения высокой четкости должен быть равен 1920х1080 при формате элемента изображения 1:1.

Таблица 1 - Параметры разложения изображения

5 Аналоговое представление телевизионного сигнала

5.1 Структура компонентных сигналов , , , и , на временном интервале строки согласно [1] представлена на рисунке 1.

а) - для сигналов , , , ; б) - для сигналов ,

Рисунок 1 - Структура компонентных сигналов на интервале строки

Уровни указаны в милливольтах при сопротивлении нагрузки 75 Ом. Сигналы синхронизации должны присутствовать в яркостном сигнале и цветоразностных и компонентных сигналах.

Уровни сигналов в аналоговом представлении при сопротивлении нагрузки 75 Ом приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Уровни сигналов в аналоговом представлении при сопротивлении нагрузки 75 Ом

5.2 Структура сигнала синхронизации на временном интервале гашения строки представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структура сигнала синхронизации на интервале гашения строки

Временные интервалы структуры сигнала синхронизации на интервале гашения строки приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Длительность временных интервалов на интервале гашения строки

5.3 Структура сигнала синхронизации на интервале гашения поля и кадра показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структура синхросигнала на интервале гашения поля

6 Цифровое представление телевизионного сигнала

Параметры цифрового телевизионного сигнала в соответствии с [5] приведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Уровни при квантовании сигналов

Основные параметры цифрового представления сигналов приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные параметры цифрового представления сигналов

Соответствие аналогового и цифрового телевизионных сигналов на временном интервале строки приведено на рисунке 4.

Числовые значения буквенных обозначений a-m, приведенные на рисунке 4, представлены в разделе 7, таблице 6.

Соответствие аналогового и цифрового телевизионных сигналов на временном интервале кадра приведено на рисунках 5, 6.

Числовые значения буквенных обозначений , приведенные на рисунках 5, 6, представлены в разделе 7, таблицах 7 и 8.

Рисунок 4 - Формат данных и соответствие синхронизации видеосигнала аналоговому сигналу на временном интервале строки

Рисунок 5 - Эталонные коды синхронизации видеосигнала КАС и НАС на интервале времени передачи кадра для систем с чересстрочным разложением и с передачей сегментированных кадров

Рисунок 6 - Эталонные коды синхронизации видеосигнала КАС и НАС на интервале времени передачи кадра для систем с построчным разложением

7 Цифровые интерфейсы

7.1 Общие требования

Основные временные параметры цифровой строки представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Спецификация временных параметров строки

Временные параметры цифрового кадра приведены в таблице 7 для чересстрочного разложения и в таблице 8 для построчного разложения.

Таблица 7 - Спецификация временных параметров поля/сегмента для систем с чересстрочным разложением и с передачей сегментированных кадров

Таблица 8 - Спецификация временных параметров кадра для систем с построчной разверткой

Распределение битов в эталонных кодах синхронизации видеосигнала и защитные биты для КАС и НАС представлены в таблицах 9 и 10, коррекция ошибок с использованием защитных битов - в таблице 11.

Таблица 9 - Распределение битов в эталонных кодах синхронизации видеосигнала

Таблица 10 - Защитные биты для конца активной цифровой строки (КАС) и начала активной цифровой строки (НАС)

Таблица 11 - Коррекция ошибок с использованием защитных битов

7.2 Служебные данные

Служебные данные передают в виде пакетов. Они вводятся в интервал гашения цифрового интерфейса в соответствии с [2] и [3].

Скорости цифрового потока служебных данных соответствуют частотам дискретизации сигналов яркости, приведенным в таблице 1.

Пакеты служебных данных могут быть переданы в каждом из , , каналах. Интервал гашения по строке между окончанием КАС и началом НАС используют для передачи служебных пакетов служебных данных. Сразу после сигнала КАС передают номер строки.

Во время интервала гашения поля при чересстрочном разложении и интервала гашения кадра при построчном разложении между окончанием НАС и началом КАС пакеты служебных данных передают при построчной развертке: с 7-й по 41-ю строку включительно, при чересстрочной развертке с 7-й по 20-ю строку включительно, а также во время строк с 632-й по 646-ю включительно. Они могут быть переданы на строках за пределами вертикальных границ изображения, указанных выше, не используемых для передачи сигналов гашения полей или кадров, которые могут быть представлены в аналоговой области прямым цифроаналоговым преобразованием.

Слова данных в интервалах гашения, которые не используют для передачи слов КАС и НАС или служебных данных, заполняют словами, соответствующими следующим уровням гашения, различаемыми внутри мультиплексированных данных:

- 16,00 для (или , , );

- 128,00 для .

_______________

Шкала квантования при 8 разрядах квантования использует уровни, обозначаемые от 0 до 255 с шагом, равным 1, а при 10 разрядах квантования уровни, обозначаемые от 0,00 до 255,75 с шагом, равным 0,25. В случае представления в 10-битовой системе слова с 8 разрядами квантования к нему добавляют два нулевых младших бита.

8 Технические требования к цифровым интерфейсам

8.1 Параллельный интерфейс

8.1.1 Характеристики параллельного цифрового интерфейса

Технические требования к параллельным цифровым интерфейсам определяются требованиями [3].

Для параллельной передачи сигналов яркости и мультиплексированных во времени компонентных цветоразностных сигналов используют двадцать пар проводников в соответствии с [3]. Тридцать пар проводников используют для раздельной передачи потока , , (или , , ) со служебным каналом для передачи данных.

Сигнал синхронизации с частотами 148,5 МГц для параметров разложения 1250/50/1:1 и 74,25 МГц для параметров разложения 1250/50/2:1 передают по экранированной паре.

Данные передают кодом без возврата к нулю в реальном масштабе времени. Форма сигнала синхронизации и соотношения параметров синхронизации и данных приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 - Соотношения параметров синхронизации сигнала и данных

Общая схема соединения источника сигналов, линии передачи и приемника сигналов представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Соединение источника сигналов и приемника сигналов

Основные электрические характеристики источника сигналов представлены в таблице 12. Основные электрические характеристики приемника сигналов представлены в таблице 13. Допуски на электрические характеристики нормируются глазковой диаграммой, приведенной на рисунке 9.

Таблица 12 - Характеристики источника сигналов

Таблица 13 - Характеристики приемника сигналов

Примечание - Ширина окна глазковой диаграммы, в пределах которого данные должны быть правильно детектированы, включает фазовое дрожание сигнала тактовой частоты ±0,4, синхронизацию данных ±0,075 и скос за счет распространения в проводящих парах ±0,18. ; 100 мВ.

Рисунок 9 - Идеализированная глазковая диаграмма, соответствующая минимальному уровню входного сигнала

8.1.2 Механические характеристики физического соединителя параллельного интерфейса

В параллельном интерфейсе используют многоконтактные разъемы. Разъемы крепят двумя винтами на кабельном разъеме и двумя резьбовыми болтами к оборудованию. В кабельных разъемах применены штыревые контакты, а в разъемах на оборудовании - гнездовые контакты. И разъемы, и кабели обязательно экранируют. Кабельные физические соединители (разъемы) параллельного интерфейса имеют штыревые контакты на кабельной стороне разъема и гнездовые контакты на оборудовании. Число контактов в разъеме равно 93. Расположение контактов показано в таблицах 14 и 15 и на рисунках 10, 11. На рисунке 12 представлен корпус разъема параллельного интерфейса.

Таблица 14 - Распределение контактов разъема

Может быть использован многоканальный кабель двух типов - с 21 или с 31 каналами в зависимости от набора передаваемых сигналов (см. таблицу 15). Кабель состоит из витых пар с отдельным экранированием каждой пары. Он также имеет общий экран. Номинальное характеристическое сопротивление каждой витой пары составляет 110 Ом. Кабель должен иметь такие характеристики, которые соответствовали бы условиям глазковой диаграммы, показанной на рисунке 9, при длине кабеля до 20 м для систем, использующих тактовую частоту синхронизации 74,25 МГц (74,25/1,001 МГц), и длине кабеля до 14 м для систем, использующих тактовую частоту синхронизации 148,5 МГц (148,5/1,001 МГц).

Таблица 15 - Передаваемый сигнал и расположение строк в сигнале

Рисунок 10 - 93-й контактный разъем (вилка)

Рисунок 11 - 93-й контактный разъем (розетка)

Примечание 1 - Проекция винта за пределами вилки.

Примечание 2 - Внешний диаметр: от 17,5 до 19,3 и от 21,1 до 23,3.

Рисунок 12 - 93-й контактный разъем (корпус)

8.2 Последовательный интерфейс

8.2.1 Характеристики последовательного цифрового интерфейса

Технические требования к последовательным цифровым интерфейсам определяются требованиями [2] и [6].

В последовательном цифровом интерфейсе цифровой поток включает в себя видеоданные, коды синхронизации, коды обнаружения ошибки, служебные данные о номере строки. Данные представлены в виде 10-разрядных слов. Видеоданные несут информацию о сигналах , , .

Коды синхронизации передают сигналами НАС и КАС.

Данные о номере строки состоят из двух слов, указывающих номер строки. Распределение битов в данных о номере строки показано в таблице 16. Данные о номере строки должны располагаться непосредственно после КАС.

Таблица 16 - Распределение битов в данных о номере строки

Коды обнаружения ошибок представляют собой циклические коды проверки, которые используют для обнаружения ошибок в активной цифровой строке, КАС и данных о номере строки. Коды состоят из двух слов. В целях их генерации используют следующее уравнение:

. (1)

Начальное значение кода устанавливают равным нулю. Первое слово активной цифровой строки определяет начало цикла работы, окончание цикла определяют на слове данных о номере строки.

Вычисляют два кода обнаружения ошибки: один - для данных сигнала яркости (YCR) и другой - для данных цветоразностных сигналов (CCR). Распределение битов в кодах обнаружения ошибки показано в таблице 17. Коды обнаружения ошибки должны быть расположены непосредственно после данных о номере строки.

Таблица 17 - Распределение битов в кодах обнаружения ошибки

Слова данных гашения, встречающиеся в течение цифровых интервалов гашения, которые не используют для КАС, НАС, данных о номере строки, кодов обнаружения ошибки и служебных данных, должны быть заполнены 10-битовыми словами, соответствующими следующим уровням квантования:

- 16,00 - для данных ;

- 128,00 - для .

Два параллельных потока данных передают по одному каналу в последовательной форме после того, как выполнены мультиплексирование слов, преобразование из параллельной формы в последовательную и скремблирование.

Два параллельных потока мультиплексируют слово за словом и объединяют в один 10-битовый поток в следующем порядке: , , , , , , , (см. рисунок 13).

Цифровое контрольное поле последовательного сигнала

YD0 - YD1919 - цифровые данные сигнала яркости ;

CBD0 - CBD959 - цифровые данные цветоразностного сигнала яркости ;

CRD0 - CRD959 - цифровые данные цветоразностного сигнала яркости ;

YA0 - YA267 - служебные данные или данные гашения в потоке ;

CA0 - СА267 - служебные данные или данные гашения в потоке

Рисунок 13, лист 1 - Поток данных в цифровом контрольном поле последовательного сигнала

Рисунок 13, лист 2

МЗБ каждого 10-битового слова в параллельном потоке мультиплексированных слов в последовательном формате должен передаваться первым.

Таблица 18 - Спецификация синхронизации потока данных

Канальное кодирование использует инвертированный код без возврата к нулю.

Последовательный поток данных должен быть скремблирован с применением следующего уравнения полиномиального генератора:

. (2)

Скремблирование производят в соответствии с генераторным полиномом ; генераторный полином применяют для преобразования кода без возврата к нулю в инвертированный код без возврата к нулю.

Входной сигнал скремблера должен быть логически позитивным. Высокое напряжение соответствует единице данных, а низкое - нулю данных.

В таблице 19 определены тактовые частоты для последовательного сигнала, которые в 20 раз превышают тактовую частоту для параллельного сигнала, значение которой приведено в таблице 18.

Таблица 19 - Тактовая частота для последовательного сигнала

Приложение А
(рекомендуемое)

Требования к характеристикам фильтрации сигналов

Рисунок А.1 - Характеристики фильтров низких частот для сигналов

Рисунок А.2 - Характеристики фильтров низких частот для сигналов и

Библиография

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2020