2- amaliy mashg‘ulot: Tasvir signallarini kvantlash

2- amaliy mashg‘ulot: Tasvir signallarini kvantlash

Ishdan maqsad: Televizion tasvir signallarini raqamli holatga o‘tkazilish jarayonining birinchi bosqichi – kvantlash jarayonining matematik asoslarini o‘rganish.


Masalaning qo‘yilishi: kvantlash qadamini belgilash tartibi va kvantlash shovqinini paydo bo‘lish sabablarini tadqiq qilish.


Qisqacha nazariy ma’lumot. Videoma’lumotlarni raqamli holatga o‘tkazishda ularni qayta ishlash jarayonining birinchi bosqichi sath bo‘yicha kvantlash deyiladi. Bu jarayon bir o‘lchamli va ko‘p o‘lchamli signallar uchun ham bir xil bosqichda amalga oshiriladi.
Kvantlash jarayoni sifatida signalning dinamik diapazonining yakunlovchi diskret darajalarga bo‘linishiga aytiladi. Sath bo‘yicha kvantlash jarayoni ortiqcha ma’lumotlarni olib tashlash jarayonini namoyon qiladi. Uning qo‘llanilishida nafaqat texnologik jihatlar balki ba’zi bir psixofiziologik sabablar ham inobatga olinadi. Bular:

1. 
   videoma’lumotni uzatish yoki qayta ishlash paytida uning tarkibida shovqinlarning borligi uning parametrlariga ta’sir qiladi;
   
2. 
   videosignallarda ruxsat etilgan darajali uzluksiz holatlarda qo‘llanishi ortiqcha ma’lumotlarni bartaraf etadi lekin kvantlanish shovqinini hosil qiladi.
   
3. 
   videoma’lumot qabul qiluvchisi chegaralgan yorug‘lik miqdori va ranglilik darajasini sezish qobiliyatiga egaligi.
   

Ishni bajarish uchun namuna

Videoma’lumotlarni sath bo‘yicha kvantlanishi signalni fazo va vaqt parametrlarini hisobga olgan holda amalga oshiriladi.

Kvantlanish darajasini belgilash asosan uzatilayotgan raqamli signal tezligiga qo‘yiladigan talablarni belgilashda yuqori o‘ringa ko‘tariladi.



Е_chiq

Е_kir

5.1- rasm Kvantlanish xarakteristikasi.

Uzluksiz kiruvchi kattaliklarni sath bo‘yicha kvantlanishi tekis yoki notekis taqsimlangan Ai, i darajadagi kvantlanish xarakteristikalari bilan belgilanadi. Bir o‘lchamli signalning kvantlanish xarakteristikasi 5.1- rasmda keltirilgan.

Kvantlash darajalarining qo‘shni kvadratlari orasidagi masofa kvantlash qadami deyiladi, chegaralar orasidagi masofa esa kvantlanish xarakteristikasi deyiladi. Ya’ni kvantlanish darajasi eng yaqin intervalga yaxlitlanadi. Kiruvchi unipolyar signal xarakteristikasini quyidagicha yozish mumkin:
, (5.1)
bu yerda E_kir, E_chiq – kiruvchi va chiquvchi signallar; A_i (i = 1, 2, 3, …, n) – kiruvchi signalning kvantlanish qadamlari; i – kiruvchi signal kvantlanish chegaralari; 1{*} – quyidagi shart bajariluvchi “bir” funksiya:
.
Xuddi shu tarzda bipolyar signal kvantlanish xarakteristikasini ham yozish mumkin:
, (5.2)
Kvantlanish sath va chegaralarining notekis taqsimlanishida (5.2) ifoda quyidagicha ko‘rinish oldadi:
, (5.3), t.k. Ai = A = const, a i = i.
Kiruvchi signal kvantlanish chegarasi va chiquvchi signal kvantlanish darajalari maksimumlarda quyidagi tengliklar yordamida aniqlanadi:
, , (5.4)
bu yerda 2n – bipolyar signal kvantlanish darajalarining umumiy soni.

Kvantlanish xarakteristikasi o‘z o‘rnida amplituda xarakteristikasining bir turi ham hisoblanadi E_chiq = F(E_kir). Kvantlanish xarakteristkasidan tashqari kvantlanish jarayonida qo‘llaniladigan kuchaytirish koefffitsienti tushunchasi ham mavjud. Bu kattalik quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:

, (5.5)

Kirish

5.2- rasm. Kvantlanish jarayonidagi kuchaytirish xarakteristikalari.
(5.3) formulani (5.5) ifodaga qo‘yib quyidagicha qilib yozib olish mumkin:
, (5.6)
holatida kvantlanish teng taqsimlanadigan bo‘lsa E_chiq = F(E_kir) xarakteristikasi chiziqli ko‘rinish oladi, holatining notekis taqsimlanish holatida esa nochiziqli ko‘rinishga o‘tadi.
Kvantlanish xarakteristikasi va kuchaytirish koeffitsientlari orasidagi bog‘liqlik bu – elektr zanjirlar liniyasidagi faza va vaqt xarakteristikalari orasidagi bog‘liqlik teoremasini eslatadi.


Kvantlanish shovqini
Signalni kvantlanish darajasi va chegaralarini yakuniy holatga keltirgach, qayta tiklanuvchi tasvirda kanal shovqinlari ta’sirida nochiziqli buzilishlar xarakteriga ega bo‘lgan kvantlanish shovqini hosil bo‘ladi. Ushbu shovqin darajasi kiruvchi signal fazoviy va vaqt parametrlariga uzviy bog‘liq. Masalan, shovqinning yuqori bosqichlarida yorug‘lik signallari sakrashlar kabi o‘zgaradi va ortiqcha konturlar paydo bo‘lishiga olib keladi.
Kvantlanish shovqinini ma’lum chegaraldarda o‘zgartirish mumkin. Ushbu shovqin darajasini pasaytirish uchun quyidagi bosqichlardan foydalaniladi:

1. 
   iloji boricha kvantlash qadamini ko‘proq qilib tanlash K = K_max;
   
2. 
   ushbu qadamlarni o‘zgaruvchanligini ta’minlash K = const;
   
3. 
   qayta ishlanayotgan signal statistik xarakteristikalarini mos qayta ishlash texnologiyasi yordamida qo‘llash;
   
4. 
   qo‘shimcha yordamchi signallardan (taxminiy, determinlangan yoki ularning aralashmasi) foydalanib shovqin so‘ndiruvchi maska signallarini qo‘llash;
   
5. 
   TV texnikada – mos chastota diskretizatsiyasini mos TV satr yoyish va tashuvchi signallar chastotalaridan foydalanish.
   

, (5.6) f_r.tash - signali garmonikasi.
Nazorat savollari

1. 
   Videoma’lumotlarni raqamli holatga o‘tkazishda ularni qayta ishlash jarayonining birinchi bosqichi qanday bosqich deyiladi?
   
2. 
   Kvantlash jarayoni deb qanday jarayonga aytiladi?
   
3. 
   Kvantlash qadami deb qanday kattalikka aytiladi?
   
4. 
   Kvantlangan signal ma’lum bir chegarada yaxlitlanadi. Shu chegara qanday nomlanadi?
   
5. 
   Kvantlanish shovqini nima va u nima sababdan paydo bo‘ladi?
   
6. 
   Kvantlanish shovqinini bartaraf qilish uchun qanday ishlar amalga oshiriladi?