Аналог сигнални рақамли шаклга ўтказиш жараёни

Аналог сигналга нафақат узлуксиз сигнал, балки ахборот импульснинг кенглиги ёки торайишига боғлиқ модуляцияланган ШИМ (широтно-импульсная модуляция – ШИМ) ёки дастлабки ҳолати вақтга(фазага) боғлиқ бўлган ФИМ (фаза-импульс модуляция) сигналлари ҳам қўшимча бўлиши мумкин ва улар 2.2-расмда келтирилган.

Инсон ахборотни фақат аналог кўринишда қабул қилиши мумкин бўлганлиги учун қабул томонида тескари алмштириш амалга оширилади, яъни рақамли сигнал аналог сигналга ўзгартирилади.Ушбу мақсадда аналог сигнални тиклаш учун юқори частотаси қиймати F_max бўлган идеал паст частотали фильтрдан (ПЧФ) ўтказилади ва бу операция интерполяция дейилади.
Инсон ахборотни фақат аналог кўринишда қабул қилиши мумкин бўлганлиги учун қабул томонида тескари алмштириш амалга оширилади, яъни рақамли сигнал аналог сигналга ўзгартирилади.Ушбу мақсадда аналог сигнални тиклаш учун юқори частотаси қиймати F_max бўлган идеал паст частотали фильтрдан (ПЧФ) ўтказилади ва бу операция интерполяция дейилади.
Телевидениеда кўпроқ частотаси ўзгармас (бир хил) дискретизация қўлланилади ва бу ёйиш (развертка) частотасига боғлиқ ёки боғлиқ бўлмаслиги бўлиши мумкин .Агар дискретлаш ва ёйиш частоталари битта такт генераторидан шакллантирилса, унда улар орасидаги боғланиш кучли бўлади. Бу ҳолатда ҳар бир сатрдаги саноқлар сони бир хил бўлади ва саноқлар орасидаги масофа хам бир хил бўлади. Бу холатда тасвирда ўзгармас (аниқ) ортогонал дискретизация тузилмаси мавжуд бўлади ва саноқлар тўғри тўртбурчакли панжаранинг тугунларида жойлашади (2.4.а –расм). Ушбу усул ҳозирги вақтда рақамли телевидениеда студия жиҳозларида кенг тарқалган.
Аналог сигнални рақамли шаклга ўтказиш жараёни

Содда ва нисбатан арзон қурилмаларда, масалан маиший телевизион тюнерларда, дискретлаш частотаси алоҳида генератор билан шакллантирилади ва у телевизион сигнални ёйиш частотаси билан боғлиқ эмас. Бу холатда қўшни сатрларда турли координатали хилма хил сонли дискретлаш саноқлари шакллантирилади. Бунда кадрдаги саноқларни дискретлаш тузилмаси юк

оридаги расмда келтирилган каби бўлиши мумкин
Дискретлашдан сўнг квантлаш жараёни ёки саноқнинг қийматини (сатҳини) тегишли аниқликда ўлчаш жараёни бошланади. Мисол учун, кўча температурасини ўлчашда аниқлик плюс-минус бир градус бўлиши унчалик катта аҳамиятга эга эмас, аммо инсон тана ҳароратини ўлчашда 0,1 градусгача аниқлик талаб этилади. Худди шу каби телевидениеда нечта ёруғлик сатҳини узатишни аниқлаш талаб этилади, яъни квантлаш сатҳининг сонини аниқлашни. Чунки квантлаш сатҳининг сони тасвирнинг сифатига боғлиқ. Шундай қилиб, квантлаш ҳам дискретлашдир фақат вақт бўйича эмас балки сатҳ бўйича амалга оширишдир (2.3, в -расм). Квантлаш сатҳлари оралиғи квантлашнинг қадами дейилади. Сатҳ сон қиймати сифатида энг яқин юқори ёки пастки қиймат қабул қилинади. Шунинг учун квантлашда аналог сигналнинг ҳақиқий қиймати ва унга яқинлашган квантланган сатҳ ўртасидаги фарқ квантлаш хатолиги ёки шовқини дейилади (2.5.-расм). Квантлашнинг қуйи қисми-квантлаш бўсағаси деб ном олган.
2.5-расмда ёруғлик аста –секин ўзгаргандаги тасвирнинг ҳолати ва уни квантлаш натижасидаги бузилишлар (шовқин қиймати) келтирилган.
Шундай қилиб квантланган сигнал,дастлабки аналог сигналдан фарқли, фақат бутун сон қийматига эга бўлган кетма-кетликдир. Бу ўз навбатида ҳар бир дискретлаш интервалида (вақт оралиғида), квантлаш сатҳининг қиймати каби кўришда бўлишини белгилайди ва сатҳ қийматлари маълум белги ёки символлар комбинацияси бўлишини таъминлайди.
Тузилмавий қоидалар асосида маълумотларни шаклланган белгилар ёки символлар орқали ифодалаш код деб аталади. Код белгиларининг кетма – кетлиги “код сўзлари” дейилади.

Аналог-рақам ўзгартириш. Квантлаш

Квантланган сигнални “код сўзлари” (кодлар жамламаси) билан ифодалаш мумкин.Бундай операциялар кодлаш деб аталади. Ҳар бир код сўзи битта дискретлаш интервалига тўғри келади. Тасвир ва овоз сигналларини кодлашда иккилик код кенг қўлланилади.Агар квантланган сигнал N қийматга эга бўлса, ҳар бир код сўзидаги иккилик белгилар n ≥ log₂N бўлиши керак.

Иккилик кодда ифодаланган бир разряд ёки иккита белги (символ) бит деб аталади. Одатда квантлаш сатҳининг қиймати 2 нинг даражасига тенг бутун сон билан, яъни N = 2ⁿ аниқланади. Дискретлаш, квантлаш ва кодлаш одатда бир қурилма аналог – рақам ўзгартиргич (АРЎ) ёрдамида бажарилади ва бу жараён 2.6-расмда кўрсатилган.
Тескарига ўзгартириш (айлантириш) рақам – аналог ўзгартиргичда амалга оширилади.
АРЎнинг тузилишига қараб рақамли маълумотлар иккилик кодидаги n – разрядли параллел ёки кетма-кет кўринишда бўлиши мумкин. Параллел АРЎда ҳар бир коднинг иккилик разрядли алоҳида алоқа линиясидан узатилади ва бу блоклар орасидаги боғланишни соддалаштириб, сигнал узатишни осонлаштиради, аммо жуда кўп уланиш линияларини таълаб этади. Агар узатиш масофаси 1,5-2 метрдан ошса, кетма-кет кодни шакллантирувчи АРЎдан фойдаланилади ва у ерда битта алоқа линияси орқали маълумот ташувчи битлар кетма-кет узатилади, аммо маълумотлар узатиш тезлиги код разрядига мос равишда ошади. Тўрт разрядли параллел ва кетма –кет кодларнинг шаклланиши.
Телевидениега рақамли тизимларни киритиш бўйича тадқиқотлар йигирманчи асрнинг 30- йилларидан бошланган ва фақатгина ХХ аср охирларига келиб қўлланила бошланди. Телевизион сигнал спектрининг юқори частотаси 6 МГцга тенг бўлганлиги сабаб дискретлаш частотаси камида F_такт =12 МГц бўлиши керак эди. Бу эса ўз навбатида рақамли сигнални ўзгартириш ва узатиш қурилмаларининг ишлаш тезлигига қаттиқ талаблар қўйилишига олиб келади. Турли давлатларнинг рақамли телевизион стандартларини мувофиқлаштириш мақсадида дискретлаш частотаси 13,5 МГц деб қабул қилинган. 130 дан 200 гача бўлган кўз кўриш юқори даражасини (градациясини) таъминлаш учун 8 разрядли код қўлланилиб, 256 ярим тонни узатиш таъминланади. Бунда рақамли композит сигнал узатиш тезлиги
С=Nf_такт = 8*13,5=108 Мбит/с