Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 1© by Moritz Ritter Digitale Videoübertragung über volloptische WDM-Netze Verfasser: Moritz Ritter Betreuung:Jan.

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1 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 1© by Moritz Ritter Digitale Videoübertragung über volloptische WDM-Netze Verfasser: Moritz Ritter Betreuung:Jan Ørum, Christian Mauz (ETH) Dr. Hubert Jaeger (Siemens München) Professor: Prof. Dr. P. Leuthold Einleitung Vorstellung

2 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 2© by Moritz Ritter Motivation: Datenrate eines Digitalsignals: 270MBits/s  Serielle Übertragung über grössere Distanzen schwierig  Optische Übertragung erwünscht. Einleitung Thema

3 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 3© by Moritz Ritter Problem: Fehler bei bestimmten Signalen  „pathologische“ Signale Einleitung Thema

4 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 4© by Moritz Ritter Fragestellung: Was sind „pathologische“ Signale und wann treten sie auf? Wieso verursachen sie Probleme? Was soll am besten dagegen getan werden? Einleitung Thema

5 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 5© by Moritz Ritter Digitale Videosignale sind „gesamplete“ analoge Signale: Hauptteil Digitale Videosignale Europäisches BAS-Signal

6 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 6© by Moritz Ritter Digitale Videosignale sind Komponentensignale: Y=0.299R+0.587G+0.114B(Helligkeit) Cr=0.713(R-Y)(Farbe 1) Cb=0.564(B-Y)(Farbe 2) 4:2:2 Digitalsignal nach ITU: Y-Samplingrate:13.5MHz Cr/Cb-Samplingrate:6.75MHz 10 Bits/Sample  270MBits/s Hauptteil Digitale Videosignale

7 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 7© by Moritz Ritter 4:2:2 Digitalsignal nach ITU: Hauptteil Digitale Videosignale

8 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 8© by Moritz Ritter Wortfolge des 4:2:2 Digitalsignals: Cr[0],Y[0],Cb[0],Y[1],Cr[1],Y[2],Cb[1],Y[3],... Codierung nach ITU (Originalauszug): Hauptteil Digitale Videosignale

9 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 9© by Moritz Ritter Hauptteil Digitale Videosignale X 9 + X 4 + 1 ScramblerX + 1 Inverter X + 1 De-InverterX 9 + X 4 + 1 De-Scrambler

10 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 10© by Moritz Ritter Equalizer-Testsignal (nach ITU): [0xc0, 0x66, 0xc0, 0x66,...] erzeugt [19 x High, 1 x Low, 19 x High,...]  viel DC-Anteil! Hauptteil Pathologische Signale

11 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 11© by Moritz Ritter Hauptteil Pathologische Signale

12 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 12© by Moritz Ritter Hauptteil Pathologische Signale

13 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 13© by Moritz Ritter Hauptteil Pathologische Signale

14 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 14© by Moritz Ritter Fazit zu den pathologischen Signalen: Equalizer-Testsignal kommt real sehr selten vor. Es funktioniert nur, wenn das Scrambler-Register am Anfang der Zeile = 0 ist.  Nur ca. alle 2 9 =512 Zeilen enthalten auch wirklich „pathologische“ Sequenzen. Bereits ein geändertes Bit bringt die DC-Anteile zum Verschwinden. Hauptteil Pathologische Signale

15 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 15© by Moritz Ritter Woher Probleme bei der Übertragung von DC? Licht fliesst immer nur in eine Richtung  alles DC Aber: Komponenten (z.B. Empfänger) nicht dafür ausgelegt Hauptteil Optische Übertragung

16 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 16© by Moritz Ritter Leitungscodes: Hauptteil Lösung

17 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 17© by Moritz Ritter Miller-Code: 1  Output ändert in der Mitte des Bits...,0,0,...  Output ändert zwischen den Nullen Gerade Anzahl 1 zwischen zwei 0  Letzte 1 verursacht keine Änderung  Obere Grenzfrequenz bleibt gleich. Hauptteil Lösung

18 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 18© by Moritz Ritter Fehler-korrigierende Codes: Übliche Bitfehlerrate in optischen Übertragungs- systemen: 10 -12  eigentlich keine Fehlerkorrektur für Videosignale notwendig Hauptteil Lösung

19 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 19© by Moritz Ritter Punktierter Faltungscode mit Rate 3/4: Hauptteil Lösung keine Synchronisations-Probleme korrigiert einen Fehler  geeigneter Decoder (Viterbi) aufwendig G 1 =1 + X + X 2 G 2 =1 + X 2

20 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 20© by Moritz Ritter 4:2:2 Digital Videosignal inkl. Scrambler usw. genau definiert. „Pathologische“ Signale sind kein echtes Problem. Bei entsprechender Dimensionierung ist DC kein Problem für optische Netze. Eine geeignete Kanalcodierung kann DC aus jedem Signal entfernen. Fehler-korrigierende Codes sind für diese Anwendung Luxus. Schluss Zusammenfassung

21 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 21© by Moritz Ritter Video: MPEG-Fernseher Neue, genormte Übermittlungsstandards wie SDTI (200MBits/s) Video  Computer Optik: Volloptische Netze Optische Signalverarbeitung Schluss Ausblick

22 Digitale Videoübertragung 27.06.00Folie 22© by Moritz Ritter ? Schluss Fragen?