Lösungen zu den Lernzieltests des Kapitel 11
Zu 1: Gemäß Bild 11.8: Amplitudenbegrenzung, Bandbegrenzung, Abtastung und Halten, Quantisierung, Codierung.
Zu 2: Begrenzung der Engangsbandbreite gemäß Abtasttheorem, Gl. 11.1.
Zu 3: Zur Begrenzung des Wertebereiches bei der Quantisierung.
Zu 4: Gemäß Bild 11.6 die Überschneidung der Frequenzbänder bei der Spektrumswiederholung. Ursache ist die Verletzung des Abtasttheorems.
Zu 5: Den durch die ungenaue Zuordnung des analogen Eingangswertes auf die diskreten Werte bei der Quantisierung entstehenden Fehler, s. Bild 11.4.
Zu 6: Gemäß Gl. 11.3 aus der Abtastfrequenz (in Hz) und der Quantisierungsstufenzahl (in Bit).
Zu 7: Es wurde eine Abtastfrequenz von 8 kHz und eine (nichtlineare) Quantisierung von 8 Bit festgelegt.
Zu 8: S. Bild 11.11, die 13-Segment-Kompander-Kennlinie, bei der für kleine Amplitudenaussteuerungen mehr Quantisierungsstufen verwendet werden, als für große.
Zu 9: Die Grenzen der menschlichen Wahrnehmung sowie die aus der klassischen Schallplatte festgelegten Grenzwerte für Dynamik und Bandbreite und die Forderung, möglichst eine von 8 kHz ableitbare Abtastfrequenz zu wählen.
Zu 10: 32 kHz (inzwischen nur noch selten); 44,1 kHz (CD); 48 kHz, 96 kHz und 192 kHz (u.a. Studioproduktion, BluRay-Disc).
Zu 11: Minimal 16 Bit bei linearer Quantisierung (CD) bis 24 bit (u.a. Studioproduktion).
Zu 12: Ca. 44 dB Reserven; Berücksichtigung des Leerkanalstörpegels, des footrooms (Untersteuerungsreserve) und des headrooms (Übersteuerungsreserve), s. Bild 11.14.
Zu 13: Studionorm nach ITU-R 601: Abtastfrequenz für die Luminanz 13,5 MHz, für die Farbdifferenzssignale jeweils 6,75 MHz. Quantisierung jeweils 8 bzw. 10 bit je Abtastwert.
Zu 14: Sofern in einer Vorzugsrichtung z.B. horizontal oder vertikal die Auflösung (i. S. darstellbarer Bildpunkte), d.h. die Bandbreite stärker eingeschränkt wird, als in einer anderen. Dieses ist z.B. beim 4:1:1-Signal nach Bild 11.18 der Fall.
Zu 15: Bei 10 Bit Quantisierung ergibt sich: 13,5 MHz · 10 bit + 6,75 MHz · 10 bit = 202,5 Mbit/s (Bruttodatenrate); unter Berücksichtigung nur des aktiven Bildes ergibt sich 154,5 Mbit/s nach Tabelle 11.4.
Zu 16: Das Serial Digital Interface (SDI) erlaubt die serielle Übertragung digitalisierter SDTV-Signale über 75 Ohm Koaxialleitungen und stellt eine Bruttotransportkapazität von 270 Mbit/s zur Verfügung. Diese kann u.a. zum Transport datenratenreduzierter Signale oder auch zusätzlicher Tonsignale begleitend zum Bild genutzt werden.
Zu 17: Quadratische Bildpunkte liegen (im aktiven Bildbereich) vor, wenn die Anzahl der sichtbaren Bildpunkte (z.B. 1920 x 1080) im gleichen Verhältnis stehen wie das Bildseitenverhältnis, hier 16:9.
Zu 18: S. Buchtext Kap. 11.5. Es soll eine möglichst transparente, d.h. kaum vom Original unterscheidbare Bildwiedergabequalität erreicht werden, sofern der Betrachtungsabstand dem 3-fachen der Bildhöhe entspricht.
Zu 19: Ein HDTV-Aufnahmeformat mit 1080 aktiven Zeilen, einer Bildwechselfrequenz von 29,97 Hz Hz unter Verwendung des Zeilensprungverfahrens (i); die Teilbildfrequenz beträgt damit 59,94 Hz.
Zu 20: Für die jeweiligen Standards sind die Datenraten den Tabellen 11.6 bzw. 11.7 zu entnehmen.