Наряду с сигналом изображения необходимо формировать различные виды управляющих импульсов, без которых работа телевизионной системы невозможна. Эту задачу выполняет синхрогенератор, который формирует пять видов импульсов: строчные и кадровые ведущие импульсы, предназначенные соответственно для синхронизации генераторов строчной и кадровой разверток в передающих трубках и видеоконтрольных устройствах; гасящие импульсы передающей трубки, предназначенные для запирания электронного луча в передающей трубке во время обратного хода строчной и кадровой разверток; гасящие импульсы приемных трубок, предназначенные для тех же целей, но в приемных трубках; синхросмесь, состоящую из последовательности строчных и кадровых синхроимпульсов и предназначенную для синхронизации строчной и кадровой разверток телевизионных приемников.
Гасящие импульсы приемных трубок замешиваются в видеосигнал в промежуточном усилителе. Они превышают по длительности гасящие импульсы для передающих трубок. Это позволяет перекрыть возможные сдвиги сигналов во времени, например при переключении камер, имеющих кабели разной длины. В линейном усилителе в видеосигнал добавляется синхросмесь телевизионных приемников.
Что такое 60Hz и 120fps и для чего нужна вертикальная синхронизация ?
Таким образом, полный телевизионный сигнал состоит из сигнала изображения (рис. 4.5), строчных гасящих импульсов, кадровых гасящих импульсов, строчных и кадровых синхроимпульсов.
Выбирая форму полного телевизионного сигнала, исходят из условия максимального упрощения приемника при одновременном обеспечении устойчивой синхронизации и высокой помехоустойчивости телевизионного приема. Для удовлетворения этого условия во всех вещательных телевизионных системах сигналы синхронизации передаются во время обратного хода строчной и кадровой разверток.
Импульсы синхросмеси размещаются на гасящих импульсах за пределами уровня черного и могут быть легко отделены от сигнала изображения методами амплитудной селекции. Возможность выполнить различными по длительности строчные и кадровые синхроимпульсы позволяет сравнительно просто разделить их методами временной селекции, например при помощи дифференцирующих и интегрирующих цепочек. Как видно из рис . 4.6, а, б, применение синхросигнала такой формы не обеспечивает синхронизации генератора строчной развертки в период прохождения кадрового синхроимпульса. Поэтому после окончания кадрового синхроимпульса процесс установления частоты генератора строчной развертки происходит не сразу, что может привести к срыву нескольких строк.
Для обеспечения непрерывной синхронизации генератора строчной развертки в кадровом синхросигнале формируют врезки (рис. 4.6, в, г).
начала кадровой развертки в нечетном и четном полях, что влечет за собой сдваивание строк. Для идентификации синхросигналов обоих полей в них добавляют врезки и уравнивающие импульсы с двойной строчной частотой. Они не оказывают влияния на работу генератора строчной развертки, который во время прохождения этих импульсов работает в режиме деления частоты на 2.
G-Sync, FreeSync, VRR — РАЗБОР адаптивной синхронизации
На рис. 4.8 приведена стандартизованная в СССР форма полного телевизионного сигнала. Его основные параметры приведены в табл. 3. Длительность импульсов отсчитывается в точках половинного уровня, а длительность фронтов — между уровнями 0,1 и 0,9.
Как видно из рисунка и таблицы, форма сигнала синхронизации достаточно сложна, поэтому для обеспечения необходимых временных сдвигов в его отдельных частях используют опорный генератор. Поскольку источников телевизионного сигнала может быть несколько, синхрогенератор должен иметь возможность работать либо в автономном режиме, когда он является ведущим для других источников, либо в ведомом режиме, когда ведущим является внешний источник.
На рис. 4.9 приведена упрощенная структурная схема синхрогенератора. В автономном режиме сигнал с высокостабильного опорного генератора ВОГ поступает на формирователь опорных частот ФОЧ.
В сетке опорных частот важное место занимает двойная строчная частота 2fc : разделив ее на два можно получить строчную частоту fc, а если разделить на z , то согласно (2.8) получится частота кадровой развертки fk. Следовательно, частота опорного генератора f оп должна быть кратна двойной строчной частоте. Например, выбирая f оп = 32 • 2fc = 1 МГц, можно обеспечить временные параметры в сетке опорных частот с точностью до 0,5 мкс.
Сигнал строчной частоты подается на схему автоподстройки частоты и фазы АПЧ и Ф, на которую поступает аналогичный сигнал от внешнего источника, работающего, в данном случае, в ведомом режиме. Сигнал ошибки, выработанный схемой АПЧ и Ф, направляется к внешнему ведомому источнику для подстройки частоты его опорного генератора.
При работе синхрогенератора в ведомом режиме, на ФОЧ сигнал подается с перестраиваемого опорного генератора ПОГ, частота и фаза которого подстраиваются сигналом ошибки со схемы АПЧ и Ф к частоте внешнего источника. В рамках одного телецентра используется режим централизованной синхронизации ЦС, при котором для синхронизации всех синх-рогенераторов используется ВОТ одного (ведущего) синхрогенератора.
Источник: radteh.ru
Основы телевидения, радиосвязи и видеотехники: Учебное пособие , страница 2
Особенности синхронизации в ТВ-приемниках. Все развертывающие устройства приемника, формирующие ТВ-растр, должны работать синхронно и синфазно с такими же устройствами телецентра. Это обеспечивается принудительной синхронизацией генераторов разверток приемника. Для этого на интервале гашения каждой строки (рис. 1.1) и каждого полукадра (рис.
1.2) в ПТС передаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать устройства разверток в строго определенные моменты времени. Телевизионный сигнал с введенными в него импульсами синхронизации называют полным телевизионным сигналом. Строчные синхронизирующие импульсы (см. рис.
1.1) длительностью 4…5 мкс располагаются спустя 1…2 мкс от начала гасящего импульса строки (длительность которого 12 мкс) и имеют амплитуду, примерно равную 30…60 % от полного размаха видеосигнала. В исследуемой телевизионной системе (ТВС) SECAM-IIIB используется чересстрочная развертка.
В телевидении принято, что начало и конец строки заключены между передними фронтами двух соседних строчных синхроимпульсов, а начало и конец полукадра отсчитываются по переднему фронту импульса синхронизации полукадра (рис. 1.3). При частоте строк в системе 15 625 Гц и частоте полей 50 Гц длительность периода строчной развертки составляет 64 мкс, а длительность периода полукадра − 20 мс. Гасящий импульс полукадра длительностью 25 строк, или 1,6 мс, располагается между активными частями двух соседних полукадров (см. рис. 1.2 и 1.3).
В предшествующем полукадре этот импульс занимает 2,5 строки; здесь расположены пять первых уравнивающих синхроимпульсов длительностью 3,8…4,0 мкс с периодом повторения 32 мкс, т.е. следующих с удвоенной строчной частотой. За первыми уравнивающими импульсами расположен следующий полукадр. Он начинается с полукадрового синхронизирующего импульса длительностью 160 мкс.
В нем расположены пять врезок длительностью 3,8…4 мкс, следующих с удвоенной строчной частотой. За синхроимпульсом полукадра следуют пять вторых уравнивающих синхроимпульсов, имеющих те же параметры, что и первые. При этом задний фронт последней врезки является передним фронтом первого уравнивающего импульса из группы вторых уравнивающих импульсов.
По окончании интервала вторых уравнивающих импульсов (160 мкс) следуют импульсы синхронизации строк через 64 мкс. Таким образом, длительности интервалов, на которых размещаются первые и вторые уравнивающие импульсы, а также интервала импульса синхронизации полукадра, занимают по 2,5 строки и равны 160 мкс каждый. Наличие указанных выше импульсов в интервале гашения полукадра дает возможность в приемном устройстве, используя цепи с различными постоянными времени (дифференцирующие для строчных импульсов и интегрирующие – для полукадровых), сформировать раздельно импульсы для синхронизации генераторов строчной и кадровой разверток[1]. Чтобы не нарушить строчную синхронизацию и не исказить начало растра, строчные синхроимпульсы должны формироваться непрерывно, в том числе и во время действия гасящего и синхронизирующего импульсов полукадра.
Рис. 1.1. ТВ-видеосигнал в пределах строки
Рис. 1.2. ТВ-видеосигнал в пределах полукадра
В вещательных системах ТВ из-за чересстрочной развертки второй полукадр заканчивается целой строкой, а первый – половиной (см. рис. 1.3 и [4, с. 174]). Следовательно, строчные синхронизирующие импульсы оказываются сдвинутыми относительно начала полукадра на длительность, равную половине строки.
В отсутствие дополнительных уравнивающих импульсов и врезок интегрирование импульса кадровой синхронизации в каждом полукадре (см. рис. 10.5 работы [4]) происходит по разным законам, что приводит к разным (от начала полукадра) временам формирования импульса кадровой синхронизации и, следовательно, к «спариванию» строк первого и второго полукадров. Введение уравнивающих импульсов и врезок обеспечивает идентичность структуры кадровых гасящих импульсов на интервале, ответственном за точность формирования начала импульса кадровой синхронизации [3, 4]. Этим и достигается исключение эффекта «спаривания» строк первого и второго полей в кадре.
Источник: vunivere.ru
Телевизионная разверстка и синхронизация
Рамстровая развёмртка, телевизиомнная развёмртка, телевизиомнный рамстр — перемещение развёртывающего элемента в процессе анализа или синтеза изображения по определённому периодическому закону[1]. В процессе передачи оптическое изображение преобразуется при помощи развёртки в видеосигнал, а в процессе приёма полученный сигнал преобразуется обратно в изображение. Главная область применения растровой развёртки — телевидение, поэтому она часто называется телевизионной, хотя используется также для отображения информации компьютеров и радиолокационных станций. Телевизионная растровая развёртка состоит из строчной и кадровой развёрток и может быть как механической, так и электронной.
В телевизионном вещании принята прямоугольная линейно-строчная периодическая развертка (слева направо и сверху вниз) и она может быть двух видов:чересстрочной и прогрессивной [1].
Чересстрочная развёртка — метод развёртки кадров, при котором каждый кадр разбивается на два полукадра (или поля), составленные из строк, выбранных через одну.
Чересстрочная развёртка применяется в тех или иных случаях для ускорения вывода изображений при ограниченной полосе пропускания (в аналоговой) или ширине канала (в цифровой технике). В видеосигнале, при сохранении количества строк изображения, применение чересстрочной развёртки в 2 раза повышает кадровую частоту по сравнению с прогрессивной. Это используется для повышения частоты мерцания экрана выше критической, превышающей порог восприятия человеческого зрения [3].
Прогрессивная развёртка — построчная развёртка телевизионного изображения, при которой кадр формируется сканированием элементов изображения в каждой строке слева направо и считыванием подряд каждой строки сверху вниз. После каждой строки и каждого кадра передаются строчные и кадровые синхроимпульсы.
Развертывающие устройства ТВ системы должны работать синхронно и синфазно. Это требование выполняется принудительной синхронизацией, для чего на все развертывающие устройства в конце каждой строки и каждого поля подаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать их в строго определенный момент. Способы синхронизации разверток передающих и приемных устройств разные.
Развертывающие устройства, работающие на телецентре, соединены с источником импульсов кабельными линиями. Для их синхронизации используются импульсы строчной частоты и частоты полей, подводимые соответственно к строчным и кадровым развертывающим устройствам. Для синхронизации развертывающих устройств приемников формируется имеющий весьма сложную форму специальный сигнал синхронизации приемников, который передается в одном общем канале с сигналом изображения. Кроме этого сигнала в сигнал изображения вводят гасящие импульсы, запирающие электронные лучи приемных и передающих трубок на длительность обратного хода по строкам и по полям. Это необходимо, чтобы электронный луч во время обратного хода в передающих трубках не считывал зарядов и не оставлял следов на мишени, а в приемных трубках чтобы не создавалась дополнительная засветка экрана и не снижался контраст изображения.
Длительности обратных ходов развертки по строке и по полю существенно различны. Поэтому гасящие импульсы должны представлять собой смесь узких импульсов, следующих с частотой строк, и широких, следующих с частотой полей. Длительность гасящих импульсов приемной трубки должна быть больше длительности гасящих импульсов передающей трубки, так как при попеременной работе от разных камер с неодинаковой длиной камерных кабелей могут возникнуть непредвиденные сдвиги сигналов изображения относительно сигнала синхронизации.
Таким образом, на ТВ центре формируются следующие сигналы: синхронизирующие импульсы строк, синхронизирующие импульсы полей, сигнал синхронизации приемников, гасящие импульсы приемной трубки, гасящие импульсы передающей трубки. Перечисленные сигналы далеко не исчерпывают номенклатуру сигналов синхронизации и управления, необходимых для нормального функционирования всех устройств ТВ центра. Однако по функциональной значимости остальные сигналы можно отнести к вспомогательным.
Сигнал синхронизации приемников создается на ТВ центре и передается к телевизорам по одному каналу с сигналом изображения во время обратного хода луча (время передачи гасящих импульсов). Вершины гасящих импульсов служат как бы пьедесталами, на которых располагаются импульсы синхронизации. Поскольку уровень гашения примерно соответствует уровню черного в сигнале, часто говорят, что синхронизирующие импульсы располагаются в области “чернее черного”. При таком расположении импульсы синхронизации легко могут быть отделены от сигнала изображения при обычном амплитудном ограничении.
Не менее важной задачей является разделение строчных синхронизирующих импульсов и импульсов синхронизации полей друг от друга. Для этого они должны отличаться либо по уровню, либо по длительности. В первом случае (рис.7.1) импульсы синхронизации полей можно выделять с помощью ограничителя.
Однако из-за увеличения общего размаха сигнала значительно возрастает мощность радиопередатчика. Поэтому лучше делать синхронизирующие импульсы разными по длительности (длительность строчных синхронизирующих импульсов значительно меньше длительности импульсов синхронизации полей). Разница в длительности строчных импульсов и импульсов полей преобразуется с помощью дифференцирующих и интегрирующих цепей в разницу напряжений, как показано на рис.7.2. При этом разница в напряжении может быть сделана столь значительной, что остатки строчных импульсов после интегрирования не будут оказывать никакого влияния на синхронизацию кадровой развертки.
телевизионный синхронизация сигнал приемник
Рисунок 7.2 Разделение импульсов синхронизации с помощью цепей: а — интегрирующая; б — дифференцирующая; в — форма сигналов
Выделение синхронизирующих импульсов полей с помощью интегрирующей цепи наряду с простотой обладает еще одним положительным качеством — большой помехоустойчивостью. Импульсы помех, имеющие малую длительность, не успевают создавать на конденсаторе значительных напряжений, как бы сглаживаются интегрирующей цепью, не оказывая влияния на работу генератора вертикальной развертки. Недостатком такого выделения синхронизирующих импульсов является невозможность получения крутого фронта интегрированных импульсов и, как следствие, — возможная нестабильность момента синхронизации.
Источник: studwood.net