Телевизионное изображение воспроизводится путем последовательного сканирования электронными лучами экрана, покрытого электролюминесцирующим веществом. Сканирование происходит слева-направо вдоль горизонтальных линий (телевизионных строк) и сверху вниз по строкам.
Лучи пробегают строку за строкой сверху вниз до самого низа экрана, а затем возвращаются назад, и опять перемещаются слева-направо и сверху-вниз. За счет инерционности глаза, в процессе подобного сканирования, вызываемые цветовые вспышки света сливаются в линии, а затем в полное изображение кадра. В результате полный телевизионный кадр представляет собой совокупность последовательно высвечиваемых линий, передающих (рисующих) изображение на экране.
Установлено, что для восприятия человеческим глазом этой совокупности как целого она должна обновляться не реже 50 раз каждую секунду (50 Гц). В телевидении был реализован чересстрочный режим развертки, при котором за каждый проход луч пробегает только половину линий — сначала четные, затем — нечетные. Таким 44
ВСЁ О ПЛАТФОРМАХ SMART TV
образом, каждый телевизионный кадр оказывается разделенным на два полукадра — их называют полями. В результате, когда мы говорим о вертикальной частоте в 50 Гц, кадровая оказывается в два раза меньше — 25 Гц. На рис. 11 представлена структурная схема телевизионного приемника (приемной телевизионной системы).
Принятые антенной высокочастотные электромагнитные колебания (радиоволны) усиливаются в радиоприемном устройстве и преобразуются в видеосигналы. Усилитель видеосигнала обеспечивает усиление сигналов, поступающих от радиоприемного устройства или от других устройств на низкочастотный вход до уровня, необходимого для подачи их на кинескоп. Кинескоп преобразует электрические сигналы в видимое изображение.
Блок разверток управляет работой кинескопа. Вместе с изображением в телевизоре через усилитель звука воспроизводится и звуковое сопровождение.
Рис. 11. Структурная схема цветного телевизора: 1 -радиоприемное
устройство, 2 — усилитель видеосигнала, 3 — электронно-лучевая трубка
(кинескоп), 4 — блок разверток, 5 — низкочастотный вход,
6 — усилитель звука, 7 — громкоговоритель
Для просмотра видеофильмов к телевизору подключается видеомагнитофон или видеокамера через антенный вход либо через вход «Видео». Видеомонитор отличается от телевизора отсутствием радиоприемного устройства.
В основе получения изображения на экране телевизора, также как и в киноизображении, лежит инерционность восприятия человеком световых раздражений. Для обычно встречающихся условий наблюдения время нарастания зрительного ощущения около 0,1 с, а время сохранения светового возбуждения примерно 0,4. 1,0 с после окончания действия светового раздражителя (наиболее быстро затухают ощущения от красного цвета, затем зеленого и синего).
Это свойство зрения позволяет производить поэлементную развертку изображения от строки к строке и от одного полукадра к другому, то есть изображение принимается по частям в виде быст-росменяющейся последовательности строк и кадров. Согласно телевизионному стандарту, используемому в нашей и ряде других стран, изображение раскладывается на 625 строк при 25 кадрах в секунду.
Сравниваем системы Smart TV
Таким образом, благодаря инерционности зрения физически дискретная развертка изображения воспринимается как цельное изображение. Инерционность зрения позволила при помощи одного канала связи поочередно, поэлементно воспроизводить изображение.
Все телевизионные камеры и другие технические датчики цветных изображений формируют три сигнала — R, G, В, а в телевизионных и компьютерных мониторах экран одновременно сканируют три электронных луча, вызывая световые вспышки красного, зеленого и синего цветов. Глаз же при этом воспринимает только результирующее изображение во всем богатстве цветов реального мира. В то же время, для передачи цветного изображения через эфир, технически эффективнее кодировать цвет иным образом.
Известно, что глаз человека менее чувствителен к пространственным изменениям оттенков цвета, чем к изменениям яркости. Поэтому цветовая информация может передаваться с меньшей пространственной четкостью (разрешением). В результате исходные RGB-видеосигналы в телевидении перед передачей преобразуют
(кодируют) в сигнал яркости Y и два цветоразностных сигнала U и V:
Y = 0,3*R + 0,59*G + 0,11*В;
при этом U и V передаются с разрешением в два раза меньшим, чем Y. Такое уменьшение объема передаваемой информации позволяет строить более дешевые системы. Выбор коэффициентов преобразования (в формуле для яркостного сигнала Y) определяется требованием двусторонней совместимости черно-белых и цветных приемников: яркостной сигнал Y совпадает с аналогичным, формируемым в черно-белых системах и поэтому такие телевизионные приемники воспринимают только его (из всего «цветного» сигнала).
Цветовые сигналы U и V добавляются к яркостному сигналу введением специального гармонического сигнала — цветовой поднесущей. При приеме для точного разделения трех указанных сигналов (Y, U и V) в начале каждой строки и кадра передаются так называемые синхроимпульсы. Таким образом, телевизионный видеосигнал, с определенными оговорками, представляет собой композицию трех сигналов Y, U, V и синхроимпульсов. Такой сигнал называют композитным.
При приеме в цветном телевизоре осуществляется обратный процесс восстановления (декодирования) сигналов трех цветов (R, G, В).
В мире приняты и практически используются три совместимых системы цветного телевидения (ЦТ): NTSC (HTCK), PAL (ПАЛ), SECAM (СЕКАМ). Основные различия между ними заключаются в конкретных методах кодирования телевизионного сигнала (системы кодирования цвета).
Система ЦТ представляет собой совокупность технических средств, применяемых для передачи изображения с определенным способом кодирования и параметрами телевизионного сигнала.
Основная трудность, которую преодолели разработчики систем цветного телевидения — это совмещение их с системами черно-белого телевидения.
Дело в том, что для передачи цветоделенных сигналов красного R, синего В и зеленого G цветов, которые в сумме составляют сигнал яркости Y, требуется полоса частот 20 МГц, а полоса частот яркостного канала в черно-белых телевизорах равна
6. 8 МГц. Поэтому во всех разработанных системах ЦТ передают сигнал яркости Y и цветоразностные сигналы R-Y и B-Y, а сигнал зеленого цвета G получают в телевизоре из сигналов Y, R-Y и B-Y. Основное различие между системами заключается в способе передачи цветоразностных сигналов.
Система NTSC (англ. National Television System Commitee) предложена в США в 1954 г., в настоящее время применяется в США, Канаде, Японии, на Кубе, в Корее и в странах Латинской Америки. Именно при ее создании были выработаны основные принципы передачи цвета в телевидении. Стандарт разложения изображения: 525 строк и 60 полукадров в секунду.
Цветоразностные сигналы передаются путем амплитудной модуляции поднесущих на одной и той же частоте, но с фазовым сдвигом на 90°. Последнее обстоятельство является принципиально важным для разделения сигналов при приеме. Однако, из-за неизбежных нелинейных искажений в канале передачи поднесущие оказываются промодулированными сигналом яркости как по амплитуде, так и по фазе.
В результате в зависимости от яркости участков изображений изменяются их цветовой тон. Например, человеческие лица на изображении окрашиваются в красноватый цвет в тенях и в зеленоватый — на освещенных участках. Это и является основным недостатком системы NTSC.
С целью его устранения немецкой фирмой «Telefunken» в 1963 г. была разработана система PAL (англ. Phase Alternation Line — перемена фазы по строкам). Стандарт разложения изображения: 625 строк и 50 полукадров в секунду.
Здесь использована аналогичная амплитудная модуляция цветоразностных сигналов с фазовым сдвигом на 90°, но через строку дополнительно производится изменение знака амплитуды составляющей EU. При восстановлении в декодере цветовые составляющие надежно разделяются сложением/вычитанием сигналов цветности последовательных телевизионных строк, и паразитная ярко- | стная модуляция приводит лишь к некоторому изменению цветовой насыщенности.
Усреднение сигналов двух строк обеспечивает также повышение отношения сигнал/шум, но приводит к снижению вертикальной четкости в два раза. Впрочем, частично, последнее компенсируется увеличением числа телевизионных строк разложе-
ния. Система PAL принята в большинстве стран Западной Европы, Африки и Азии, включая Китай. Австралию и Новую Зеландию.
Система SECAM (фр. Sequentiel Couleur A’ Memoire — пооче-редность цветов с памятью) первоначально была предложена во Франции еще в 1954 г., но регулярное вещание после длительных доработок было начато только в 1967 одновременно во Франции и СССР. В настоящее время она принята также в Восточной Европе, Монако, Люксембурге, Иране, Ираке и некоторых других странах. Стандарт разложения изображения: 625 строк и 50 полукадров в секунду.
Основная особенность системы — поочередная (через строку) передача цветоразностных сигналов с дальнейшим восстановлением в декодере путем повторения строк. При этом в отличие от PAL и NTSC используется частотная модуляция поднесущих. В результате цветовой тон и насыщенность не зависят от освещенности, но на резких переходах яркости возникают цветовые окантовки. Обычно после ярких участков изображения окантовка имеет синий цвет, а после темных — желтый. Кроме того, как и в системе PAL, цветовая четкость по вертикали снижена вдвое.
Таковы общие принципы кодирования цвета в различных видеосистемах телевидения.
Системы цветного телевидения работают в определенных телевизионных стандартах.
Телевизионным стандартом ЦТ называется совокупность нормированных характеристик и параметров телевизионного сигнала.
Дело в том, что для формирования полного телевизионного сигнала к видеосигналу необходимо добавить звуковой сигнал, а полученный так называемый низкочастотный телевизионный сигнал передать через эфир путем модуляции одной из доступных радиочастот (48.5. 66 МГц — первый частотный диапазон, 76. 100 МГц — второй частотный диапазон, 174. 230 МГц — третий частотный диапазон, 470.
790 МГц — четвертый частотный диапазон). И здесь даже в рамках одной системы существуют различия, связанные с конкретной шириной спектра видеосигнала и его разносом со звуковой частью, полярностью амплитудной модуляции сигнала изображения и типом модуляции сигнала звука.
Нелишне напомнить, что в России принят стандарт SECAM D/K (первая буква относится к диапазону метровых волн, вторая -дециметровых), во Франции — SECAM E/L, Монако — SECAM C/L, Иране — SECAM В, Германии — PAL B/G, Англии — PAL A/I, Бельгии — PAL B/H, Бразилии — PAL M/M, Китае — PAL D/K, в США, Японии и Тайване -NTSC М/М.
С точки зрения модуляции радиосигналов отличий между PAL D/K и SECAM D/K нет. Это позволяет использовать телевизионный тюнер, настроенный на PAL D/K, для выделения сигнала SECAM из высокочастотного сигнала. Очевидно, что полученный при этом низкочастотный сигнал все же необходимо подавать именно на SECAM-декодер.
Источник: pravo.studio
Организация телевизионного вещания
Система телевизионного вещания — это система для доставки вещательных телевизионных программ пользователю.
В зависимости от организации системы, телевизионное вещание подразделяются:
- — на наземное;
- — спутниковое;
- — кабельное;
- — сотовое;
- — микроволновое.
Все системы телевизионного вещания являются цифровыми.
Системы наземного цифрового телевизионного вещания предназначены для доставки телевизионных программ пользователю по радиоканалам с использованием радиотелевизионных передающих станций в цифровом формате в соответствии с требованиями стандарта DVB-T (DVB-T2).
Система спутникового телевизионного вещания обеспечивает доставку телевизионных программ пользователю по радиоканалам с использованием телевизионных ретрансляторов, размещаемых на спутниках связи и космических станциях. ТВ-программы передаются в цифровом формате, соответствующем стандарту DVB-S (DVB-S2).
В системе кабельного цифрового телевизионного вещания телевизионные программы доставляются пользователю по кабельным распределительным сетям в соответствии со стандартом DVB-C (DVB-C2).
Система сотового цифрового телевидения использует сотовую структуру доступа для передачи телевизионных программ.
В системах микроволнового телевизионного вещания используют микроволновые волны для доставки телевизионных программ. Здесь различают многоканальные (MMDS), локальные (LMDS), телевизионные многоточечные (MVDS) распределительные системы.
Структурная схема построения системы телевизионного вещания приведена на рисунке 7.1.
Рис. 7.1. Общая структурная схема сети телевизионного вещания
Тракт источника ТВ-программы обеспечивает формирование вещательной программы в цифровом формате с помощью комплекса технических средств. В тракте формирования и передачи ТВ-сигнал преобразовывается в удобную для передачи форму, поступает в канал передачи, где в определенной полосе частот или с определенной скоростью передачи доставляется до конечного тракта приема. В тракте приема происходит обработка принятого телевизионного сигнала с последующим воспроизведением на телевизионном приемнике. Передача ТВ-сигнала осуществляется по радиоканалам или с использованием направляющих линий связи.
Отличительной особенностью радиоканалов является распространение электромагнитных волн в свободном (естественном) пространстве (космос, воздух, земля, вода и т. п.). Дальность передачи сигнала по радиоканалам может составлять от нескольких сотен метров до сотен миллионов километров (расстояние между космическими аппаратами и земными станциями).
Отличительной особенностью направляющих линий связи является то, что распространение сигналов в них от одного абонента (станции, устройства, элемента схемы и т. д.) к другому осуществляется только по специально созданным цепям и трактам, образующим направляющие системы, предназначенные для передачи электромагнитных сигналов в заданном направлении с должными качеством и надежностью.
Характер распространения электромагнитных волн в различных средах в первую очередь зависит от частоты радиосигнала. В соответствии с Регламентом радиосвязи используют частотный диапазон электромагнитных волн, приведенный в таблице 7.1.
Частотный диапазон электромагнитных волн
Диапазон частот/ длина волны (исключая нижний предел, включая верхний предел)
Условное буквенное обозначение
Метрические названия в соответствии с Регламентом радиосвязи
Название радиоволн, используемое в литературе
3-30 кГц/100-10 км
30-300 кГц/10-1 км
30-300 ГГц/10-1 мм
300-3000 ГГц/ 1—0,1 мм
Для ОВЧ ЧМ радиовещания и телевидения используются полоса 8-метровых и полоса 9-дециметровых волн. Весь отведенный для ТВ-вещания и ОВЧ ЧМ радиовещания диапазон частот разбит на диапазоны, обозначаемые римскими цифрами от I до V. Для наземного ТВ-вещания предусмотрено освоение 10 и 11 полос — VI диапазон (12 ГГц, 5—42,5 ГГц, 84—86 ГГц). Полосы частот для телевизионного вещания в диапазонах I—V приведены в таблице 7.2.
Полосы частот для телевизионного вещания
Частотный диапазон вещания
Номер ТВ канала
Полоса частот, МГц
К РК также относят радиорелейные и спутниковые линии связи.
Радиорелейные линии работают на дециметровых-мил-лиметровых волнах в пределах прямой видимости. Они представляют собой цепочку ретрансляторов, устанавливаемых примерно через каждые 50 км (высота мачт составляет 50—70 м). При большей высоте антенной мачты ретрансляционные участки могут быть увеличены до 70—100 км.
Радиорелейные линии позволяют получать большее число каналов (300—1920) на большие расстояния (до 12 500 км). Эти линии широко применяются для телевидения, радиофикации и связи. Радиорелейные линии в меньшей степени подвержены помехам, обеспечивают достаточно устойчивую и качественную связь, хотя степень защищенности передачи по ним недостаточна.
Спутниковые линии связи, как и радиорелейные, используют сантиметровый диапазон волн. Спутниковые линии действуют по принципу ретрансляции сигналов, осуществляемой аппаратурой, расположенной на искусственном спутнике Земли. Фактически спутник — это ретранслятор радиорелейной линии, поднятый на большую высоту.
Спутниковые линии позволяют осуществлять многоканальную связь на очень большие расстояния. На геостационарной орбите высотой 36 000 км спутник вращается со скоростью вращения Земли (один оборот — за 24 часа). Таким образом, с помощью трех спутников, расположенных под углом 120°, обеспечить связь на территории всего земного шара.
Основными достоинствами спутниковых линий являются большая зона действия и передача информации на значительные расстояния. Недостатком служит большая стоимость запуска спутника.
К направляющим линиям связи относятся кабельные линии и волоконно-оптические линии связи.
Кабельные линии относятся к проводным линиям, у которых направляющие системы образуются системами «проводник—диэлектрик». Волоконно-оптические линии представляют собой диэлектрические волноводы, направляющая система которых состоит из диэлектриков с различными показателями преломления. Кабельные линии обеспечивают надежную и помехозащищенную многоканальную связь на требуемые расстояния.
Волоконно-оптическая линия связи — это вид передачи, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим волноводам, известным под названием «оптическое волокно». Оно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самым перспективным материалом для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Основания так считать вытекают из ряда физических и технических особенностей, присущих оптическим волноводам. Рассмотрим их.
Физические особенности.
- 1. Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой частотой несущей (F= 10 14 Гц). Это означает, что по оптической линии связи можно передавать информацию со скоростью порядка 10* 2 бит/с или Терабит/с. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет передачи информации сразу в двух направлениях, так как световые волны могут распространяться в одном волокне независимо друг от друга. Кроме того, в оптическом волокне могут распространяться световые сигналы двух разных поляризаций, что позволяет удвоить пропускную способность оптического канала связи. На сегодняшний день предел по плотности передаваемой информации по оптическому волокну не достигнут.
- 2. Очень малое, по сравнению с другими средами, затухание светового сигнала в волокне. Лучшие образцы волокна имеют затухание 0,154—0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет создавать линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов. Разработаны еще более «прозрачные», так называемые «фторцир-конатные» волокна с теоретическим пределом затухания порядка 0,02 дБ/км на длине волны 2,5 мкм. Лабораторные исследования показали, что на основе таких волокон могут быть созданы линии связи с регенерационными участками через 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.
Технические особенности.
1. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния. Это, в отличие от меди, широко распространенный, а потому недорогогой материал.
- 1. Оптические волокна имеют диаметр около 100 мкм, т. е. они очень компактные и легкие.
- 3. Стеклянные волокна — не металл, поэтому при создании систем связи из оптического волокна автоматически достигается гальваническая развязка сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно монтировать на мачтах существующих линий электропередач как отдельно, так и встроенными в фазовый провод, экономя значительные средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды.
- 4. Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа.
- 5. Важное свойство оптического волокна — долговечность. Время службы волокна, т. е. сохранения им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет. Это позволяет проложить оптико-волоконный кабель один раз и, по мере необходимости, наращивать пропускную способность канала путем замены приемников и передатчиков на более быстродействующие.
Есть в волоконной технологии и недостатки’.
1. При создании линии связи требуются высоконадежные активные элементы, преобразующие электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы. Необходимы оптические коннекторы (соединители) с малыми оптическими потерями и большим ресурсом на подключение—отключение. Точность изготовления таких элементов линии связи должна соответствовать длине волны излучения, т. е. погрешности должны быть порядка доли микрона. Поэтому производство таких компонентов оптических линий связи очень дорогостоящее.
- 2. Для монтажа оптических волокон требуется прецизионное, а потому дорогое технологическое оборудование.
- 3. Как следствие, при аварии (обрыве) оптического кабеля затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями.
Преимущества применения волоконно-оптических линий связи настолько значительны, что, несмотря на перечисленные недостатки, эти линии связи все шире используются для передачи информации.
На линиях связи организуются аналоговые и цифровые системы передачи ТВ-программ. Аналоговые системы передачи основаны на частотном разделении сигналов. Цифровые системы передачи основаны на временном разделении каналов.
Источник: ozlib.com
Сотовое телевидение
Свое название он получило из-за принципа покрытия сигналом территории обслуживания, аналогичного принципу, положенному в основу сотовой телефонной связи.
Эти системы носят названия MMDS (Microwave Multipoint Distribution System), LMDS (Local Multipoint Distribution System) или MVDS (Multipoint Video Distribution System).Система сотового телевидения работают, как правило, в диапазонах 27,5-295 ГГц (Северная Америка) и 40,5 – 42,5 ГГц (Европа). Существуют варианты таких систем для работы в других частотах диапазонах.
Абонентское оборудование состоит из антенны с СВЧ приемником (конвертором), объединенными в единый компактный блок, традиционного спутникового тюнера, работающего в диапазонах частот 95, — 2050 МГц.
По каналам сотового телевидения можно передавать, как аналоговые сигналы PAL, SECAM, NTSC, так и цифровые, нового стандарта DVB. Реальное число составляет несколько десятков аналоговых или около ста цифровых каналов. Радиус распространения сигналов составляет 3 – 6 километров. Поэтому для покрытия сигналом больших площадей используют сеть маломощных передатчиков.
Наличие множества ячеек сети позволяет предлагать пользователям в каждой из них свой набор ТВ программ, что выгодно отличает сеть сотового ТВ от существующих эфирных систем. По данным зарубежных специалистов в городских условиях стоимость строительства сотового ТМ в 3…5 раз меньше по сравнению с традиционными широкополосными кабельными сетями.
Проще всего видеоданные передавать и получать через Интернет, так как не требуется дополнительное оборудование сотового оператора, а только лишь услуга Интернет (3G, 4G).
Развиваясь в основном, как альтернатива системам телевидения, системы MMDS удачно решали задачу распределения относительного большого количества ТВ программ на определенной ограниченной территории. Сотовое телевидение иногда называют кабельным телевидением без проводов.
Изначально такие системы работали в частотном диапазоне 2,5 – 32 ГГц, при этом из-за особенностей распространения радиоволн этого диапазона обслуживание носителя более «локальный» характер, что и определило название таких систем – LMDS (Local multipoint Distribution Systems). Наконец, дальнейшем попытки увеличить «гибкость» системы распределения ТВ программ, расширить количество программ, снизит мощность передатчика привели к созданию аналогично систем распределения, работающих в диапазоне 40,5 – 42,5 ГГц. Системы эти стали называться MVDS (Multipoint Video Distribution System).
Поскольку зона обслуживания ограничена, такая система является существенным конкурентом для кабельных систем телевидения и часто обозначается термином (Wireless Cable – беспроводная кабельная сеть). В сравнении с телевизионными передатчиками эфирного вещания, передатчики таких систем обходятся значительно меньшей мощностью 100 Вт.
Существенным недостатком работы в этом диапазоне частот является относительно узкий используемый частотный интервал, около 200 МГц, что сильно ограничивает максимально возможное количество передаваемых ТВ программ. В диапазоне частот свыше 40 ГГц предусмотрен более широкий частотный интервал, 2 ГГц. С применением цифрового кодирования сигнала значительно возрастает возможное число передаваемых программ, что повышает рентабельность таких систем ТВ вещания. Если рассматривать применение систем сотового телевидения с точки зрения передачи цифрового сигнала, то оказывается, что на частотах работы MMDS, до 10 ГГц, может применятся та же технология передачи сигнала, что и в системах кабельного телевидения (способ модуляции, например, 64 – QAM).
Преимущество дальнейшего уменьшения размеров приемной антенны в этом высококачественном диапазоне существует вместе с недостатками – сокращения радиуса действия.
Дата добавления: 2016-11-04 ; просмотров: 2990 ;
Источник: poznayka.org