Телевидение – технология передачи на расстояние изображения и звука от объектов окружающего мира с помощью электромагнитных волн (сигналов) по металлическим проводникам (кабелям), излучением через пространство в радиодиапазоне или в оптическом диапазоне, а также по оптическим волоконным проводникам (кабелям).
Принципы телевидения для получения, записи, хранения и передачи видимого изображения и слышимого звука от объекта окружающего мира с помощью технических устройств заинтересовали учёных и инженеров, начиная с 19 века.
В конце 19 века португальский учёный А. ди Пайва и независимо от него русский учёный П. И. Бахметьев дали ответ на поставленный вопрос, сформулировав основной принцип работы телевидения:
- в начальном пункте изображение объекта преобразуется в электрические сигналы последовательно (процесс назван анализом изображения), затем электросигналы передаются по каналу связи в конечный пункт, где в обратном порядке выполняется преобразование последовательности электросигналов в изображение (процесс назван синтезом изображения).
Общая схема современной телевизионной системы
Научные открытия и изобретения, а также многочисленные опытно-конструкторские работы учёных и инженеров в области физики электромагнитных волн и создания технических устройств для их приёма, преобразования и передачи в привели к реализации принципа работы телевидения в современной системе телевизионного вещания, которая в общем виде выглядит следующим образом.
Принципы радиосвязи и телевидения | Физика 9 класс #46 | Инфоурок
Общие сведения о телевизионном сигнале
Телевизионный сигнал в современной системе телевидения передаётся в цифровом виде, то есть является цифровым (дискретным) сигналом – таким образом реализованы принципы работы цифрового ТВ.
Цифровой сигнал (дискретный сигнал) – это сигнал, имеющий точное значение и количество этих значений конечно.
Физически цифровой (дискретный) сигнал имеет 2 или 3 значения. В первом случае цифровой (дискретный) сигнал является двоичным, а во втором – троичным.
В цифровых системах используются двоичные сигналы, в которых положительный потенциал (+) соответствует значению «1». Значению «0» в этом случае физически соответствует низкий уровень напряжения (около 0 В).
При передаче данных в большинстве случаев применяются троичные сигналы со значениями (+), (0), (-). Здесь «1» представляется отсутствием потенциала в канале, тогда как «0» характеризуется положительным (+) или отрицательным (-) импульсом.
В форме троичного цифрового сигнала осуществляется:
- кодирование передаваемых цифровых данных;
Получение и формирование телевизионного изображения
Принцип работы телевидения основан на прямой и обратной функциях преобразования (анализе и синтезе) изображения:
- перед передачей телевизионного изображения в эфир его необходимо преобразовать в последовательные электрические сигналы – выполнить так называемый анализ изображения;
- для того чтобы переданное телевизионное изображение отобразить на экране телевизионного приёмника (телевизора), необходимо преобразовать переданные последовательные электрические сигналы в изображение – выполнить так называемый синтез изображения.
Принцип работы плазменного телевизора /монитора. 3D анимация Mozaik Education
Процесс получения цифрового телевизионного изображения технически реализован следующим образом.
- Изображение объекта внешнего мира в виде светового пучка воспринимается объективом цифровой видеокамеры.
- Далее световой пучок направляется через систему линз и диафрагму видеокамеры на специальную матрицу CCD (аббревиатура от английского Charged Coupled Device).
Матрица CCD (или преобразователь свет-электрический сигнал) – электронное устройство прямоугольной формы, состоящее из светочувствительных элементов, каждый из которых при попадании на него света выполняет функцию преобразования светового сигнала в аналоговый электрический сигнал.
- Затем полученные аналоговые электрические сигналы изображения объекта необходимо преобразовать в цифровые электрические сигналы изображения объекта. Для этого используется аналого-цифровой преобразователь.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, ADC от английского Analog-to-digital converter) – электронное устройство, выполняющее функцию преобразования аналогового электрического сигнала, поступающего на его вход, в цифровой электрический сигнал, поступающий на его на выход.
- Далее цифровой сигнал обрабатывается процессором цифровой видеокамеры. Через процессор проходят и обрабатываются цифровые потоки сигналов изображения.
- После процессорной обработки цифровое изображение преобразуется конвертером, сжимающим кадры изображения. Сжатие выполняется, чтобы увеличить число хранимых кадров цифровой видеосъёмки.
Источник: sprint-olympic.ru
Физика принцип работы телевизора
«Физика — 11 класс»
Понятие о телевидении
Радиоволны используются для передачи не только звука, но и изображения в телевидении.
Принцип передачи изображения
На передающей станции производится преобразование изображения в последовательность электрических сигналов.
Этими сигналами модулируются колебания, вырабатываемые генератором высокой частоты.
Модулированная электромагнитная волна переносит информацию на большие расстояния.
В приемнике производится обратное преобразование.
Высокочастотные модулированные колебания детектируются, а полученный сигнал преобразуется в видимое изображение.
Для передачи движения немного отличающиеся друг от друга изображения движущегося объекта (кадры) передаются десятки раз в секунду (в России — 50 раз в секунду).
Изображение кадра преобразуется с помощью передающей вакуумной электронной трубки-иконоскопа в серию электрических сигналов.
Кроме иконоскопа существуют и другие передающие устройства.
Внутри иконоскопа расположен мозаичный экран, на который с помощью оптической системы проецируется изображение объекта.
Каждая ячейка мозаики заряжается, причем ее заряд зависит от интенсивности падающего на ячейку света.
Этот заряд меняется при попадании на ячейку электронного пучка, создаваемого электронной пушкой.
Электронный пучок последовательно попадает на все элементы сначала одной строчки мозаики, затем другой строчки и т. д. (всего 625 строк).
От того, насколько сильно меняется заряд ячейки, зависит сила тока в резисторе R.
Поэтому напряжение на резисторе изменяется пропорционально изменению освещенности вдоль строк кадра.
Принцип приема изображений
Высокочастотные сигналы, полученные на выходе трубки, попадают на антенну, излучающую соответствующие электромагнитные волны.
Эти сигналы формируются в телевизионном приемнике после детектирования.
Это видеосигналы.
Они преобразуются в видимое изображение на экране приемной вакуумной электронной трубки — кинескопа.
Электронная пушка такой трубки снабжена электродом, управляющим числом электронов в пучке и, следовательно, свечением экрана в месте попадания луча.
Системы катушек горизонтального и вертикального отклонения заставляют электронный луч обегать весь экран точно таким же образом, как электронный луч обегает мозаичный экран в передающей трубке.
Синхронность движения лучей в передающей и приемной трубках достигается посылкой специальных синхронизирующих сигналов.
Телевизионные радиосигналы могут быть переданы только в диапазоне ультракоротких (метровых) волн.
Такие волны распространяются обычно лишь в пределах прямой видимости антенны.
Поэтому для охвата телевизионным вещанием большой территории необходимо размещать телепередатчики как можно ближе друг к другу и поднимать их антенны как можно выше.
Башня Останкинского телецентра в Москве высотой 540 м обеспечивает надежный прием телепередач в радиусе 120 км.
В настоящее время телевизионная сеть в нашей стране насчитывает несколько тысяч вещательных станций; их передачи принимают около 100 млн телевизоров.
Для получения цветного изображения осуществляется передача трех видеосигналов, несущих компоненты изображения, соответствующие основным цветам (красному, зеленому, синему).
Зона надежного приема телевидения непрерывно увеличивается, в основном за счет использования ретрансляционных спутников.
Развитие средств связи
Еще сравнительно недавно междугородная телефонная связь осуществлялась исключительно по проводам.
В настоящее время все шире применяются кабельные и радиорелейные линии, повышается уровень автоматизации связи.
В радиорелейных линиях связи используются ультракороткие (дециметровые и сантиметровые) волны.
Эти волны распространяются в пределах прямой видимости, поэтому линии состоят из цепочки маломощных радиостанций, каждая из которых передает сигналы к соседней как бы по эстафете.
Такие станции имеют мачты высотой 60—80 м, находящиеся на расстоянии 40—60 км друг от друга.
Все большей популярностью пользуются оптоволоконные линии связи, позволяющие передавать большой объем информации.
Процесс передачи основан на многократном отражении лазерного луча, распространяющегося по тонкой трубке (волокну).
Такая связь возможна между двумя неподвижными объектами.
Успехи в области космической радиосвязи позволили создать новую систему связи, названную «Орбита».
В этой системе используются ретрансляционные спутники связи.
Спутники связи серии «Молния» запускаются на сильно вытянутые орбиты.
Период их обращения составляет около 12 ч.
Созданы мощные и надежные системы, обеспечивающие телевизионным вещанием районы Сибири и Дальнего Востока.
Они позволяют осуществить телефонно-телеграфную связь с отдаленными районами нашей страны.
Новые спутники связи серии «Радуга» запускаются на орбиту радиусом около 36 000 км.
На этой орбите период обращения спутника равен 24 ч, и поэтому спутник все время находится над одной и той же точкой поверхности Земли.
Совершенствуются и находят новые применения и такие сравнительно старые средства связи, как телеграф и фототелеграф.
В год по фототелеграфу передаются десятки тысяч газетных полос, с которых печатаются сотни миллионов экземпляров газет.
Телевидение охватывает почти все населенные пункты нашей страны.
В нашей стране создается Единая автоматизированная система связи.
В связи с этим развиваются, совершенствуются и находят новые области применения различные технические средства связи.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Следующая страница «Кратко о механических и электромагнитных волнах»
Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»
Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
Источник: class-fizika.ru
Телевидение
Радиоволны можно использоваться не только для передачи звука, но и для передачи изображения.
Передача изображения
Для передачи изображение, его сначала надо преобразовать в электрические сигналы. На станции с которой передается сигнал, его преобразуют в последовательность электрических импульсов. Потом данными сигналами модулируются колебания высокой частоты.
Полученные волны передаются на антенну передатчика и распространяются. В приемной антенне волны принимаются. Происходит их обратное преобразование. Для этого высокочастотные волны детектируются. Получают исходный сигнал изображения.
Этот сигнал переводят в изображение.
Чтобы передать движение используют всем известный принцип кино. За секунду передают множество разных изображений, отличающихся друг от друга. Человеческий глаз не успевает заметить смену кадров и кажется что изображение движется.
Для преобразования изображения в электрический сигнал используют прибор, называемый иконоскоп. Иконоскоп не является единственным способом преобразования изображения в поток электрических импульсов.
Устройство простейшего иконоскопа показано на следующем рисунке.
На мозаичный экран с помощью объектива подается изображение. При этом каждая ячейка мозаики заряжается. Из электронной пушки направляется поток электронов, который под действием двух магнитов или конденсаторов откланяется на нужный угол. Это луч пробегает по всем ячейкам мозаики.
Когда пучок электронов попадает на ячейку, в ней изменяется заряд. В зависимости от того, насколько изменился заряд в ячейке, будет изменяться сила тока на резисторе. Колебания напряжения на резисторе и создают электрический сигнал. В приемнике сигнала, стоит, например, электроннолучевая трубка, в которой и происходит преобразование сигнала в изображение.
Телевидение и его развитие
Телевизионные сигналы передаются только в диапазоне ультракоротких волн. Как уже известно, они распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому необходимо ставить телевизионные передатчики как ближе к приемникам, или делать ретрансляторы сигнала. По этой же причине телевизионные башни делают достаточно высокими. Например, Останкинская телебашня имеет высоту 540 м.
Для передачи цветного изображения чаще всего пользуются системой RGB. То есть передают три различных сигнала, которые соответствуют основным цветам: красному, зеленому и синему.
Развитие средств связи осуществляется полным ходом. Еще 20 лет назад не в каждой квартире можно было встретить домашний проводной телефон. А сейчас уже никого не удивишь наличием мобильного телефона у ребенка. Об спутниковом телевидении можно и не упоминать.
Широкое распространение получили также оптоволоконные линии связи. Помимо всего прочего, создаются ретрансляционные космические спутники. Развивается система ГЛОНАСС.
Источник: nado5.ru