Передача телевизионных сигналов. Ранее мы отметили, что наивысшая частота изображения равна примерно 6 МГц. Для передачи сигнала с таким широким спектром целесообразно использовать амплитудную модуляцию.
Для использования амплитудной модуляции требуется полоса частот шириной 12 МГц, в то время как по отечественному телевизионному стандарту на передачу одного телевизионного канала отводится полоса 8 МГц. Но так как вся информация о сигнале содержится в одной боковой полосе частот, можно передавать только одну боковую полосу AM сигнала. Однако, полное подавление одной боковой полосы требует наличия в приемнике сложного фильтра, имеющего крутые спады частотной характеристики. Поэтому передается верхняя боковая полоса, несущая и часть нижней боковой полосы (рисунок 11.10).
Рисунок 11.10 — Размещение спектров сигналов изображения и звука в канале телевизионного вещания
Звуковые сигналы телевидения передаются с помощью частотной модуляции. Несущую частоту звуковых сигналов телевидения располагают рядом с частотами радиосигналов изображения. Это позволяет применять одну и ту же антенну и общие каскады усилителя радиочастоты приемника для приема радиосигналов – изображения и звука. Полная ширина спектра сигнала составляет 8 МГц.
Коротко о том как передаётся информация.
Для исключения искажений разность частот несущих колебаний изображения и звука, равная 6,5 МГц, поддерживается телецентром с высокой степенью точности. Передача сигналов изображения и звука производится с помощью двух различных.передатчиков.
Прием телевизионных сигналов. Телевизионные приемники строятся по супергетеродинной схеме. По методу приема звуковых сигналов телевидения телевизионные приемники могут быть двухканальными (с раздельным усилением сигналов звука и изображения на промежуточной частоте) и одноканальные (с общим усилением).
На рисунке 11.11 показана структурная схема одноканального телевизионного приемника. Сигнал, принятый антенной, поступает на переключатель телевизионных каналов (ПТК). В ПТК сигнал усиливается в УРЧ и подается на смеситель (См), куда поступают также колебания от местного гетеродина (Г).
Рисунок 11.11 — Структурная схема телевизионного приемника
После селектора каналов (СК) радиосигналы изображения и звука на промежуточных частотах усиливаются общими каскадами УПЧ, а затем детектируются амплитудным детектором (Д). В результате детектирования AM радиосигнала изображения выделяется полный телевизионный сигнал (ПТС). На выходе Д образуется также частота биений между промежуточными несущими частотами изображения и звука, равная, как следует из рисунка 11.11, 6,5 МГц. В этом случае промежуточная несущая частота изображения выполняет функцию частоты гетеродина. При этом сигналы биений 6,5 МГц, как и промежуточная несущая частота звука, будут промодулированы по частоте.
Преимущество рассматриваемого способа преобразования частоты в канале звука состоит не только в отсутствии необходимости иметь отдельные гетеродин и смеситель, но и в том, что отсутствует нестабильность настройки, связанная с изменением частоты гетеродина. Для получения неискаженного воспроизведения звука не требуется точная настройка приемника. Здесь отклонение частоты гетеродина от номинала приводит к равному изменению промежуточных частот видеосигнала и сигнала звука, а разность частот 6,5 МГц остается неизменной. На эту частоту настроены усилитель промежуточной частоты звука (УПЧЗ), ограничитель (О) и частотный детектор (ЧД).
Как волны передают информацию? Анимированный видеоролик.
Полный телевизионный сигнал с выхода видеоусилителя (ВУ) подается на управляющий электрод кинескопа. Для того чтобы сигнал с частотой биений не попадал на кинескоп, на выходе ВУ ставится фильтр (Ф), настроенный на эту частоту и не пропускающий ее к управляющему электроду.
Одновременно полный телевизионный сигнал подается на амплитудный селектор (АС), который отделяет кадровые и строчные синхроимпульсы от полного телевизионного сигнала. Затем с помощью разделительного фильтра (РФ) разделяются кадровые и строчные синхроимпульсы. Первые управляют работой генератора кадровой развертки (ГКР), вторые – генератора строчной развертки (ГСР). Выходные каскады генераторов кадровой и строчной разверток (ВКК и ВКС) обеспечивают необходимые токи в отклоняющих катушках кинескопа.
Источник: studopedia.su
Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений
В данном разделе рассматриваются основные параметры телевизионной (ТВ) системы и полного телевизионного сигнала (ПТВС), а также анализируются искажения ТВ изображения и ПТВС.
Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений
В основе телевизионной передачи и воспроизведения изображений лежат три физических процесса:
— преобразование световой энергии, исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы;
— передача и прием электрических сигналов;
— преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.
Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение оптического изображения. Это изображение может быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых может принимать т различных значений. Чем больше число элементарных источников N (элементов изображения), тем выше предельно различимая детальность изображения, т.е. элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения.
Первый принцип телевидения заключается в разбиении изображения на отдельные элементы и в поэлементной передаче всего изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изображения, которая может быть различима и воспроизведена ТВ системой. Изображение, образованное совокупностью всех элементов, называется кадром.
Второй принцип, на котором базируется телевидение, — это последовательные во времени передача и воспроизведение информации о яркости (и цвете) отдельных элементов изображения. Это возможно благодаря инерционности зрения человека, которая проявляется в том, что мелькающий источник света при высокой частоте мельканий кажется непрерывно светящимся.
Процесс последовательной поэлементной передачи (анализа) и воспроизведения (синтеза) изображения называется разверткой изображения.
В ТВ вещательных системах развертка изображения и на передающей, и на приемной стороне осуществляется в результате движения луча с постоянной скоростью по горизонтали (строке) слева направо и по вертикали (кадру) сверху вниз. Образованная в процессе развертки структура поля — совокупность строк — называется ТВ растром.
Передача и воспроизведение каждого элемента изображения должны осуществляться синхронно и синфазно. Это обеспечивается поддержанием в заданных пределах закона разверток и их периодической принудительной синхронизацией по строке и по кадру на передающей и приемной сторонах ТВ системы.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Как передается информация с телевизора
Современная телевизионная (ТВ) система — это совокупность оптических, электронных и радиотехнических устройств, которые принимают и передают на расстояние информацию о пространственно-излучательных характеристиках подвижных цветных объектов.
Изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, который передается по каналу связи и в месте приема преобразуется в оптическое изображение (Рис. 8.32).
Рис. 8.32. Структурная схема системы телевизионного вещания
Упрощенная схема одного из типов передающих трубок (видикона) приведена на Рис. 8.33. В стеклянном вакуумном баллоне трубки расположены два электрода — электронный прожектор и мишень. Прожектор создает электронный луч, направленный в сторону мишени. Поперечное сечение луча формируется фокусирующей системой ФС.
Направление луча, определяющее место его встречи с мишенью, задается отклоняющей системой ОС. Источник питания П, прожектор, электронный луч, мишень и нагрузка R Н образуют электрическую цепь. Мишень имеет два слоя. Первый является прозрачным для света и обладает постоянной электропроводимостью.
Второй, обращенный к прожектору, изготавливается из вещества, обладающего внутренним фотоэффектом. Движущееся изображение проецируется на мишень при помощи объектива. При этом отдельные участки мишени будут освещены по-разному, а потому вследствие внутреннего фотоэффекта будут иметь разную электропроводность. Ток в цепи будет пропорционален электропроводности участка мишени, которого в данный момент касается электронный луч. Отклоняющая система трубки обеспечивает безинерционное перемещение электронного луча по горизонтали и вертикали. Тем самым обеспечивается последовательное преобразование лучистой энергии, отраженной от участков подвижного изображения, в сигнал, который принято называть видеосигналом .
Рис. 8.33. Передающая телевизионная трубка (видикон)
Аналогично видикону работает и трехкомпонентная цветная передающая трубка (ЦПТ). Световой поток от передаваемой сцены светоразделительной оптикой (СРО) делится на 3 основные компоненты. Трехкомпонентная ЦПТ преобразует уровни световых интенсивностей каждой компоненты в соответствующие уровни электрических сигналов.
Для передачи по каналу кодирующее устройство формирует сигнал яркости U Y и два цветоразностных сигнала U R-Y и U В-Y . В целях поддержания синхронизма развертки изображения в канал связи передаются сигналы синхронизации U СИ .
Декодирующее устройство восстанавливает исходные сигналы и формирует сигнал развертки, которые синтезируют передаваемую сцену на экране телевизионной трубки.
Упрощенная схема, поясняющая устройство приемной телевизионной трубки (кинескопа), приведена на Рис. 8.34. Слой люминофора нанесен на внутреннюю поверхность широкой части стеклянного баллона. Электронный луч создается прожектором, формируется и ускоряется специальными электродами (на рисунке не показаны). Интенсивностью электронного луча управляет видеосигнал.
Луч направляется на люминофор и высвечивает поэлементно строку за строкой. Движение луча по горизонтали и вертикали задается отклоняющей системой (ОС).
Рис. 8.34. Приемная телевизионная трубка (кинескоп)
Поскольку интенсивность луча изменяется в соответствии с изменением сигнала, яркость свечения каждой строки будет изменяться. Ввиду большой скорости перемещения луча по строкам и определенной инерционности зрения человек наблюдает на экране цельное оптическое изображение.
Принцип работы цветного кинескопа аналогичен рассмотренному. Для передачи каждого из трех цветов применяются три отдельные электронные пушки.
В ТВ под кадром понимают совокупность элементов, на которые разбивается изображение. Геометрическое место последовательно передаваемых элементов в кадре называют телевизионным растром .
В ТВ системах растр строится по принципу линейно-строчной развертки .
На время обратного хода луча в полном ТВ сигнале вводятся гасящие импульсы, в пределах которого передается синхронизирующая информация.
Параметры полного ТВ сигнала определяются свойствами зрения:
Наибольший объем информации содержит сигнал яркости и, в основном, определяет полосу ТВ сигнала. Для передачи цветоразностных сигналов требуется полоса примерно в 4 раза уже, чем яркостного сигнала.
Для сокращения полосы ТВ сигнала применяют чересстрочную развертку, при которой полный кадр изображения передается и воспроизводится за два поля. В первом поле развертываются нечетные строки растра, во втором — четные. Два поля образуют один кадр с полной четкостью.
В РФ и Европе частота полей принята 50 Гц, в США — 60 Гц.
Рассмотрим характеристики существующих телевизионных систем.
Система NTSC (National Television System Committe). Одновременная совместимая система цветного ТВ, в которой передается яркостной сигнал и расположенная в пределах его спектра поднесущая, квадратурно модулированная двумя цветоразностными сигналами. В приемнике осуществляется синхронное детектирование цветоразностных сигналов, для чего в пределах гасящего строчного импульса передается частота поднесущего колебания с опорной фазой.
Европейский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.42 МГц, ширина полосы 2 ´ 1.3 МГц, несущая звука 6.5 МГц. Американский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 3.58 МГц, ширина полосы 1.3 и 0.5 МГц, несущая звука 4.5 МГц.
Система PAL (Phase Alternated Line). Квазисмешанная совместимая система цветного ТВ с квадратурной модуляцией поднесущей. Фаза одной из квадратурных компонент поднесущей переключается на 180 ° от строки к строке и сигналы цветности соседних строк в приемнике суммируются.
Основные характеристики системы PAL: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4.433 618 МГц, ширина полосы 2 ´ 1.3 МГц, несущая звука 4.5 МГц.
Система SECAM . Квазисмешанная совместимая система цветного ТВ. Поднесущие, расположенные в спектре яркостного сигнала, модулируются по частоте двумя чередующимися от строки к строке цветоразностными сигналами. В приемнике цветоразностные сигналы для каждой строки восстанавливаются сложением с использованием линии задержки.
В системе SECAM сигналы цветности чередуются с частотой строк, т.е. цветовая четкость хуже в 2 раза. Однако это не ухудшает цветовосприятия. Основные характеристики системы SECAM: число строк 625, частота полей 50 Гц, поднесущая цветности B-Y 4.25 МГц ± 230 кГц, R-Y 4.406 МГц ± 280 кГц, несущая звука 6.5 МГц.
Цифровое телевидение . Основные характеристики цифрового ТВ сигнала нормированы МСЭ-Р для 525- и 625-строчных систем. Преобразование аналогового сигнала цветного ТВ осуществляется с частотой дискретизации яркостного сигнала 13.5 МГц и цветоразностных — 6.75 МГц. Это соотношение частот дискретизации обозначается 4:2:2. Для более сложных процессов обработки предусмотрен стандарт 4:4:4. Скорость передачи цифрового ТВ сигнала даже при использовании стандарта 4:2:2 получается высокой и составляет 216 Мбит/с.
Методами сжатия видеоданных удается снизить скорость передачи до 4% от исходной. Различными организациями проводятся работы по стандартизации методов сжатия. В настоящее время разработаны следующие стандарты:
К перспективным системам телевидения можно отнести телевидение высокой четкости и многопрограммное цифровое телевидение.
ТВ высокой четкости (ТВЧ). ТВЧ предполагает изменение формата изображения от 4:3 к 16:9 и увеличение числа строк свыше 1000. В Японии разработана и введена в эксплуатацию в 1989 году система 1125 строк, 60 полей. В рамках ЕС разработана система 1250 строк, 50 полей.
Передача полноформатного сигнала ТВЧ цифровыми методами (1024 ´ 768, 32 бита, 30 кадров/с) требует скорости 755 Мбит/с.
Многопрограммное цифровое ТВ (МПТВ-6-7-8). МПТВ предполагает передачу по стандартным каналам сжатых цифровых сигналов нескольких ТВ программ вместо одной программы стандартного ТВ или ТВЧ. В настоящее время удается передать от 4 до 10 ТВ программ в одном стандартном ТВ канале.
Источник: kunegin.com