26 Октябрь 2009
Известно, что человеческий глаз воспринимает как единое целое красную (Red), зеленую (Green) и синюю (Blue) части видимого спектра. Таким образом , цветовое восприятие человека трехкомпонентное.
Конечно, мы воспринимаем больше цветовых оттенков – считается, что 16 миллионов – но для нас, в силу особенностей цветового восприятия, все они сводятся к комбинациям этих трех “главных” цветов (в теории цвета их называют опорными). Исходя из этого, все телевизионные камеры и другие технические датчики цветных изображений формируют три сигнала – R, G и B, а в телевизионных и компьютерных мониторах экран одновременно сканируют три электронных луча (речь идет о ЭЛТ), вызывая свечение красного, зеленого и синего люминофоров.
Глаз же при этом воспринимает только результирующее изображение во всем богатстве цветов реального мира. В то же время для телепереноса цветного изображения через эфир технически эффективнее кодировать цвет иным образом. Дело в том, что глаз 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:
Что такое разветвитель ТВ сигнала
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B, U = R – Y, V = B – Y,
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 вышеуказанных коэффициентов преобразования определяется жестким требованием двусторонней совместимости черно-белых и цветных приемников – яркостной сигнал Y совпадает с формируемым в ч/б системах, ч/б приемники воспринимают только его.
Что касается цветовых сигналов U и V, то они добавляются к яркостному сигналу путем модуляции специального гармонического сигнала (цветовой поднесущей) на частоте, лежащей в пределах спектра сигнала Y. В результате полосы яркостного сигнала и полного видеосигнала совпадают. Модуляция поднесущей может осуществляться по амплитуде, фазе или частоте согласно U- и V- значениям.
При приеме для точного определения величин модуляции необходима привязка к опорной несущей. Для этого в начале каждой строки передаются пакеты немодулированной несущей – 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):
R = Y + U, B = Y + V, G = Y – 0.509U – 0.194V
Телевизионное изображение воспроизводится путем последовательного сканирования электронными лучами по покрытому электролюминисцирующим веществом экрану. Сканирование происходит слева направо вдоль горизонтальных линий (телевизионных строк) и сверху вниз по строкам.
Как Путин жестами показывает охране кого убрать от себя Эксклюзив Видео
Лучи пробегают строку за строкой сверху вниз до самого низа экрана, а затем возвращаются назад, и опять – слева-направо сверху-вниз. За счет инерционности глаза в процессе подобного сканирования вызываемые цветовые вспышки света сливаются в линии, а затем в полное изображение.
В результате полный телевизионный кадр представляет собой совокупность последовательно высвечиваемых линий, передающих пространственное распределение изображения. Установлено, что для восприятия человеческим глазом этой совокупности как целого она должна обновляться не реже 50 раз каждую секунду. В телевидении был реализован чересстрочный режим развертки, при котором за каждый проход луч пробегает только половину линий – сначала четные, затем – нечетные. Таким 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.
В настоящее время в эксплуатации находятся три совместимых системы цветного телевидения – NTSC, PAL и SECAM. Основные различия между ними заключаются в конкретных методах кодирования телевизионного сигнала (см. таблицу).
Кратко остановимся на особенностях этих систем, рассматривая их в хронологическом порядке. NTSC (National Television System Color) – первая система цветного телевидения, нашедшая практическое применение.
Она была разработана в США и уже в 1953 г. принята для вещания, а в настоящее время вещание по этой системе ведется также в Канаде, большинстве стран Центральной и Южной Америки, Японии, Южной Корее и Тайване. Именно при ее создании были выработаны основные принципы передачи цвета в телевидении.
В NTSC каждая телевизионная строка содержит составляющую яркости Y и два сигнала цветности EI = 0.737U – 0.268V , EQ=0.478U+0.413V. Здесь переход от осей цветового кодирования U, V к осям I, Q обусловлен необходимостью сужения ширины полос цветовых поднесущих всего до ± 0.5 Мгц (в NTSC используется самая узкая полоса видеосигнала).
Поскольку глаз человека мелкие детали зеленого и пурпурного цветов (ось Q) воспринимает как неокрашеные (ось I – перпендикулярная к Q), то для сигналов EQ и EI это удается без дополнительных потерь в разрешении. 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.
C целью его устранения немецкой фирмой “Telefunken” в 1963 г. была разработана система PAL (Phase Alternation Line). Здесь использована аналогичная амплитудная модуляция цветоразностных сигналов EU=0.877U и EV=0.493V с фазовым сдвигом на 90° , но через строку дополнительно производится изменение знака амплитуды составляющей EU.
В результате при восстановлении в декодере цветовые составляющие надежно разделяются сложением/вычитанием сигналов цветности последовательных телевизионных строк, и паразитная яркостная 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 разложения. Система PAL принята в большинстве стран Западной Европы, Африки и Азии, включая Китай, Австралию и Новую Зеландию.
Система SECAM (SEquentiel Couleur A Memoire) 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 некоторых странах Восточной Европы, Монако, Люксембурге, Иране, Ираке и некоторых других странах.
Основная особенность системы – поочередная, через строку, передача цветоразностных сигналов (DR= –1.9U, DB=1.5V) 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. Но этим многообразие стандартов не ограничивается. Дело в том, что для формирования полного телевизионного сигнала к видео необходимо добавить звук, а полученный так называемый низкочастотный телевизионный сигнал передать через эфир путем модуляции гармоники одного из доступных радиоканалов (48,5…66 МГц – первый частотный диапазон (частотные каналы 1 и 2), 76…100 МГц – второй частотный диапазон (каналы 3-5), 174…230 МГц – третий частотный диапазон (каналы 6-12), 470…790 МГц – четвертый (дециметровый) 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 радиоканала изображения и типом модуляции радиоканала звука. В таблице представлены основные параметры телевизионных стандартов стран мира.
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 B, 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 M/M. В заключении отметим, что французский и российский “секамы” существенно отличаются в модуляции несущего радиосигнала – как по видео, так и по звуку.
А на уровне низкочастотных сигналов отличий нет. Основное отличие между SECAM B/G и D/K – в частоте разноса звука от видео. В то же время 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 нашего SECAM из высокочастотного сигнала. Очевидно, что полученный при этом низкочастотный сигнал все же необходимо подавать именно на SECAM-декодер.
Источник: provegas.ru
Форма и спектр видеосигнала. Искажения телевизионного изображения. (Лекция 2)
Иркутский филиал
Московского государственного технического
университета гражданской авиации
Экипаж- 4 чел.,
Дальность — 4 600 км,
Количество пассажиров – 350,
Ил-86
Длина – 59,94 м,
(первый полет в 1976 г., выпущено 106
Высота – 15,81 м,
самолет (1980-1993))
Двигатели – ТРДД НК-86 (4 x 13000 кгс)
Расход топлива 11 500 кг/ч
Запас топлива 40 т
2.
Первый и самый массовый в советском Союзе
широкофюзеляжный четырехмоторный (г. Воронеж)
3.
Ил-80/87 (по кодификации НАТО: Maxdome) — летающий
командный пост. Построено 4 экземпляра
4. А. Принципы построчной развертки
Перемещение развертывающего элемента в процессе анализа и синтеза
изображения по определенному периодическому закону называется
разверткой изображения. Рисунок, образуемый обегающим электронным
или световым лучом на поверхности экрана или мишени электроннолучевого прибора, называют ТВ растром.
Требования к развертке
•закон развертки на передающей и приемной
сторонах должен быть одинаков
•простой закон формирования отклоняющих
токов (линейно-строчная развертка в ТВ
вещании)
•постоянство скоростей разверток на прямых
ходах
•синхронность и синфазность разверток
передающей и приемной сторон ТВ тракта
•отклонение частоты строк от номинальной
не должно превышать +-0,016 Гц
5. Б. Чересстрочная развертка
Сущность чересстрочной развертки — полный кадр изображения развертывается, за
два поля. В первом поле развертываются нечетные строки растра, а во втором —
четные. Каждое из полей представляет собой растр с уменьшенным вдвое числом
строк и содержит половину зрительной информации о передаваемом изображении.
Так как критическая частота мельканий практически не зависит от числа строк в
растре, то частота передачи полей, равная или большая fкр, обеспечивает восприятие
изображения без мельканий, при этом скорость передачи информации снижается
вдвое.
С помощью
чересстрочной
развертки удается при
неизменных числе строк
и частоте мельканий
уменьшить вдвое
верхнюю граничную
частоту спектра сигнала
изображения. В
результате спектр
сигнала для
отечественного
стандарта занимает
полосу частот от fmin =
50 Гц до fmax = 6МГц
6. Обобщенная структурная схема телевизионной системы
1 — объектив; 2 — оптико-электронный преобразователь; 3 — развертывающее
устройство; 4 — синхрогенератор; 5 — усилитель; 6 — передающее устройство;
7 — канал связи; 8 — приемное устройство; 9 — видеоусилитель ;
10 —преобразователь сигнал-свет; 11 — селектор импульсов синхронизации;
12 — развертывающее устройство
7.
Тема 2. Форма и спектр видеосигнала.
Искажения телевизионного изображения
Лекция 2. Форма и спектр видеосигнала (2 часа)
Изучаемые вопросы:
Принципы построчной развертки.
Полный телевизионный сигнал
Форма видеосигнала.
Параметры ПТС
Спектр видеосигнала и его особенности.
Чересстрочная развертка.
Лектор – к.ф.м.н., доцент Кобзарь В.А.
8. 2.1. Полный телевизионный сигнал
Позитивная модуляция
Видеосигнал
ССИ и КСИ
ПТС
СГИ и КГИ
Негативная модуляция
Постоянная
составляющая
строки
Импульсы
врезки и
уравнивающие
Видеосигнал – для передачи информации о яркости элементов
изображения
ССИ и КСИ строчные и кадровые синхроимпульсы – для синхронизации
развертки на передающей и приемной стороне
СГИ и КГИ строчные и кадровые гасящие импульсы – для гашения
яркости обратного хода луча
Постоянная составляющая строки – для привязки к единому уровню
черного на приемной стороне за счет изменения уровня гасящих импульсов
на среднее значение пропорциональное яркости строки
Импульсы врезки – для исключения срыва развертки в период времени
КСИ
Уравнивающие импульсы – для получения идентичной картинки в четном
и нечетном полукадре во время и несколько позже КСИ
9. 2.2. Форма видеосигнала
10. 2.3. Полный телевизионный сигнал строки
В ПТС строки различают: номинальный уровень белого, соответствующий
передаче
нормированного
белого
в
объекте;
уровень
черного,
соответствующий наиболее темным элементам изображения; уровень
гашения, расположенный «чернее черного» на 0. 7 % для запирания ТВ
преобразователей на время обратного хода развертывающих лучей; уровень
синхроимпульсов, расположенных на площадках ГИ тоже в диапазоне
«чернее черного».
Видеоинформация передается только во время активной части строки и
кадра, а в интервалах ГИ видеосигнал подавляется
11. 2.3. Параметры полного телевизионного сигнала
Амплитудные, временные и частотные параметры ПТС
Наименование импульса
Длительность, мкс
Строчный гасящий
12
Строчный синхронизирующий
4,7
Уравнивающий
2,35
Врезка
4,7
Кадровый синхронизирующий
160
Кадровый гасящий
1612
12. 2.4. Анализ формы видеосигнала
Видеосигнал
не является гармоническим
колебанием, а имеет импульсный характер: в
нем могут присутствовать резкие переходы
между уровнями (фронты) и плоские
(одноуровневые) части импульсов.
2. Исходный видеосигнал по своей природе
униполярен
и
содержит
постоянную
составляющую.
3.
Видеосигнал можно представить как
периодическую
функцию
с
частотами
повторения fz = 1/Тст и fк = 1/Тк.
13. 2.5. Спектр видеосигнала и его особенности
Спектр видеосигнала ∆f должен содержать частотные составляющие в
полосе от fmin до fmax и низкие частоты ∆fo в частотном интервале 0. 2 Гц,
необходимые для передачи средней составляющей сигнала: ∆f =∆fo +fmin.
fmax.
fmin = 1/TK
Высокие частоты
определяют тонкую
структуру сигнала, т.е.
воспроизведение контуров и
мелких деталей
изображения.
Дискретные зоны
энергии, несущие
информацию о
передаваемом
изображении
позволяют совместить
два и более спектра
аналогичных
сигналов
14. 2.6. Основные параметры телевизионного изображения
При разработке телевизионных систем необходимо четко согласовывать
параметры ТВС и особенности зрительного восприятия изображения
Формат кадра k= l/h (4/3)
Оптимальное расстояние рассматривания — Lопт ≈ 5h
Максимальная яркость изображения — Вmax
Контрастность изображения – К=Вmax/Bmin или K=ΔB/Bmax
K=1000 яркий солнечный день, К=50-100 хорошая фотография
При заданном контрасте K зритель может воспринять вполне
определенное количество ступеней изменения яркости — полутонов, т.е.
градаций яркости A. Максимальное число градаций, которое глаз
способен различать ≈ 100
Четкость телевизионного изображения определяется максимально
возможным числом мелких деталей, различимых в изображении. Зависит
от числа строк в изображении
n=kz2
15. Задание на самостоятельную работу
Прочитав конспект лекций ответить на следующие вопросы:
1. Что включает в себя процесс анализа и синтеза изображения? Какова
роль развертки изображения?
2. В чем заключается принцип построчной развертки? Поясните рисунком
ответ.
3. Как выглядят формы отклоняющих токов строчной и кадровой
разверток?
4. Какой вид будет иметь видеосигнал при передаче чередующихся чернобелых полос и градационного клина?
5. Какова форма видеосигнала строки (с учетом синхро и гасящих
импульсов)?
6. Какова форма видеосигнала кадра (с учетом синхро и гасящих
импульсов)?
7. Из каких составляющих состоит полный телевизионный сигнал?
8. Каково назначение в ПТС строчных и кадровых синхроимпульсов?
9. Каково назначение в ПТС строчных и кадровых гасящих импульсов?
10. Каково назначение в ПТС постоянной составляющей строки?
11. Каково назначение в ПТС импульсов врезки и уравновешивающих
импульсов?
12. Что определяет нижнюю и верхнюю границу спектра ПТС?
13. Для каких целей в вещательном ТВ применяют черезстрочную
развертку?
[1] – Телевидение/под. Ред. В.И. Джакония. М.: Высшая
школа, 2007, с. 47-59
Источник: ppt-online.org
Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека
Наши дополнительные сервисы и сайты:
г. С аратов
поддержка проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку! И мы разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на e-mail
Устройство и принцип работы видиокона
Наряду со множеством достоинств суперортикон имеет и существенный недостаток: уж очень он сложен по конструкции. Значительно проще устроен видикон.
Устройство суперортикона: 1 объектив: 2- фотокатод: 3-ускоряющий электрод: 4-сетка: 5-мишень; 6 тормозящий электрод: 7-отклоняющие катушки; 8 — фокусирующая катушка; 9 — фокусирующий электрод; 10 анод; 11 — корректирующие катушки; 12 — электронная пушка; 13-катод; 14-секция умножителя
В видиконе применена мишень из вещества, не испускающего фотоэлектроны, а изменяющего свою проводимость под действием света. К таким веществам относятся аморфный селен, сурьма, соединения свинца и кадмия. Как вы. вероятно, помните, селен использовался и в первой телевизионной системе Дж. Керри, но там не было коммутации элементов изображения развертки.
В видиконе изображение развертывается электронным лучом. Посмотрим устройство трубки. На внутреннюю торцевую ее поверхность нанесена полупрозрачная проводящая металлическая подложка, а поверх нее слой вещества, образующего мишень. Перед мишенью расположена сетка, соединенная со вторым анодом и служащая для выравнивания поля в области мишени.
С другой стороны трубки расположены «электронная пушка» (электронный прожектор) и анод, собирающий электроны, отраженные от мишени. Для фокусировки и отклонения луча на трубку надеты фокусирующая и отклоняющие катушки.
Устройство видикона
Принцип действия видикона
Работает видикон так. Сканирующий электронный луч, попадая на элементарные конденсаторы мишени (смотри эквивалентную схему), доводит потенциал правой обкладки до потенциала катода. Конденсаторы при этом заряжаются напряжением + 20 В, приложенным к полупрозрачной проводящей подложке мишени. Пока луч прочерчивает все строки кадра, каждая элементарная емкость разряжается через фотосопротивление.
Если данный участок мишени освещен, то его сопротивление мало и конденсатор разряжается быстро. Когда электронный луч попадет на этот конденсатор, он создаст большой ток зарядки. Если же освещенность мала, конденсатор почти не разряжается, и от луча почти не требуется тока для его зарядки. Ток заряда элементарных конденсаторов, протекая через нагрузочный резистор, создает на нем видеосигнал.
Нам осталось выяснить, что же находится внутри передающей телевизионной камеры. Разумеется, оптическая система — объектив, а также передающая трубка с фокусирующей и отклоняющей системами, генераторы разверток. Кроме того, имеется предварительный видеоусилитель, повышающий уровень видеосигнала с 10. 20 мВ, развиваемых передающей трубкой, до 0,1 . 0,3 В. Есть еще электронный видоискатель, попросту говоря, встроенный телевизор, показывающий оператору то, что попадает в кадр.
От телекамеры видеосигнал поступает в камерный канал, где содержатся усилители и корректоры телевизионного сигнала. На выходе каждого камерного канала имеются видеоконтрольные устройства, позволяющие режиссеру передачи «выбирать» нужную телекамеру.
Далее к сигналу подмешиваются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы, импульсы гашения луча во время обратного хода, образующие так называемую синхросмесь. Они создаются специальным синхрогенератором. Роль синхронизации в телевидении очень важна, ведь благодаря ей электронные, лучи в передающей и во многих миллионах приемных трубок движутся строго одинаково.
Если синхронизация нарушается, луч в приемной трубке -кинескопе -движется не так, как в передающей, и картинка искажается до неузнаваемости. Поэтому синхроимпульсы передаются в начале каждой строки и в начале каждого кадра. Они-то и запускают одновременно генераторы разверток и в передающей камере, и во множестве телевизоров; принимающих данную программу.
После введения синхросмеси на выходе линейного усилителя формируется полный телевизионный сигнал, готовый для передачи в эфир. Он передается на телецентр, где модулирует радиопередатчик. Посмотрим, что происходит в телевизионном приемнике.
Принятый из эфира сигнал попадает в телевизионный приемник, усиливается, детектируется и выделяется в том виде, как он изображен на рисунке. Теперь он еще раз усиливается до амплитуды в несколько десятков вольт видеоусилителем и подается на управляющий электрод кинескопа, изменяя яркость свечения экрана. Одновременно из видеосигнала выделяются синхроимпульсы.
Кадровый синхроимпульс имеет большую длительность, и по этому признаку его можно отделить от строчных. Синхроимпульсы управляют работой двух генераторов разверток: строчной и кадровой, формирующих растр. Вот, собственно, и все. Лучи в передающей и приемной трубках движутся по растру одинаково, и перед телезрителем появляется точно такое же изображение, как и перед телевизионной камерой на студии.
Полный телевизионный сигнал
Как все? «А звук?» — спросит недоумевающий читатель. Звук передается по совершенно отдельному каналу с помощью частотной модуляции. Если любой радиовещательный частотно-модулированный (ЧМ) приемник перестроить на частоты телевизионных каналов, можно слушать звуковое сопровождение телепередач. Правда, это не очень интересно, ведь, как справедливо уже было замечено, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
Источник: www.matrixplus.ru