2.1. Основные параметры стандарта вещательного ТВ
У нас в стране, как и на всем пост советском пространстве, принят стандарт вещательного ТВ со следующими основными параметрами сигналов:
1. Общее число строк в кадре – 625;
2. Число кадров в секунду –25 при через строчной развертке (рис.1.4б);
3. Число полукадров в секунду –50, по 312,5 строк в каждом полукадре;
4. Формат кадра 4/3;
5. Период строчной развертки – 64 мкс (fстр = 15625Гц);
6. Длительность СГИ – 10 -12 мкс (время обратного хода по строке);
7. Длительность ССИ – 5 — 6 мкс (0.08-0.1Н), где Н = 64 мкс;
8. Период кадровой развертки – 20 мс (fк = 50Гц);
9. Длительность КГИ – 1500-1600 мкс (время обратного хода по кадру);
10. Длительность КСИ – обычно выбирается равной 3Н = 192 мкс
2.2. СОСТАВ И ФОРМА ТВ СИГНАЛА
В состав полного ТВ сигнала вещательного стандарта, форма которого по строкам и кадрам представлена на рис.2.2, входят следующие компоненты:
ТВ-видеопередатчик на одном транзисторе.Мини «телецентр» дома.
1. Видео (яркостной) сигнал.
2. Строчные и кадровые гасящие импульсы (СГИ и КГИ).
3. Строчные и кадровые синхронизирующие импульсы (ССИ и КСИ).
4. Врезки в КСИ двойной строчной частоты.
5. Уравнивающие импульсы.
6. Постоянная (яркостная) составляющая.
Форма видеосигнала. Величина видеосигнала, получаемого на выходе фотоэлектрического преобразователя, является функцией времени и пропорциональна яркости передаваемых элементов изображения, например, для черно-белого изображения показанного на рис.2.1, высокий уровень сигнала соответствует белому цвету соответствует, низкий уровень- черному цвету, а промежуточные уровни сигнала — градациям серого.
Рис.2.1. Формирование видеосигнала
а) — передаваемое изображение, б)-сигнал при развертки строки а-а
Рис.2.2. Форма ТВ сигнала за период строки (а) и кадра (б)
Рассмотрим назначение составных частей полного ТВ сигнала (ПТВС).
1. Видео сигнал несет информацию о яркостях передаваемых точек изображения – это то, что мы видим на экране телевизора.
2. Строчные к кадровые гасящие импульсы (СГИ и КГИ) предназначены для гашения лучей передающих трубок и кинескопа на время обратного хода разверток по строкам и кадрам соответственно. Это необходимо для того, чтобы светлые линии обратного хода не создавали помех на изображении в виде ряби от горизонтальных линий строчной развертки и наклонных линий по экрану от кадровой. Гасящие импульсы передаются в конце каждой строки и полукадра на уровне черного (рис.2.2)
3. Строчные и кадровые синхронизирующие импульсы (ССИ и КСИ) предназначены для обеспечения синхронной (одновременной) работы развертывающих устройств не передающей и приемной стороне. Этим достигается привязка начала координат разверток по горизонтали и вертикали телевизора и передающего оборудования. Это очень важные составляющие ПТВС, поскольку отсутствие КСИ приведет к срыву кадровой синхронизации, где изображение будет бежать вверх или вниз, а отсутствие ССИ к срыву строчной синхронизации, где изображение будет бежать влево или вправо.
Абонентский разветвитель. Вы пожалеете что не знали об этом
4. Врезки в КСИ обеспечивают нормальную работу строчной синхронизации во время действия КСИ. Отсутствие врезок приведет к искажению изображения в верхней части экрана за счет срыва строчной синхронизации во время действия КСИ, так как при одинаковом размахе синхроимпульсов во время действия КСИ ССИ передаваться не будут.
5. Уравнивающие импульсы предотвращают слипание строк четного и нечетного полукадра. Дело в том, что при через строчной развертке в каждом поле разворачивается 312,5 (целое число + половина) строк, причем, если нечетный полукадр начинается с начала строки, то четный с ее половины (рис.2.3). При этом меняется интервал между соседними строчными и кадровыми синхроимпульсами. Кроме того, в КСИ нечетного полукадра находится 3 врезки, а в КСИ четного полукадра – 2. Для выравнивания импульсной картины в четном и нечетном полукадрах применяют врезки двойной строчной частоты, а также вводят специальные уравнивающие импульсы двойной строчной частоты по 5 штук до и после КСИ, как показано на рис.2.3.
6. Постоянная или средняя (яркостная) составляющая видеосигнала возникает из-за того, что видеосигнал по своей природе сигнал не гармонически, а импульсный, не симметричный, следовательно он имеет постоянную составляющую, которая зависит от передаваемого сюжета изображения и может меняться с частотой 2-3 Гц.
Если принять размах всего ПТВС за 100 %, то собственно сигнал изображения (видеосигнал) от уровня белого то уровня черного занимает 70 %, а сигнал синхронизации располагается ниже уровня черного на 30%, т.е. его уровень — чернее черного. Это обеспечивает их надежное отделение от сигналов изображения в приемнике.
Рис. 2.3. Форма ПТВС при через строчной развертке
Таким образом, анализируя видеосигнал, можно сделать следующие выводы:
· он не является гармоническим колебанием, а имеет импульсный характер: в нем могут быть резкие перепады яркостей – границы, и участки одинаковой яркости – плоские вершины импульсов;
· исходный сигнал по своей природе униполярен (имеет одну полярность) и содержит постоянную составляющую;
· его можно представить как периодическую функцию с частотами повторения f c и f к.
2.3. СПЕКТР ТВ СИГНАЛА
Определим границы спектра видеосигнала. Он должен содержать частотные составляющие в полосе fmin – fmax и низкие частоты в интервале 0-2 Гц, для передачи средней составляющей. Нижняя граница спектра определяется частотой полукадров, соответствующей неподвижному изображению горизонтальной белой и черной полосы. Частота этих импульсов равна частоте кадров.
Невозможно придумать изображение, для сигнала которого частота была бы ниже. Таким образом нижней частотой спектра ТВ сигнала является 50 Гц.
Сложнее определить верхнюю границу. Высокие частоты определяют тонкую передачу мелких деталей изображения. Для определения верхней частоты спектра подсчитаем число пар черных и белых элементов, которое может быть передано и воспроизведено ТВ системой. Это число по строке равно kz/2, где k = 4/3 (формат кадра). Число пар в кадре – (kz/2)z., а число пар элементов, передаваемых за секунду = nkz 2 /2, где n – число кадров в секунду. Таким образом, верхняя частота спектра видеосигнала при прогрессивной развертке (n=50 кадров в секунду):
При использовании чересстрочной развертки частота кадров снижается в 2 раза (25Гц), поэтому верхняя частота уменьшается до 6,5 МГц.
На практике, учитывая конечность размеров электронного луча и снижение вертикальной четкости за счет строчной структуры изображения, можно еще снизить верхнюю границу без заметного ущерба качеству изображения. В формулу вводится коэффициент 0,75-0,85, а частота уменьшается до 5-6 МГц.
Одной из особенностей спектра ТВ сигнала является его дискретно линейчатой спектр состоящий из гармоник строчной частоты, вокруг которых группируются достаточно узкие полосы сигналов боковых частот (рис.2.4), обусловленных вертикальной разверткой и движением деталей изображения. Образуются дискретные зоны энергии, несущие информацию о передаваемом изображении, причем энергия этих зон уменьшается с ростом номера гармоники строчной частоты, что используются для передачи сигналов цветного ТВ.
Рис.2.4. Примерный вид спектра ТВ сигнала
Источник: cyberpedia.su
Принципы построения систем кабельного телевидения (стр. 1 из 2)
Все варианты построения СКВТ в общем случае состоят из следующих основных элементах: приемных телевизионных антенн и антенных усилителей, головных станций, включая их усилители, конверторы и другие элементы, необходимые для обработки принятых антеннами сигналов и подачи их а магистраль, кабельных магистральных и распределительных линий, магистральных усилителей, компенсирующих ослабление в магистральных кабельных линиях и корректирующие их частотные характеристики, ответвительных, как правило пассивных, устройств, обеспечивающих разветвление магистральных линий и подключение к ним соединительных кабельных линий, а также домовых распределительных сетей, включая соответствующие усилители. Дополнительно в них могут применятся автоматические устройства, обеспечивающие включение резервного усилительного оборудования и повышающие стабильность передаваемых по системе телевизионных сигналов, кодирующие и декодирующие, коммутирующие и другие устройства.
Структура СКТВ определяется прежде всего расположением здания или зданий, где будут установлены антенные сооружение и головная станция, относительно других сооружений, которые будут входить в данную систему. В качестве таких зданий, как правело, стараются выбрать одно из наиболее высоких среди входящих в систему и находящиеся по возможности ближе к центру нагрузки. В некоторых случаях, приходится устанавливать приемные антенны на зданиях, которые несколько ниже самых высоких в системе, с целью борьбы с сильными эхо сигналами.
В зону действия СКТВ включается жилые и общественные здания, к которым могут быть рационально и экономично проложены магистральные линии по существующим или планируемым подземным коммуникациям.
Кабельные линии системы кабельного приёма телевидения строятся таким образом, чтобы при необходимости они могли быть увеличены, а также чтобы несколько систем могли быть объединены в одну более крупную.
Основными требованиями, предъявляемыми к различным вариантам схем построения СКТВ, являются: минимально возможное ослабление и искажение телевизионных сигналов при передаче их от приемных антенн до входов телевизоров, надежность работы, минимальная стоимость сооружения и эксплуатации.
Как правило, при разработке каждой конкретной схемы СКТВ стремятся по возможности (в зависимости от имеющихся или планируемых к сооружению коммуникаций) приблизить её к радиальной с прокладкой магистральных линий от центра к периферии.
Среди ряда общественных схем построения сетей СКТВ используют системы кольцевого типа, для ограничении двухстороннего объёма информацией.
Нередко встречаются случаи, когда информация может передаваться не только от одного корреспондента к другому, но и в обратном направлении. В таких условиях появляется возможность использовать обратный поток информации для существенного повышения вероятности сообщений, передаваемых в прямом направлении, при этом не исключено, что по обоим каналам (прямому и обратному) в двух направлениях («дуплексная» связь) и только часть пропускной способности каждого из каналов используется для передачи дополнительных данных, предназначенных для повышения верности.
Возможны различные способы использования системы с обратной связью в дискретном канале. Обычно они подразделяются на два типа: системы с информационной обратной связью и системы с управляющей обратной связью. Системами с информационной обратной связью называются такие, в которых с приемного устройства на передающее поступает информация о том, в каком виде принято сообщение.
На основании этой информации передающее устройство может вносить те или иные изменения в процесс передачи сообщения; например, повторить ошибочно принятые отрезки сообщения, изменить применяемый код (передав предварительно соответствующий условный сигнал и убедившись в том, что он принят) либо вообще прекратить передачу при плохом состоянии канала до его улучшения.
В системах с управляющей обратной связью приемное устройство на основании анализа принятого сигнала само принимает решение о необходимости повторения, изменения способа передачи, временного перерыва связи и т.д. и передает об этом приказание передающему устройству. Возможны и смешанные методы использования обратной связи, когда в некоторых случаях решение принимается на приемном устройстве на основании полученной по обратному каналу информации.
Простейшим по идее методом информационной обратной связи является метод полной обратной проверки и повторения (ОПП).
При этом принятый сигнал полностью ретранслируется на передающее устройство, где каждая принятая кодовая комбинация сверяется с переданной. В случае их несовпадения передающее устройство передает сигнал для стирания неправильно принятой информации, а затем повторяет нужную комбинацию. В качестве сигнала для стирания применяется специальная кодовая комбинация, не используемая при передаче сообщения.
Функциональная схема такой системы показана на рисунке 1. Передаваемое сообщение, закодированное примитивным кодом, посылается в канал и одновременно записывается в запоминающем устройстве (накопителе). Приинятая кодовая комбинация сразу не декодируется, а запоминается в приемном накопителе и возвращается по обратному каналу на передающий конец, где она сравнивается с переданной комбинацией. Если они совпадают, то предается следующая кодовая комбинация, в противном случае – сигнал стирания. Существенным недостатком системы с полной ретрансляцией является большая загрузка канала обратной связи. Существуют и более сложные системы с информационной обратной связью, в которых используются помехоустойчивые коды.
Наибольшее распространение получили системы с управляющей обратной связью (УОС) при использовании избыточных кодов для обнаружения ошибок (рисунок 2). Такие системы часто называют системами с переспросом, или с автоматическим запросом ошибок, или с решающей обратной связью (РОС).
Рисунок 1 — Система с информационной обратной связью.
В большинстве случаев это системы дуплексные, т.е. информация в них передается в обоих направлениях. В кодере передаваемое сообщение кодируется кодом, позволяющим с большой вероятностью обнаруживать возникающее в канале ошибки. Принятый кодовый блок декодируется с обнаружением ошибок.
Если ошибки не обнаружены, то декодированный сигнал отрезок сообщения поступает к получателю. При обнаружении ошибок блок бракуется и по обратному каналу передается специальный сигнал «переспроса». Прием сигнала переспроса вызывает повторение забракованного блока, который с этой целью храниться в накопителе- повторителя до тех пор, пока по обратному каналу не будет принята очередная кодовая комбинация, не содержащая переспроса.
Рисунок 2 — Система с управляющей обратной связью.
Основными параметрами, характеризующими систему, являются эквивалентная вероятность ошибки и скорость передачи информации.
Основным преимуществом системы УОС является простота построения декодирующего устройства.
Система с управляющей обратной связью оказывается весьма эффективной в каналах с переменной вероятностью ошибки р становится близкой к 1, т.е. пропускная способность канала падает почти до нуля, система находится в режиме постоянного переспроса, однако при хорошем коде ложная информация на выход практически не поступает. При уменьшении вероятности ошибки скорость передачи увеличивается, а вероятность продолжает оставаться на заданном уровне. Таким образом, система УОС как бы адаптируется (приспосабливается) к состоянию канала, используя канал настолько, насколько это оказывается возможным в каждом из его состояний /1/.
При разработке СКТВ необходимо выбрать полосы частот для размещения радиосигналов телепрограмм, внутрисистемных сигналов, передаваемых в направлении от станции КТВ в сторону абонентов и от абонентов в сторону станции. На рисунке 3 показан один из вариантов выбора частотных полос, используемых в отечественной аппаратуре КТВ серии 300.
Часть полосы частот К2 48…300 МГц предназначена для организации 28 ТВ радиоканалов (12 стандартных вещательных и 16 спец. каналов), в которых радиосигналов передается в сторону абонентов. Достаточно узкая по сравнению с ней полоса частот 40…48 МГц резервируется для внутрисистемных сигналов станции КТВ, направляемых по распределительной сети также в сторону абонента. Полоса частот К1 шириной 25 МГц (от fн = 5 МГц до fв = 30 МГц ) предназначена для внутрисистемных сигналов, передаваемых по распределительной сети в сторону станции КТВ. Они могут формироваться в любом месте, где есть вход в распределительную систему, например: коробка абонента, разветвителя ДРС, домовом усилителе или пункте домового ввода, магистральном ответвителе, линейном (магистральном и субмагистральном) усилителе.
Рисунок 3 — Распределение частот сигналов и двунаправленной СКТВ
Очевидно, что сигналы, принадлежащие первой и второй полосам частот, а также сигналы третьей полосы передаются по радиочастотному кабелю распределительной сети одновременно, но во встречных направлениях. Для этого необходимы специальные двунаправленные усилители. Пример передачи прямого и обратного сигналов в распределительной сети СКТВ показаны на рисунке 4. Прямой сигнал Uпр включает радиотелевизионные и внутрисистемные сигналы прямого направления, занимает полосу частот 40…300 МГц, проходит через усилители УМ1 и УМ3 магистральной и субмагистральной линией. Обратные сигналы Uобр Uобр см состоят только из внутрисистемных сигналов обратного направления, формируемых в различных точках магистральной и субмагистральной линией распределительной сети, занимают полосу частот 5…30 МГц, проходят через усилители УМ4 и УМ2 тех же линий, образуя обратный суммарный сигнал Uобрå . Во избежание ошибок следует, что все обратные сигналы, в том числе Uобр и Uобр см, формируемые в распределительной, передаются на присвоенных им частотах в полосе 5…30 МГц, поэтому смешение между собой передаваемых сообщений не происходит /2/.
Источник: smekni.com
Презентация на тему Физические основы телевидения
Из истории изобретения.В основе телевизионной передачи лежат три физиологических процесса:- Преобразование оптического изображения в электрические сигналыПередача электрических сигналов по каналам связиПреобразование переданных электрических сигналов в оптическое изображение.
- Главная
- Физика
- Физические основы телевидения
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Физические основы телевидения.
Слайд 2Из истории изобретения.
В основе телевизионной передачи лежат три физиологических процесса:
—
Преобразование оптического изображения в электрические сигналы
Передача электрических сигналов по каналам
связи
Преобразование переданных электрических сигналов в оптическое изображение.
Слайд 3Основаны эти процессы на исследованиях, в которых принимали участие наши
соотечественники.
Слайд 4Для преобразования оптического изображения использовано явление фотоэффекта, изученное А. Г.
Столетовым.
Слайд 5Для передачи телевизионных сигналов используется радиосвязь, основоположником которой был А.
С. Попов.
Слайд 6Идея воспроизведения изображения на люминесцирующем экране принадлежит нашему соотечественнику Б.
Л. Розингу.
Слайд 7Большой вклад ученые и инженеры нашей страны внесли и в
решение инженерных проблем телевидения. Русский инженер – изобретатель 30-х гг.
В. К. Зворыкин разработал первую передающую телевизионную трубку – иконоскоп.
Слайд 8Идея последовательной передачи изображения по элементам была предложена почти одновременно
португальским ученым Де Пайва и русским ученым П. И. Бахметьевым.
Слайд 9 Блок-схема телевизионного передатчика
Слайд 10Процесс передачи изображения на расстояние в основных чертах подобен радиотелефонии.
Он начинается с преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Это
преобразование происходит в передающей телевизионной камере. Полученный сигнал моделирует высокочастотные колебания несущей частоты. Модулированные колебания усиливаются и подаются в передающую антенну. Вокруг антенны создается переменное электромагнитное поле, распространяющиеся в пространстве виде электромагнитных волн.
По ряду причин для передачи телевизионных сигналов пригодны очень короткие эл. Волны метрового или дециметрового диапазона.
Слайд 11
усилитель
сигнала
изображения
Модуляционный
каскад
Задающий
генератор
Усилитель
мощности
Усилитель
высокой
частоты
Детектор
Усилитель
Видео — частоты
Блок-схема
Слайд 12В телевизионном приемнике принятые электромагнитные колебания усиливаются, детектируются, вновь усиливаются
и подаются на управляющий электрод приемной телевизионной трубки, которая преобразует
электрический сигнал в видимое изображение.
Слайд 13Понятие о радиолокации
Слайд 14Обнаружение различных объектов и определение их местоположения с помощью радиоволн
называют радиолокацией
Слайд 15Наиболее широко применяют радиолокацию
— На флоте
—
в авиации
— космонавтике
Радиолокационные установки делают безопасным движение
судов, войска противоздушной обороны располагают радиолокационными станциями, которые могут обнаружить самолеты и ракеты.
Радиолокацию успешно применяют для астрономических исследований.
Источник: theslide.ru