Материал: Определение параметров ТВ-вещания

Определение параметров ТВ-вещания

Контрольное задание № 1

.1. Определить верхнюю граничную частоту спектра сигналов изображения f_в (c учётом потери времени на обратный ход). Отношения длительностей строчных и кадровых гасящих импульсов к периодам строчной и кадровой развёртки принять такими же, как в стандарте ТВ вещания.

.2. Построить заданное оптическое изображение. Указать на изображении численные значения яркостей градационного клина из таблицы задания (в относительных единицах) и отметить строки, соответствующие развёртке горизонтальных линий на высотах h₁ и h₂ (из таблицы задания).

.3. Определить номера строк (с учётом потери части строк на обратный ход по кадру), соответствующие развёртке горизонтальных линий на высотах h₁ и h₂.

.4. Начертить осциллограммы полного видеосигнала для строк, номера которых определены в пункте 1.3. На осциллограммах указать длительность строки, гасящего импульса строк, синхронизирующего импульса строк, а также численные значения уровней белого, чёрного, гашения и синхронизирующих импульсов.

.5. Определить частоту первой гармоники импульсного сигнала (вдоль строк) f₁, если вместо оптического изображения вида рис.1[1] передаётся изображение «шахматного поля» с размером одной клетки вдоль строки b.

.6. При преобразовании аналогового сигнала в цифровой, определить:

а) минимально допустимую частоту дискретизации;

б) значения проквантованного сигнала Y_i для яркостей L_min, L₁, L₂ L₃, L₄, L₅, L_max (при линейной шкале квантования).

Таблица 1

Параметры задания

Решение

.1 Верхняя граничная частота спектра видеосигнала определяется по полной формуле (с учетом потери времени на обратный ход):

где p = 0.8; = 4/3;  и  определяются из стандарта ТВ вещания.

где  - длительность гасящего импульса строк;= 64 мкс - длительность строки.

где j - длительность гасящего импульса полей, j = 25*H + =1.6мс;

 - номинальная длительность поля, 20мс.

Тогда:

.2 На рис.1 и 2 строим заданное оптическое изображение

.3. Определим номера строк (с учетом потери части строк на обратный ход по кадру), соответствующих развёртке горизонтальных линий на высотах h₁ и h₂.

При определении номеров строк, соответствующих развертке горизонтальных линий на высотах h₁ и h₂, необходимо учесть, что развертке изображения подвергаются не полное число строк z, а число активных строк.

Число активных строк:

где  - относительная потеря времени в период обратного хода по полю.

 = 575

Тогда номера строк для высот h₁ и h₂:₁ = 15 %; N_c = 575/100*15 = 86,3 (86-ая строка);₂ = 80 %; N_c = 575/100*80 = 460 (460 -я строка).

.4. Построим осциллограммы полного видеосигнала для строк, номера которых определены в пункте 1.3

1.5. Определим частоту первой гармоники импульсного сигнала (вдоль строк) f₁, если передаётся изображение «шахматного поля» с размером одной клетки вдоль строки  = 0,138.

Число деталей равно числу элементов изображения:

= k*z²*b,

тогда

где p=0.8; k=4/3; β=0.08; α=a/H_a,

При определении частоты первой гармоники импульсного сигнала, формируемого при развертке изображения « шахматного поля», необходимо учесть потерю времени на длительность гасящего импульса строк.

 мкс

 = 85,7 кГц

После расчета величины f₁ убедимся в справедливости неравенства:₁ ≤ f_в

Неравенство выполняется.

.6. При преобразовании аналогового сигнала в цифровой определяем:

а) минимально допустимую частоту дискретизации:

_{д min} =2*f_в = 2*5,886*10⁶ = 11,772 МГц.

б) значения проквантованного сигнала для яркостей L_min, L₁, L₂, L₃, L_4, L_max (при линейной шкале квантования).

При расчёте значений проквантованного сигнала Y_i в соответствии со стандартом принято соответствие:_min=0 → 16 уровень квантования,_max=1 → 235 уровень квантования.

_i = 219*L_i + 16, где 16 ≤ Y_i ≤ 235.

_i - в относительных единицах, 0 ≤ L_i ≤ 1,0.

Значения Y_i округляются до ближайшего целого значения.

 = 219*0 + 16 = 16 уровень,

 = 219*0,3 + 16 = 82 уровень,

= 219*0,6 + 16 = 148 уровень,

= 219*0,4 + 16 = 104 уровень,

= 219*0,4 + 16 = 104 уровень,

= 219*0,7+16 = 170 уровень.

Контрольное задание № 2

1.      Дайте общую характеристику системы цветного телевидения СЕКАМ.

2.      Раскройте понятия совместимости системы цветного телевидения.

.        Поясните сущность уплотнения спектра сигнала.

.        Начертите и поясните структурную схему видеоканала передающей части и структурную схему канала цветности телевизора.

.        Приведите и поясните характеристики высокочастотного и низкочастотного предыскажений сигналов.

.        Приведите краткие сведения о цветовой синхронизации.

Стандарт SECAM (франц. Sequential Couleur Avec Memoire) - последовательная передача цветов с запоминанием был разработан во Франции. Регулярное вещание с его использованием началось в 1967 году, во Франции и СССР. В SECAM используется 625 строк с частотой 25 кадров, или 50 полей в секунду.

Особенность системы в том, что цветоразностные сигналы передаются посредством частотной модуляции. Тогда, как в PAL и NTSC используется квадратурная амплитудная модуляция. Частотная модуляции, а также поочередная (через строку) передача двух цветовых сигналов позволила избавиться от излишней чувствительности к искажениям, но несколько ухудшила четкость, что, впрочем, в условиях приема эфирного телевидения не всегда принципиально и наиболее заметно в кабельных системах. SECAM позволяет добиться более естественной цветопередачи за счет улучшенного разделения цветовых сигналов от яркостного. В системе СЕКАМ сигналами передачи являются три сигнала: яркостный  и два цветоразностных  и .

Совместимость означает необходимость передачи информации о цвете в том же канале связи и в той же полосе частот, которая уже отведена для черно-белого телевизионного вещания. Под совместимостью системы цветного телевидения с черно-белой следует понимать свойство системы, обеспечивающее возможность качественного приема программ цветного телевидения в черно-белом виде всеми типами существующих черно-белых телевизоров без каких-либо переделок (условие прямой совместимости).

С другой стороны, приемник цветного телевидения также без всяких переделок должен быть способен кроме цветных принимать без красок обычные черно-белые программы (условие обратной совместимости). Выполнение условий прямой и обратной совместимостей имеет большое значение для всех стран, где уже широко развито телевизионное вещание.

Удовлетворение требования « профессиональной » совместимости предлагает возможность использования многих технических средств черно-белого телевидения при замене его цветным. Например, программа цветного телевидения, требующая специально оснащенных студий, может создаваться только в немногочисленных телецентрах. Отсюда возникает необходимость в ее ретрансляции, для чего экономически выгодно использовать уже существующее оборудование кабельных магистралей, радиорелейных и космических линий связи, телевизионных передатчиков, строительство которых требует больших капиталовложений и которые построены в соответствии с параметрами черно-белого телевизионного вещания.

На основании изложенного можно точно сформулировать следующие условия совместимости:

1.      Полный сигнал цветного телевидения должен содержать все элементы полного сигнала черно-белого телевидения, в том числе и информацию о распределении яркости в передаваемой сцене.

2.      Все другие элементы, содержащиеся в сигнале цветного телевидения, необходимые для отображения информации о цвете передаваемых сцен, не должны создавать заметных помех на экране черно-белых телевизоров при приеме цветных передач.

.        Параметры системы цветного телевидения (число строк разложения, частота кадровой развертки, полоса частот видеосигнала, разнос между несущими частотами сигналов изображения и звука, ширина спектра частот и т. д.) должны быть аналогичны соответствующим параметрам системы черно-белого телевидения и обеспечивать высокое качество изображения.

.        Звуковое сопровождение должно передаваться таким же образом, как и в черно-белом телевидении.

Таким образом, принцип совместимости означает сосуществование цветного и черно-белого телевидения и обеспечивает возможность постепенного перехода от черно-белого телевидения к цветному.

Полная полоса частот ТВ сигнала 6 + 1,5 + 1,5 = 9 МГц

Однако такая полоса частот чрезмерно велика, она не укладывается в стандартный канал черно-белого телевидения (6 МГц) и поэтому не обеспечивает условий совместимости. Возможность дальнейшего уплотнения полосы частот основывается на специфической особенности телевизионного спектра - его дискретном характере. Установлено, что в яркостном сигнале имеются области частот, в которых практически отсутствует энергия передаваемого сигнала. Такое построение спектра позволяет его уплотнить, т.е. расположить гармонические составляющие цветоразностных сигналов в незаполненных промежутках спектра яркостного сигнала. При рассмотрении структуры телевизионного сигнала было также выяснено, что максимум энергии сигнала яркости группируется в диапазоне нижних частот. Амплитуды составляющих сигнала в диапазоне верхних частот очень малы. Именно в этом диапазоне яркостного сигнала можно разместить цветоразностные сигналы, передавая их при помощи модуляции напряжения добавочной (поднесущей) частоты.

Таким образом, яркостный сигнал и два цветоразностных сигнала занимают стандартную полосу частот без заметного взаимодействия между собой. Все существующие в настоящее время системы цветного телевидения различаются между собой в основном способами модуляции поднесущей частоты двумя цветоразностными сигналами.

Рисунок 3 - Структурная схема кодирующего устройства системы Секам

Кодирующее устройство системы Секам предназначено для формирования из исходных сигналов основных цветов E’R, E’G E’B, полного видеосигнала uп, содержащего яркостный сигнал E’Y, сигнал цветности us и сигнал синхронизации приемника ССП.

Сигнал яркости и цветоразностные сигналы формируются в матричном устройстве. Канал яркостного сигнала включает в себя корректор перекрестных искажений и широкополосное устройство задержки, выравнивающее во времяни широкополосный сигнал E’Y, и относительно узкополосный сигнал цветности us. Затем сигнал яркости поступает на сумматр, где смешивается с сигналом цветности и импульсами синхронизации приемника. Цветоразностные сигналы в цепях НЧ предыскажений подвергаются линейной коррекции с подъемом на верхних частотах. Дальнейшая обработка и передача сигналов D’R, D’B осуществляется поочередно с частотой строк, реализуемой электронным коммутатором, который переключается симметричными прямоугольными импульсами, частота которых в два раза ниже частоты переключения.

Ограничения цветоразностных сигналов по полосе частот и устранение нежелательных коммутационных помех, возникающих при работе электронного коммутатора, производятся с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ). Далее цветоразностные сигналы поступают на амплитудный ограничитель, в котором ограничиваются выбросы, вызванные НЧ предыскажениями.

С выхода ограничителя сигнал поступает на частотный модулятор, на входе которого включена схема фиксации уровня. Обычно в качестве модулятора используется генератор с самовозбуждением, обеспечивающий достаточно хорошую стабильность начальной частоты (в момент его включения) и линейность модуляционной характеристики. Автоподстройка частоты и фазы колебаний модулятора по опорным частотам производится во время обратного хода по строке. Сравнение колебаний модулятора с колебаниями эталонных генераторов осуществляется в фазовом детекторе. Сигнал ошибки через схему фиксации уровня поступает на частотный модулятор только во время обратного хода по строке, благодаря подаваемым в это время на схему импульсами фиксации (ИФ).

С выхода ЧМ сигнал цветности поступает на устройство коммутации фазы, в котором для уменьшения заметности поднесущей на изображении производится изменение фазы колебаний. Затем следует цепь высокочастотных предыскажений.

Далее сигнал подается на устройство подавления поднесущей. Подавление осуществляется с помощью импульсов, формируемых генератором управляющих импульсов. Подавление необходимо для того, чтобы колебания поднесущих частот не наложились на синхронизирующие импульсы приемника.

Окончательно сформированный сигнал цветности поступает на сумматр, где складывается с сигналом яркости и синхронизации приемника.