Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

Содержание

Глава 1. Основные принципы телевидения

1.1. Особенности передачи изображения …………………………………. 4

1.2. Телевизионный сигнал и его характеристики ………………………. 13

1.3. Структурная схема системы телевизионного вещания …………….. 16

Глава 2. Принципы передачи цветного изображения

2.1. Цвет и его характеристики …………………………………………… 19

2.2. Трёхмерное представление цвета …………………………………… 20

2.3. Способы получения цветного изображения ………………………… 22

2.4. Принципы построения совместимых систем телевидения …………. 25

Глава 3. Система цветного телевидения SECAM

3.1. Принципы построения системы SECAM …………………………… 42

3.2. Предыскажения сигналов в системе SECAM ……………………… 46

3.3. Основные параметры системы SECAM ……………………………… 51

3.4. Кодирующее устройство системы SECAM ………………………… 55

3.5. Декодирующее устройство системы SECAM ………………………. 60

3.6. Система цветовой синхронизации ………………………………….. 63

3.7. Восстановление постоянной составляющей яркостного сигнала ….. 69

Глава 4. Системы цветного телевидения NTSC и PAL

4.1. Система цветного телевидения NTSC ……………………………….. 73

4.2. Система цветного телевидения PAL …………………………………. 78

Глава 5. Принципы построения телевизионных приёмников

5.1. Радиоканал телевизионного вещания ……………………………….. 85

5.2. Радиосигнал телевизионного вещания ……………………………… 86

5.3. Частотные каналы телевизионного вещания ……………………… 92

5.4. Стандарты телевизионного вещания ………………………………… 94

5.5. Функциональная схема радиоканала вещательного

ТВ-приёмника …………………………………………………………. 95

5.6. Разделение сигналов изображения и звукового

сопровождения …………………………………………………………106

5.7. Система автоматической подстройки частоты

гетеродина (АПЧГ) ……………………………………………………109

8. Система автоматической регулировки усиления (АРУ) ……………110

9. Канал звукового сопровождения ……………………………………. 113

Глава 6. Синхронизация телевизионных приёмников

6.1. Общие сведения ………………………………………………………..116

6.2. Принципы построения систем синхронизации ………………………116

6.3. Сигналы синхронизации ТВ-приёмников ……………………………119

6.4. Селектор синхроимпульсов …………………………………………. 124

6.5. Система строчной синхронизации…………………………………….125

6.6. Система кадровой синхронизации ……………………………………130

Глава 7. Развёртывающие устройства

7.1. Общие сведения ………………………………………………………. 133

7.2. Особенности отклонения электронного луча в кинескопах

с плоским экраном …………………………………………………… 133

7.3. Устройство кадровой развёртки …………………………………… ..136

7.4. Устройство строчной развёртки ………………………………………143

7.5. Высоковольтные источники питания ………………………………. 146

Глава 8. Полный цветовой телевизионный сигнал ……………… 150

Глава 9. Спутниковое телевидение

9.1. Принципы построения спутниковых систем ………………………. 160

9.2. Основные функции спутников-ретрансляторов

телевизионного вещания ………………………………………………165

9.3. Приёмные спутниковые антенны ……………………………………. 167

9.4. Принципы построения индивидуальных

радиоприёмных устройств спутникового телевидения ……………. 176

Глава 10. Цифровое телевидение

10.1. Общие сведения ………………………………………………………..193

102. Цифровое представление электрических сигналов ………………….196

10.3. Сжатие видеосигналов …………………………………………………209

10.4. Стандарт сжатия движущихся изображений MPEG-2 ………………215

10.5. Кодирование кадров …………………………………………………... 219

10.6. Компенсация движения и дискретно-косинусное

преобразование ……………………………………………………….. 222

10.7. Профили и уровни стандарта МРЕG-2 ………………………………. 223

10.8. Принципы кодирования звука ……………………………………….. 229

Литература …………………………………………………………………. 233

Глава 1. Основные принципы телевидения

1.1. Особенности передачи изображения.

Телевизионная система представляет собой совокупность оптических, электронных и радиотехнических устройств, используемых для передачи на расстояние движущихся изображений.

Передача изображений в телевидении осуществляется электрическим способом, т.е. оптическое изображение преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, а затем в месте приёма электрический сигнал вновь преобразуется в оптическое изображение. В идеальном случае полученное ТВ-изображение должно в точности соответствовать оригиналу. Однако при этом ТВ-система должна быть способна передать бесконечно большой объём информации, что приведёт к сильному усложнению самой системы. Для ограничения объёма информации необходимо задаться определённой степенью точности воспроизведения ТВ-изображения, т.е. ограничиться определённым назначением ТВ-системы. Для ТВ-вещания, когда изображение воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения ограничивается физиологическими характеристиками зрения: разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия.

Разрешающая способность (острота зрения) – это наименьшее угловое расстояние между двумя рядом расположенными светящимися точками, при котором наблюдатель видит эти точки раздельно. Для «стандартного» глаза разрешающая способность составляет  = 1.

Зрение человека инерционно. Это проявляется в том, что при прекращении действия светового потока глаз как бы продолжает «видеть» источник, кажущаяся яркость которого быстро убывает. В силу инерционных свойств зрения периодическая последовательность световых импульсов может восприниматься как непрерывное излучение. Наименьшая частота повторения импульсных возбуждений глаза, при которой человек перестаёт замечать импульсный характер светового излучения и воспринимает его как непрерывное, называется критической частотой мельканий (f_КР). Для яркостей ТВ-экранов f_КР = 48 Гц.

Основные принципы телевидения.

В основе телевидения лежат два принципа:

1. Разбиение плоского изображения на экране датчика ТВ-сигнала на элементы (пространственная дискретизация изображения);

2. Последовательная во времени передача яркости и цвета каждого из элементов изображения по каналу связи (развёртка изображения)

1. Пространственная дискретизация изображения.

Любая деталь объекта, подлежащего передаче с помощью ТВ-системы, характеризуется положением её на плоскости, определяемым координатами

x, y, яркостью и цветом.

Оптическое изображение на экранах преобразователей ТВ-системы может быть представлено в виде множества элементов разложения изображения (элементарных площадок), яркость и цвет которых можно считать постоянными в пределах границ этих элементов. Каждая такая элементарная площадка является наименьшей деталью, которую может воспроизвести данная ТВ-система. Размеры элементов изображения выбирают из следующих соображений. Чем меньше размеры элементов (а значит, больше этих элементов в изображении), тем точнее соответствует дискретное изображение объекту наблюдения. Однако увеличение числа элементов разложения не должно превышать некоторого значения N_max. Это обусловлено тем, что за пределами этой величины улучшения качества воспринимаемого человеком изображения не происходит в связи с ограниченностью разрешающей способности зрительной системы, а сложность ТВ-системы существенно возрастает. Оценка величины N_max может быть сделана из следующих рассуждений.

Горизонтальный и вертикальный размеры ТВ-экрана должны соответствовать соответствующим углам ясного зрения.

Пространственным углом ясного зрения называется угол, в пределах которого в глаз поступает основная зрительная информация.

Экспериментально установлено, что _Я = 15 и _Я = 11.

Отсюда следует, что количество элементов разложения по вертикали N_B составит

N_B = _Я  ,

где _Я – угол ясного зрения в вертикальной плоскости;

  разрешающая способность зрительной системы;  = 1.

Аналогично количество элементов разложения по горизонтали N_Г составит

N_Г = _Я / ,

где _Я – угол ясного зрения в горизонтальной плоскости.

Подставив эти значения в выражения для N_В и N_Г получим:

N_В = 660 и N_Г = 900.

Отсюда можно определить общее количество элементов разложения изображения:

N = N_Г N_В = 900  660 = 59410^.

2. Развёртка изображения

При одновременной передаче всех элементов изображения число каналов связи должно быть равно числу элементов изображения. Для воспроизведения мелких деталей необходимо уменьшать размеры элемента изображения, и, следовательно, увеличивать их число и количество каналов связи. Система становится громоздкой и технически трудно выполнимой.

В настоящее время используется метод последовательной передачи элементов разложения по одному каналу связи. Такой метод получил название развёртки изображения.

Развёрткой изображения называется процесс поочерёдной передачи во времени информации о яркости и цвете элементов разложения изображения. В вещательном телевидении развёртка осуществляется с помощью электронного луча. При перемещении электронного луча по элементам разложения изображения на выходе электронно-оптического устройства «свет – сигнал» (передающей ТВ-трубки) формируется электрический сигнал. Мгновенное значение сигнала пропорционально яркости элемента изображения, на который в данный момент времени направлен электронный луч.

Процесс развёртки (рис.1.1) заключается в периодическом движении луча электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 1 по передаваемому изображению.

Рис.1.1. Функциональная схема ТВ-системы.

При этом происходит следующее:

• разложение передаваемого изображения на элементы;

• преобразование световой энергии, излучаемой элементарной площадкой, на которой луч в данный момент находится, в электрический сигнал, пропорциональный её яркости;

• передача этого сигнала в канал связи.

На приёмной стороне переданный по каналу связи электрический сигнал управляет яркостью воспроизводящего пятна 2. Полученное изображение представляет собой совокупность элементов разной яркости, образуемых при перемещении луча по плоскости экрана. Поскольку в каждый момент времени на экране приёмной ЭЛТ воспроизводится только один элемент, то для получения слитного восприятия изображения необходимо, чтобы время до его повторной передачи было меньше времени инерционности зрительного ощущения.

Для правильного воспроизведения изображения закон движения электронного луча при передаче и приёме изображения должен быть строго одинаковым, т.е. должна соблюдаться синхронность и синфазность развёрток. Иначе говоря, необходимо обеспечить равенство частот развёрток и одновременности их начала на передающей и приёмной сторонах. В вещательном телевидении используется линейно-строчная развёртка, которая подразделяется на два вида: прогрессивную и чересстрочную.

Прогрессивная (построчная) развёртка.

Развёртка, при которой все строки растра просматриваются одна за другой, начиная с первой строки, называется прогрессивной (построчной) развёрткой. Частота кадров при такой развёртке выбирается, исходя из условия отсутствия мелькания яркости изображения, т.е. F_К>f_КР.Стандартом принято