АЛМАТИНСКИЙ  ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра радиотехники

 

  

 

ОСНОВЫ   РАДИОВЕЩАНИЯ  И  ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Конспект лекций

    для студентов специальности

050719-Радиотехника, электроника, телекоммуникации

  

 

Алматы 2007

 

         СОСТАВИТЕЛЬ: Т.А. Урусова. Основы радиовещания и телевидения. Конспект лекций  для студентов всех форм обучения специальности  050719 – Радиотехника, электроника, телекоммуникации.– Алматы: АИЭС, 2007. - 39с.

 

         Конспект лекций предназначен для студентов специальности 050719- Радиотехника, электроника, телекоммуникации всех форм обучения и содержит  теоретические материалы  для изучения дисциплины, а также приведен  перечень рекомендуемой литературы.

            Ил.42, Табл.2.  библиогр. 6

  

 

Рецензент: доц. Ползик Е.В.

  

Печатается по плану издания Некоммерческого акционерного общества «Алматинский институт энергетики и связи» на  2007 г.

 

Ó НАО «Алматинский институт энергетики и связи», 2007 г.

 

     1 Лекция №1.  Введение .Основные светотехнические величины.     Трехкомпонентная колориметрическая система. Процесс образования сигнала  изображения. Параметры спектра тв-сигнала. Принципы и условия формирования растров

     1.1 Цель лекции:  изучение основных светотехнических величин,характеризующих качество телевизионного изображения. Изучение принципов формирования растров и зависимости между шириной полосы   тв сигнала, разрешающей способностью от закона развертки.

 

Световой поток (F). Определяется энергией излучения,  в диапазоне (360 -700) нм,  видимым глазом

 

 

 

 

 

 

 

 Рисунок 1.1- Кривая видности глаза

 Сила света (I) - плотность светового потока в телесном   угле выбранного направления   I=dF/dw  где

                 dF - световой поток через dS;

              dw = dS/R³ - телесный угол.

  Если в телесном угле в 1 стерадиан (ср), равномерно распределяется световой поток в 1 лм, то сила света в этом направлении = канделле:  1 кд=1 лм/1 ср

 

 

 

 Рисунок 1.2 – Источник света, освещающий поверхность

 

         Освещенность (E)- плотность светового потока по поверхности S, на которую   он падает

 E=F/S.

         Освещенность  1 лк создается световым потоком в 1 лм на площади в м²;

               1 лк = 1лм/ 1м².

 Освещенность экрана в кинотеатре 200лк.

Освещенность объекта в тв-студии 2000 лк.

         Яркость (B). Характеризуется плотностью силы света по площади, излучающей свет

B=I/S - [кд/м²].

 Яркость экрана кинескопа на белых участках изображения (40 -80) кд/м²

         Понятие о цвете характеризуется:

         -яркостью - пропорциональна лучистому потоку, попадающему от источника в глаз;

         -цветовым тоном - определяется длиной волны излучения;

         -насыщенностью -  характеризует степень разбавления белым.

 Максимальная насыщенность у монохроматического источника, (свет одной  длины волны) р=100%. Для белого не подкрашенного цвета р=0.

Рисунок 1.3 -    Призма, в вершинах которой источники основных цветов – RGB

 

         Цветовой треугольник внутри локуса (фигура, соединяющая все монохроматические точки излучения).

Рисунок 1.4 -   Локус с цветовым треугольником внутри

 

         Глаз различает около 180 цветовых тонов, любой из них может быть получен в цветовом восприятии смесью 3-х основных: красного, зеленого и синего.

 

 

Рисунок 1.5 - Процесс образования сигнала изображения

 

Спектр частот сигнала вещательного телевидения от 50 Гц до 6 МГц.

Cтандартные  параметры развертки  в системе SECAM:

- число строк разложения z = 625;

 -частота развертки по полям fn = 50 Гц;

 -частота строчной развертки fстр = 15625 Гц.

 

         Основные причины ограниченной разрешающей способности:

         a) ограниченная полоса пропускания схемы видеоусилителя;

          б) апертурные искажения.

 Определение максимального количества мелких деталей на экране:

         -по вертикали -  z элементов (диаметров луча)

         -по горизонтали - К_фz элементов, т.о. на изображении -К_фz²/2- пар элементов.

          Число пар элементов, передаваемых в 1 с - f_кpz²/2,

 где f_к =25 Гц ( при чересстрочной развертке),т.о. верхняя граница

 тв-спектра f_верхн=f_кК_фz²/2  , но на практике f_верхн тв-спектра ниже

 (вводится  k_с-коэффициент дополнительного сокращения полосы частот),

 т.о.     f_верхн=k_сf_кk_фz²/2, где k_с = 0,8 - 0,9, тогда

 

  

 Рисунок 1.6 - Конечные размеры апертуры луча ограничивающие cпособность к воспроизведению мелких деталей  изображения.

          Конечные размеры апертуры луча ограничивают  разрешающую способность. При чередовании ч/б деталей, размерами d/2, d/4 сигнал пропорционален средней яркости и детали не  воспроизводятся.

 F_в = 1/ 2t _уст = 1/ 2t _{элемента.}

         Закон развертки тв-изображения: слева- направо, сверху- вниз. Луч, перемещаясь от начала  до конца строки, смещается на ширину строки – h_экрана/ z.

          Критерии выбора частоты смены кадров: f_kадров=50Гц.

         1.f_kадров > f_кр,где f_кр =46Гц (определяется особенностью зрительного восприятия).

         2. F_kадров = nf _{сети питания.}

         3. Скорость перемещения передаваемого объекта.

          Полоса частот ТВ-сигнала пропорциональна числу кадров/сек.  Избыточное их число приводит к расширению полосы частот. Для восприятия изображения без мельканий необходимо возбуждать экран 48-50 раз/cек, а для восприятия изображения как слитного, движущегося нужно передавать 20-25 фаз движения в сек. Поэтому построчный (прогрессивный) способ развертки  является избыточным, что устраняется применением чересстрочной развертки. Полный кадр при чересстрочном принципе развертки делится на 2 поля (полукадра), в каждом 1/2 общего числа строк. Критическая частота мельканий не зависит от z, f_полей³ f_кр воспринимается без мельканий, т.о полоса сокращается вдвое. Условия формирования  чересстрочной развертки:

         a)    Z = 2m  + 1 ,  где  m - целое число;

         б)    2f _z =  z f_2n = ( 2m +1 ) f _2n.

2 Лекция№2.  Восстановление постоянной составляющей. Назначение и принцип работы схемы фиксации. Управляемые и неуправляемые схемы ВПС

          Цель лекции: пояснить необходимость наличия постоянной составляющей, изучить принцип работы  различных  схем ВПС.

 Уровни тв-сигнала должны быть пропорциональны яркости дета­лей передаваемой сцены. Для этого необходимо, чтобы сигнал ярко­сти, модулирующий электронный луч приемной трубки, содержал постоянную составляющую, пропорциональную средней яркости изображения. Эта составляющая в процессе передачи меняется медлен­но или скачком при смене сюжета ТВ программы. Однако видеоуси­лительный тракт ТВ системы составлен преимущественно из усили­телей переменного тока и по нему непосредственно "постоянная" составляющая передана быть не может. Поэтому для ее передачи приходится использовать специальный метод.

Применение этого метода основано на том, что уровень черного ТВ сигнала на выходе современных передающих трубок практически не зависит от содержания изображений и занимает всегда одно и то же положение при передаче оригиналов с различной средней яркостью. Исходный сигнал яркости

  

 Рисунок 2.1 – Особенности передачи  сигнала «постоянной» составляющей,   пропорционального средней яркости изображения передающих трубок содержит постоянную составляющую, которая потом утрачивается в видеоусилительном тракте.

Этот процесс поясняют осциллограммы сигналов (рисунке2.1) от двух передаваемых изображений: первое из них — черная полоса на белом фоне, а второе - белая полоса на черном фоне; минимальные Lоmin и максимальные Lomax яркости изображений оди­наковы, а средние существенно различны и равны соответственно Lср1 и Lср2(рисунок 2.1,a).

Исходные сигналы яркости на выходе передающей трубки показаны на рисунке2.1а. Размахи сигна­лов Uс, пропорциональные перепадам яркости, и положение уровней от равноосвещенных деталей обоих изображений одинаковы, а посто­янные составляющие различны: U_cр1= L_ср1, U_cр2= L_ср2  соответственно.

ТВ сигнал после прохождения через разделительную цепь RрСр, между каскадами усилителя располагается относительно нулевой оси (или линии равных площадей), т. о., что площади, ограниченные положительной частью сигнала и  от­рицательной частью сигнала равны (рисунок 2.1,в). В результате потери постоянной составляющей размах сигналов от этих изображе­ний не меняется, а положение уровней от одинаково освещенных де­талей различных изображений изменяется в зависимости от их содер­жания.

Средняя яркость оригиналов, а следовательно, и постоянная со­ставляющая могут меняться в широких пределах — почти от мини­мальной яркости до максимальной. Поэтому при отсутствии этой со­ставляющей уровни телевизионного сигнала могут занимать различное положение в области, почти в два раза превышающей его размах (рисунок 2.1,с). Для отсутствия нелинейных искажений сигнала амплитудные характеристики усилителей должны быть линейны в указанной области динамического диапазона.

Если ТВ сигнал без постоянной составляющей использовать для модуляции тока луча кинескопа, то яркости деталей изображений будут искажены. В принципе эти искажения можно корректировать регулировкой яркости изображения на экране приемной трубки. Од­нако практически это невыполнимо. Поэтому в приемнике (если в нем используется видеоусилитель переменного тока) и в некоторых других точках тракта, например в ограничителях уровней сигнала, гамма-корректоре, модуляторе передатчика, приходится вводить постоянную составляющую. Она восстанавливается путем фиксации вершин гасящих импульсов относительно некоторого постоянного потенциа­ла (уровня фиксации). Hа рисунке 2.1,г  видно, что преобразованные подо­бным образом сигналы вновь содержат постоянную составляющую. Таким образом, информация о средней яркости изображений переда­ется по тракту косвенным методом.

Положение вершин строчных гасящих импульсов фиксируется помощью межкаскадных разделительных цепей RрCр с коммутируе­мыми параметрами, т.е. с различными постоянными времени заряда и разряда конденсатора С_р. Различают неуправляемые и управляе­мые схемы фиксации. Особенности работы схем фиксации рассмотрим на примере  простой неуправляемой схемы, так как в ней наиболее четпроявляются возникающие в этих схемах характерные искажения сигнала изображения.

 Неуправляемая схема (рисунок2.2) предназначена для фиксации ТВ сигнала негативной полярности. Сигнал позитивной полярности фиксируется аналогичными схемами с обратным включением диода.

В обычном усилительном каскаде постоянное напряжение на раз­делительном конденсаторе Ср относительно точек земля — база (за­твор) транзистора следующего каскада определяется в установив­шемся режиме лишь напряжением смешения Есм = Е_ф. Сигнал располагается относительно этого напряжения по линии равных пло­щадей соответствующих постоянных времени рав­ны. При этом форма сигнала u_вх, полностью повторяет форму сигнала а, при достаточно большой постоянной времени цепи R_рCр

Назначение схемы фиксации состоит в том, чтобы во время следо­вания гасящих импульсов сделать напряжение на входе следующего каскада всегда одним и тем же равным напряжению смешения (фиксации) Е_ф, а весь ТВ сигнал в интервалах между гасящими им­пульсами "переместить" в область более отрицательных (или положительных значений).

 

Рисунок 2.2 a) принципиальная схема фиксации уровня черного тв-сигнала; б) эквивалентная схема фиксации уровня черного тв- сигнала

 

Во время СГИ  Uвх.сл.каскада = Uсмещения =Eф, чтобы «переместить вниз»  сигнал меж­ду CГИ. Ключ (диод) VD подключает на t = CГИ базу Тр следующего каскада к Еф. На С_{р –} дополнительный заряд током, пропорциональным Uсигнала  в момент замыкания ключа,  который «перемещает» сигнал, когда ключ разомкнут.  Проводимость диода, меняется от Uсигнала (от уровня CГИ). Напряжение на запертом диоде уменьшается  при разряде Ср , за время (Т_z- t_сги ) на  DU. DU определяет параметры  неуправляемой схемы ВПС.  Диод отпирается  напряжением сигнала =ΔU.

            От ΔU  зависят  R_in и tз.  ΔU пропорционально перекосу яркости вдоль строки, который не заметен, если: Δ = ΔU/ Uc_p = 0,05.

 Постоянная времени разряда при  Δ=0,05 и Rp » Rвых1

t_р =  Сp Rp=  Тz-tи / Δ.

Условие трудно обеспечить из-за малого допустимого ΔU и большого R_in.

tз  большое -  Ср не успевает зарядиться за СГИ. В результате уровень фиксации не постоянный (¹Еф), а зависит от размаха видеосигнала (сюжета изображения).

 При быстрых изменениях яркости  фиксация уровня не производится до разряда Ср.Управляемые схемы фиксации уровня лишены недостатков неуправляемых схем. Проводимость диодов меняется не видеосигналом, а управляющими импульсами (из СГИ и ССИ). Управляемые схемы фиксируют уровень видеосигнала любой полярности.

          Используется не только для восстановления постоянной составляющей, но и для:

a) уменьшения НЧ-искажений (уменьшения уровня аддитивных помех). Модулирующую помеху не устраняет;

Рисунок 2.3 – Изменение отношения сигнал/фоновая помеха после фиксации  уровня черного

 

б) уменьшение мощности УП, и снижение нелинейных искажений, т.к. сокращается динамический диапазон;

 

     U вх мах > Uс (при фиксации); U вх мах > 2Uс (при отсутствии фиксации);

 

Рисунок 2.4 – Эпюры напряжений при фиксации уровня черного

          3) фиксация уровня сигнала необходима также при: ограничении уровней черного и белого, коррекции полутоновых искажений, модуляции несущей частоты ПТВСом.

          3 Лекция №3. Система цветного телевидения SECAM (Sequence de Coleurs  Avec Memoire  -франц.)- поочередность цветов с памятью

 Цель лекции: изучение принципов формирования и передачи изображения в системе SECAM и основных ее характеристик.

 История создания системы. Разработка начата во Франции в 1953 г. инженером Анри де Франсом. Дальнейшие работы, проводились во Франции, а с 1965г. совместные работы французских и советских специалистов дорабатывали систему и оптимизировали ее параметры. В результате была создана система цветного телевидения SECAM , её параметры в 1974г. были в СССР стандартизированы (ГОСТ 19432 — 74 ). Цветное телевизионное вещание по системе SECAM началось в СССР 1 октября 1976г.

Кроме СССР и Франции, система SECAM принята для вещания в ГДР, ЧССР, НБР, ВНР, в ряде стран Северной Африки.

Принципы построения системы SECAM. Возможность поочередной передачи цветовых сигналов основана на особенности зрения  воспринимать цвет в полосе до 1,5 МГц. Т. к. минимальные  по размеру детали передаются на fв = 6 МГц (Е_Y), то окрашенные детали  имеют размер по строке 6МГц/1,5 МГц = 4 раза >минимальных ч/б деталей.

На выходе цветной  ТВ-камеры -  сигналы Е_R, Е_G и Е_B , из них с помощью кодирующей матрицы формируются сигналы  Е_Y, Е _R—Y и Е _B-Y.Они формируются непрерывно, т.е. существуют одновременно.

Сигнал Е_Y передается непрерывно, а Е_R—Y и Е_{B—Y –}  поочередно (рис.3.1): половина строк  в цветовом сигнале компонента Е_R—Y, половина — Е_B—Y . Для сигналов цветности в кадре вдвое меньше строк, что увеличивает размеры окрашенных деталей по вертикали.

         Но общая четкость по вертикали сохранится, т.к. сигнал Е_Y передается в полном спектре.

 Рисунок 3.1 – Поочередная система  передачи сигналов цветности

 На модуляторы кинескопа необходимо подавать одновременно три сигнала Е _R—Y, Е _B—Y и Е _G—Y. Для получения непрерывной последовательности  Е_R—Y и Е_B—Y и формирования  в матрице Е_G—Y в приемнике, используется ячейка памяти — линия задержки  на одну строку  t_з = Т_стр = 64 мкс. При воспроизведении цветного изображения каждый сигнал цветности используется дважды: один раз - со входа ЛЗ,  другой — с  выхода.

 

 

 

                     Вх.                                                        Вых.  

 Рисунок 3.2 – Линия задержки

 Сигналы цветности на входе и выходе ЛЗ  разные, т.о всегда имеются одновременно оба сигнала цветности. Предполагается, что в пропущенных строках цветовой сигнал почти не отличается от сигнала соседних.

          В телевизоре из принятого ПЦТВС формируются цветоразностные сигналы Е_R—Y, Е_B—Y и Е_G—Y. В полном сигнале - информация о яркости, цветности, передаваемых на поднесущей - на выходе видеоусилителя.

С выхода детекторов сигналы поступают на матрицу, формирующую третий цветоразностный сигнал  Е_G—Y. Для управления ЭК прямоугольные импульсы. Полный цикл коммутации  -  t = 2строки (fи= f_стр/2).

         Для синхронизации электронного коммутатора необходимо, чтобы переключение коммутатора (ЭК) соответствовало очередности  цветоразностных сигналов.

          Для этого  ЭК в телевизоре должен работать синфазно с  ЭК  кодирующего устройства, поэтому в приемник   дополнительно передается сигнал  цветовой синхронизации.

 

.   

Рисунок 3.3 – Структурная схема передающей части в системе SECAM

 Синхронизация генераторов строчной и кадровой разверток в   цветном телевизоре происходит с помощью строчных и кадровых  синхроимпульсов. Цветоразностные сигнала преобразуются в сигналы  Д_R,  Д_B, согласно формуле

 Д_R ,= - 1,9 E _R-Y;    Д _в =  1,5 E _B-Y;

и подвергаются гаммакоррекции. Коэффициенты k_R = -1,9 и k_B = 1,5 улучшают совместимость и повышают помехоустойчивость системы.

Рисунок 3.3. – Структурная схема приемной части в системе SECAM

          Значения сигналов изменяются в пределах: Е`_R—Y от – 0,7 до + 0,7,

Е`_B—Y от – 0,89 до + 0,89.

          Если сигналы Е`<sub>R—Y</sub> и Е`_B—Y подать на ЧМ, то девиация частоты при передаче Е`<sub>B—Y</sub> будет больше, чем при Е`_R—Y. Общая полоса частот модулированного сигнала цветности  будет определяться Е_B—Y. Е`_R—Y , имеющий меньшие экстремальные значения, займет меньшую полосу, что ухудшит помехоустойчивость канала R—Y, поэтому , чтобы уровнять условия передачи   цветоразностных   сигналов  вводятся   коэффициенты  k_R и k_B .

Д`<sub>R</sub> /Д`_B = 1,9 Е_R—Y / 1,5 Е_R—Y = (1,9´ 0,7) / (1,5 ´  0,89) = 1.

         В Е`<sub>R—Y</sub> преобладают положительные значения, а в Е`_B—Y — отрицательные.

         Изменение полярности Е`<sub>R—Y</sub>   - преобладание отрицательная девиация частоты - уменьшение частоты поднесущей  - уменьшение заметности искажений цветности,возникающих при ограничении ВБП сигнала цветности.При сложении Д`_R и Д`_B с  Е_Y размах цветовой поднесущей  составляет 25% от размаха сигнала яркости, что обеспечивает:  малую заметность помехи  на экране ч/б приемника. В ранних вариантах SECAM цветоразностные сигналы по очереди модулировали общую поднесущую частоту.

         В стандартизированном варианте принято передавать сигналы  Д`<sub>R</sub> и Д`_B  на двух разных поднесущих. f_0R=282f_ст =4406,25±2 кГц,

f_0B=272f_стр=4250,00±2 кГц

         где f_стр = 15625Гц — частота.

  

         Рисунок 3.4 –Структура спектра ПЦТВС

 Критерии выбора поднесущих частот

          1.  fп = (2n + 1) f_z/2.

         2.  Максимально высокая частота .

         3. Должна на полосу сигнала цветности отстоять  от f_mах спектра E_y.

         4. По законам модуляции  fmax сигнала цветности < fп/2.

 

 

Рисунок 3.5 –Формирование сигналов в системе SECAM.

 

Рисунок 3.6 –Спектр ПЦТВС в системе SECAM

 Распознавание цвета деталей разного размера:

          1.Крупные fс = (0 - 0,5)MГц - полноцветные .

         2. Детали средних размеров  fс = (0,5 - 1,5)MГц – cмесь голубого и оранжевого.

         3.    Мелкие   fc  > 1,5МГц   -   черно-белые.

         4 Лекция №4  Устройство кинескопов. Масочные и дельтавидные кинескопы

 

                                                Рисунок 4.1 – Кинескоп

          Внутри колбы кинескопа: 3 электронных прожектора - 1,формируют 3  электронных  луча (2) 3-х основных цветов R,G и B.

         Состав  прожекторов: катод- 4; подогреватель- 3; модулятор (управляющий электрод)- 5; ускоряющий электрод

-6,фокусирующийэлектрод –7, анод -8.

         Отклоняющая система - 9 /общая  для всех  лучей/ - 2 строчные и 2 кадровые отклоняющие катушки. Блок полюсных наконечников 10 – часть системы радиального сведения лучей. Анод - графитовое покрытие

стекла колбы внутри раструба и передней части горловины и соединенные

с ним  цилиндры: а, б и в.

     Экран - состоит из триад люминофоров(частиц цвет свечения которых при бомбардировании электронами зависит от химического состава)

 R - Y₂O₃E₄; G - (ZnCd)Sag ; B -  ZnCdAg.

                                          Рисунок 4.2 – Строение кинескопа

      Несоблюдение точности расположения точек люминофора искажает        цветовоспроизведение. Перед экраном - цветоделительная маска -11 , для попадания ЭЛП только на люминофоры «своих» цветов.

 Рисунок 4.3 – Лучи сводятся на плоскости маски и каждый попадает на  зерно люминофора «своего» цвета

      Масочные кинескопы делятся на дельтавидные и планарные. Дельтавидные применяются в качестве  электронно- лучевых мониторов компьютеров, а планарные как  телевизионные экраны .

  Строение дельтавидных масочных кинескопов

     Маска - стальной лист толщиной 0,15 мм с круглыми отверстиями

(D = 0,3 мм), число которых = числу элементов. Катоды всех ЭЛП располагаются под углами в 120° в плоскости, перпендикулярной оси трубки. Оси симметрии прожекторов наклонены к оси трубки на 1° (+2').

  

 

 

 

 

 

 

 

 

               Рисунок 4.4 – Фрагмент дельтавидного кинескопа

После прохождения сквозь отверстия лучи расходятся, попадая каждый на свою точку люминофора

Трехлучевой кинескоп со щелевой маской и компланарной оптикой

 

Рисунок 4.5    а) расположение ЭЛП в планарном кинескопе;

                                     б) щелевая маска

      Три прожектора (1) расположены по горизонтали. Ось среднего (G ) совпадает с осью кинескопа, оси 2-х других - наклонены симметрично относительно оси кинескопа. Разделение цветов посредством

щелевой маской с вертикальными прорезями (щелями),  для механической устойчивости  - горизонтальные перемычки.

     Линейчатая структура экрана исключает попадание лучей на люминофоры других цветов по вертикали и облегчает регулировку чистоты цвета, которая заключается в смещении лучей только

по горизонтали.

      Преимущества планарного кинескопа:

     1. Упрощаются условия сведения лучей.

     2. Повышается яркость свечения экрана,  из-за большей     прозрачности  щелевой маски.

     3. Улучшается чистота цвета (при сдвиге луча в вертикальном направлении он продолжает засвечивать свою люминофорную полоску.

     4. Используется метод самосведения лучей .

5. Магнитное поле Земли  не влияет на чистоту цвета.

      Для самосведения - формы отклоняющих катушек и плотности распределения витков, создающих неравномерное отклоняющее поле.

Рисунок 4.6 – Формы отклоняющих полей в кинескопе с  самосведением

 Общая для трех лучей ОС сконструирована т.о, что поле горизонтального отклонения подушкообразное, а вертикального —   бочкообразное,

образует электромагнитную линзу, совмещающую три луча в плоскости  маски по всей ее площади, несмотря на уплощенную форму экрана и маски. Корректирует трапецеидальные искажения красного и синего растров, которые возникли бы при отклонении равномерным полем, т.о. отпадает необходимость в динамическом сведении лучей.

Установку и юстировку отклоняющей системы на горловине кинескопа производят при  изготовлении, после чего прочно закрепляют (наклеивают). 

 5 Лекция №5 Аналого-цифровое преобразование тв-сигнала. Форматы дискретизации. Рекомендация ITU 601

            Цель лекции: обоснование параметров дискретизации с учетом особенностей зрительного восприятия. Изучение Рекомендации ITU-601.

          АЦП ТВ-сигнала  есть: дискретизация, квантование, кодирование.  ¥

Исходный сигнал после дискретизации  u(nT) = S u(t)δ(t - nT) где

                                                       n = -¥

        δ (t)- дельта -функция;

          T -   период дискретизации/

                                                                  ¥

         После преобразования Фурье S_д(f)=  S S(f - nf_д)

                                                               n = -¥

где  S (f)  и  S_д(f) - спектры исходной и дискретизированной функций

При fд  >  2fгран;  fгр <  fфнч < fд - fгр

При fд < 2fгран спектры перекрываются

Рисунок 5.1 – Спектры сигнала после дискретизации

          Различаются ортогональная и шахматная структуры дискретизации. 

1,8d

 Рисунок 5.2-  Ортогональная и шахматная структуры дискретизации

          Если  f_д = 2f_гран, то число отсчетов  равно числу элементов, т.о.формируется ортогональная структура дискретизации, имеющая одинаковую разрешающую способность в горизонтальном и вертикальном направлениях, а в диагональном направлении в Ö2 раз худшую(см. рисунок 5.2).

         Разрешающая способность зрения анизотропна (неодинакова в разных направлениях). Человеческий глаз  видит одинаково хорошо по горизонтали и вертикали, а по диагонали  в 1,5 раза хуже. Следовательно, ортогональная структура дискретизации является избыточной в диагональном направлении.

         Для исключения избыточности используется шахматная структура дискретизации(см.рисунок), которая формируется при условии f_д = n (f_стр/2).

          Оценивая разрешающую способность шахматной структуры, получается: разрешение по горизонтали в 2 раза лучше, чем по вертикали,  а расстояние между соседними наклонными линиями 1,8d, что максимально учитывает особенности зрительного восприятия.

В соответствии с рекомендацией ITU ( Международного телекоммуникационного союза) выбрано одно значение частоты дискретизации сигнала яркости f_д( Е_Y) = 13,5 МГц (по теореме Котельникова), а каждый цветоразностный сигнал дискретизируется с вдвое меньшей частотой f_д( Е _R-Y; Е_B-Y) = 6,75 МГц, что согласовано с разрешающей способностью зрения при восприятии цветных деталей. Данный стандарт обозначается- 4:2:2. Это означает, что f_д цветоразностных сигналов в 2 раза ниже f_д яркостного сигнала, они передаются в каждой строке.

        

Рисунок 5.3 –Варианты расположений отсчетов при дискретизации              

    Предусмотрены и другие форматы преобразования телевизионных стандартов в цифровую форму   в  зависимости от требований, предъявляемых к качеству «картинки» и пропускной способности канала связи.

          4:2:0 - f_д цветоразностных сигналов в 2 раза ниже f_д яркостного сигнала,

 они передаются в каждой 2-ой строке.

Отсчеты цветоразностных сигналов- матрица 360x288 эл.

  4:1:1  -оба цветоразностных сигнала передаются в каждой строке,  их частоты дискретизации в 4 раза меньше  частоты  дискретизации  сигнала яркости, и равны 3,375 МГц. Число элементов каждого цветоразностного сигнала такое как для 4:2:0.

 4:4:4 -оба цветоразностных передаются в каждой строке и дискретизируются с частотой яркостного сигнала.

          Квантование

В Рекомендации 601 для всех сигналов предусмотрено число разрядов квантования п = 8, что дает число уровней квантования N_кв =  2⁸ = 256.

При этом уровень черного Ey - 16-й уровень квантования,  уровень    белого -  235-й уровень. 16 уровней квантования снизу  и 20 сверху  образуют резервные зоны при выходе аналогового Ey за пределы номинального диапазона. Особые назначения имеют  0-й и 255-й уровни, с помощью соответствующих им кодов передаются  сигналы синхронизации.

 Y = 219Е’_у+16,  где

         Е'_Y — аналоговый сигнал яркости  (0 ... 1) В;

         Y-           цифровой сигнал яркости (16... 235)

         У цветоразностных сигналов резервные зоны - по 16 уровней квантования сверху и снизу.

          На АЦП - компрессированные цветоразностные сигналы

                      Есr = 0,713E’_R-Y ,  Есв = 0,564E’ _В-Y ,

 C_R =160 Е’r-y +128;  С_в = 126 Е'_В-Y +128.

          128-й уровень квантования  -  цветоразностные сигналы = 0.

          В конце СГИ - синхросигнал начала активной строки - (НАС)

         В начале СГИ - синхросигнал конца активной строки- (КАС).

          НАС и КАС содержат по 4 байта: первый байт - из 8 двоичных единиц (255),

 следующие два байта = 0, четвертый байт - информация  о поле (чет/нечет),  и  защита от ошибок.

Рисунок 5.4 – Соответствие между уровнями аналоговых тв- сигналов и  уровнями квантования по Рекомендации 601

 При значениях, близких к уровню черного, шаг квантования должен быть  меньше, т.к.  глаз лучше различает оттенки темного.

Вместо переменного шага квантования выполняют  g - коррекцию, так:

уменьшается влияние ошибок квантования при малых  уровнях яркости, корректируется нелинейность передаточной характеристики   кинескопа и обеспечивается оптимальная характеристика всего тракта «от света до света».

         Кодирование может быть компонентным и композитным. Компонентное, если АЦП яркостного и цветоразностных сигналов раздельное, а затем  они объединяются в единый поток. Приспособлено для студийной аппаратуры.

         Для АЦП (NTSC, PAL, SECAM)  применяется композитное  кодирование, используемое также в системах цифровой записи на магнитный носитель, в цифровых преобразователях телевизионных стандартов, в блоках цифровой обработки в телевизорах.

         В DVB (цифровой ТВ-стандарт) применяется код Рида-Соломона (внешнее кодирование), который записывается (204, 188, 8),

         где  204 - байт в пакете + проверочные символы;

                 188 - байт в пакете транспортного потока MPEG-2;     

                    8 -  min расстояние между допустимыми кодовыми  комбинациями.

 6 Лекция № 6 . Жидкокристаллические панели

   Цель лекции: Изучение свойств жидких кристаллов, принципов построения ж/к панелей, их основных технических характеристик.

 Австрийский ботаник Friedrich Reinitzer открыл жидкие кристаллы в 1888 г. В 1963 г. Williams в фирме RCA исследовал поляризационные эффекты в жидких кристаллах. В 1973 г. был разработан первый дисплей на жидких кристаллах (EL 8025) для переносной ЭВМ. Жидкие кристаллы находятся в некотором числе фаз, промежуточных между твердым и жидким состояниями. Молекулы ЖК являются стрежнеобразными органическими соединениями ( рисунок 6.1) и находятся в различных ориентациях в этих фазах (рисунок 6.2)

Рисунок 6.1- Структурная формула жидкого кристалла

         В изоторопической фазе (жидкой) при повышении температуры позиция и ориентация молекул случайны.Если температура понижается, то в ЖК совершаются переходы через различные фазы, одна из которых - нематическая  используется в дисплеях. В этой фазе позиции молекул все еще случайны, но  ориентированы в одном направлении. Если температура понижается далее, то молекулы получают периодическую упорядоченность в слоях (смектическая фаза). Таким образом при понижении температуры в ЖК увеличивается упорядоченность и наступает твердое состояние.

Изотропическая фаза

Нематическая фаза

Смектическая фаза

Рисунок 6.2 -   Фазы жидкого кристалла

            Вследствие оптической и электрической анизотропии ЖК-молекул коэффициент преломления зависит от направления поляризации света относительно оси молекулы. Это свойство используется для поворота поляризации при прохождении света через закрученную ЖК-структуру.

Известно, что свет не проходит через два скрещенных поляризатора (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3 -  Прохождение неполяризованного света через  поляризаторы

         Молекулы в нематической фазе принудительно закручиваются за счет их помещения между двумя стекляными пластинами, которые имеют взаимно перпендикулярную линейчатую гравировку. На поверхности стекла молекулы вынужденно размещаются вдоль гравировки, а т. к. гравировки взаимно перпендикулярны, то между пластинами формируются перекрученные цепочки ЖК-молекул (рис. 6.4).

Рисунок 6.4 -  Закрученный нематический жидкий кристалл

Расстояние между пластинами порядка 10 мкм. В зависимости от расстояния между пластинами и типа ЖК-кристалла закрученность составляет  90^°- 270^° (twisted nematics и super-twisted nematics, TN и STN).

            При воздействии электрического поля молекулы, вследствие их анизотропии, ориентируются вдоль поля. В этом случае цепочки раскручиваются и пропадает возможность поворота плоскости поляризации (рисунок 6.5).

 

Рисунок 6.5 -   Электронно-оптическое переключение жидким  кристаллом

ЖК-дисплеи имеют два таких перекрещенных поляризатора с перекрученным жидким кристаллом между ними (рисунок 6.6). Благодаря вращению плоскости поляризации ЖК-цепочками свет проходит и дисплей становится ярким. При приложении электрического поля к взаимно перпендикулярным  прозрачным электродам, нанесенным на внутренние стороны пластин, эффект поворота плоскости поляризации пропадает и соответствующий пиксел становится темным.

Рисунок 6.6 -  Схема жидкокристаллического индикатора

            При выключении напряжения кристалл за время порядка от десятков до сотен миллисекунд возвращается в исходное состояние. Важной особенностью жидких кристаллов является то, что при протекании постоянного тока кристалл подвергается электролитической диссоциации и теряет свои свойства, поэтому жидкокристаллические индикаторы запитываются переменным напряжением, с постоянной составляющей не более десятков милливольт.

            В простых индикаторах (с пассивной матрицей) ячейки растра, составляющие изображение, запитываются последовательно. Для этого на проводники, пересекающиеся над нужной точкой подают напряжение. В результате точка подсвечивается. Благодаря большому времени релаксации и достаточно высокой частоте сканирования (» 1 мс на строку) изображение не мерцает. Естественно, что такие индикаторы медленны. Цветные ЖК-индикаторы используют три ячейки растра для формирования пиксела. Яркость свечения для каждой из компонент опреределяет цветовой оттенок.

            Для решения проблемы быстродействия были разработаны ЖК-дисплеи с активной матрицей, в которых каждый пиксел снабжается независимо управляемым тонкопленочным транзистором (thin-film transistor, TFT). Такие дисплеи значительно более быстродействующие, но  имеют большую стоимость, так как для цветного дисплея 800×600 необходимо 1 440 000 бездефектных транзисторов.

           В целом ЖК-индикаторы имеют следующие основные характеристики:
           - толщина ~ 1/6 ЭЛТ;
           - вес ~ 1/5 ЭЛТ;
           - энергопотребление < 1/4 ЭЛТ;
           - отсутствует мерцание;
           - отсутствуют геометрические искажения;
           - отсутствует паразитное излучение;
           - цена ~ 3×ЭЛТ;
           - небольшая контрастность изображения ~ 1:100;
           - небольшая яркость ~ 200 cd/m²;
           - малый угол обзора ~ 50^°;
           - небольшая скорость работы;
           - ограниченный температурный диапазон работы.

7 Лекция №7 Плазменные панели. (РDP- Plasma Digital Panel)

Цель лекции: изучение принципов работы  плазменных панелей, их основных технических характеристик. Ознакомление с методикой и результатами тестирования качества изображения на примере современных моделей PDP.

Плазменные панели своим рождением обязаны блокнотным ПК, где они одно время конкурировали с ЖК-мониторами, но потом были вытеснены из этой ниши, не выдержав ценовую и технологическую конкуренцию. Благодаря новейшим технологическим достижениям по качеству изображения (яркость и контраст) плазменные телевизоры практически не уступают ЭЛТ-телевизорам, а по размерам экранов давно их превзошли. Сейчас распространены плазменные телевизоры с диагоналями 32" и 42" (81 см и 107 см) хотя и диагональ 61" (более 1,5 м) уже не редкость.
 

Принцип работы плазменных панелей.

Вместо потока электронов, засвечивающих люминофор, эту функцию выполняет инертный газ (гелий или ксенон), приведенный в состояние плазмы. Между электродами возникает разряд, ультрафиолетовый свет от которого и подсвечивает люминофор. Каждый пиксель состоит из трех точек разного цвета. По сути, это очень напоминает принцип работы лампы дневного света. Плазменная панель отображает   около 16 миллионов оттенков.

Рисунок 7.1 – Строение плазменной панели

На рисунке 5.1 цифрами 1 и 5 обозначены электроды, 2 и 6 - стеклянные пластины (передняя и задняя часть панели), зазор между ними составляет @ 0,1 мм, 3 - область разряда, 4 - люминофор.

Ячейки не светятся все одновременно, но алгоритм и время управления ими выбраны так, что глаз мерцания не замечает. Более того, не замечает его и телекамера в студии, где установлен плазменный дисплей, - в репортажах из студий мы не видим бегущих по нему полос, как это бывает с компьютерными мониторами. Конструкция плазменного экрана очень сложна. Каждая ячейка, а типовая 42-дюймовая панель содержит их около миллиона, представляет собой отдельный прибор, изолированный от других и наполненный газом.

          Основные характеристики. Достоинства и недостатки

1. Размер экрана. Максимальный размер кинескопа 46 дюймов. PDP - 80 дюймов!
         2. Четкость изображения. В кинескопе четкость зависит от точности фокусировки ЭЛП ( время эксплуатации, качество радиодеталей. Фокусировка не бывает равномерной по всему экрану (углы).

        У PDP четкость изображения постоянна и очень высока.
        3. Геометрические искажения.
        Они есть в кинескопе изначально и со временем растут из-за его старения,

 геометрия нарушается и при просмотре неплоского изображения сбоку.

 В "плоских" кинескопах из-за большой толщины стекла экрана наблюдается эффект линзы. PDP -дисплеи не имеют геометрических искажений.

4.Не подвержен влиянию внешних магнитных полей.
          5. Разрешение изображения.
         Плазменный экран всегда имеет большее разрешение, чем кинескоп.

У ТВЧ - телевизоров разрешение  экранов не соответствует разрешению сигнала.

6. Яркость изображения.
        Максимальна  для кинескопа - 400 кд/кв. м. Для "плазмы" выше  600 кд/кв. м.
         7. Мерцание. Лишь 100-герцовые телевизоры обеспечивают его отсутствие, точнее, наибольшую незаметность. PDP  мерцают незаметно для нашего зрения.

8. Яркость плазменного дисплея падает .
        Расчетный срок службы для "плазмы" составляет порядка 50 000 часов. Утверждается, что за это время яркость упадет не более чем в два раза (если включать дисплей ежедневно на 8 часов, то его ресурса хватит как минимум на 17 лет).

9. Фосфор на экране "плазмы" выгорает, но не быстрее, чем у обычных телевизоров. Теперь большинство производителей дисплеев

предусматривают в них функции, предохраняющие люминофор экрана от выгорания.

         10. По контрастности изображения "плазма" непревзойденная технология. Типовое значение этого параметра - 1500:1 против 600:1 у LCD.
         11. "Плазма" шумит.
        Имеется в виду шум системы охлаждения, включающей в себя порой до 5 вентиляторов. Но все производители уже переходят на безвентиляторные системы охлаждения, шум от которых даже ниже, чем у обычных телевизоров.
         12.Плазменный дисплей не относится к устройствам эконом-класса. Типовое потребление энергии для «42-дюймовки» составляет порядка 350 Вт.

         Методика тестирования

         Испытания включают объективные измерения: яркости и контрастности изображения, яркостной и цветовой четкости, цветового охвата, линейности яркостной характеристики и сохранения баланса цветов при изменении яркости изображения, однородности яркости и цвета по площади экрана и чувствительности телевизионного тюнера.

          Измерения яркости и контрастности проведены по методике, основанной на принципах стандарта ANSI. Яркость ЖК-телевизоров измерялась при воспроизведении шахматного поля, состоящего из равного количества черных и белых квадратов. Для плазменных ТВ измерение яркости проводилось по двум сигналам: шахматному полю и изображению белых прямоугольников на черном фоне с 15-процентным заполнением белым цветом (рисунок 7.2), т.к. яркость излучения в PDP зависит от коэффициента заполнения экрана (соотношения площадей светлых к темным).

Контраст определялся отношением усредненной яркости по белым полям к средней яркости темных полей. Для определения четкости изображения  используется  цифровая запись испытательных таблиц (рисунок 7.2)

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.2 – Тестовые изображения для оценки качества изображения  на  плазменных экранах

Результаты измерений цветового охвата представлены в виде графиков, на которых изображено цветовое пространство в координатах      (x, у), представляющее собой весь спектр света, видимый человеческим глазом.  Количество цветов, которые может воспроизвести телевизор, существенно меньше и определяется цветовым диапазоном. Белый треугольник на всех графиках представляет границу такого цветового диапазона, который должен воспроизводиться телевизором при подаче на него контрольного сигнала. Черные треугольники построены на основе проведенных измерений хроматических координат каждого аппарата из тестируемой группы. В зоне, находящейся в центре белых треугольников, указана точка белого с температурой цвета 6500 К. Анализ графиков позволяет судить не только о количестве воспроизводимых цветов (площадь черных треугольников) и насыщенности каждого цвета (расстояние от точки белого), но также дает представление о хроматической правильности основных цветов. Так, график (рисунок 7.3 a) характеризует телевизор с близким к идеальному воспроизведением практически всех цветов. Цветовая температура насыщенного белого в точности соответствует значению 6500 К.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.3- Локус основных цветов  с идеальным и реальным   цветовыми треугольниками

На другом графике (рисунок 7.3 б) видно существенное неравномерное ограничение диапазона воспроизводимых цветов со стороны практически всех контрольных оттенков, что приводит не только к снижению цветовой насыщенности изображения, но и преобладанию в нем красных и синих оттенков.
         Для оценки линейности яркостной характеристики и сохранения баланса цветов при изменении яркости изображения последовательно подаются на вход телевизоров тестовые изображения, содержащие участки серого с насыщенностью от 0 до 100 процентов. Однородность яркости и цвета по экрану оценивается путем измерения значений яркости и цветовой температуры в девяти контрольных точках таблицы. Чувствительность телевизионных тюнеров измеряется с помощью аттенюатора генератора тв сигналов по факту появления цвета на сигнале вертикальных цветовых полос для пятого и тридцатого эфирных каналов (МВ и ДМВ диапазоны).

8 Лекция №8. Европейский стандарт цифрового телевидения DVB. Cравнение DVB с американским ATSC

Цель лекции: изучение назначения, принципов передачи, видов модуляции, основных параметров стандарта DVB, а также его преимуществ перед американским ATSC.

Работы по проекту DVB (Digital Video Broadcasting - Циф­ровое видеовешание) начались в 1993 г. В результате были выработаны основные положения стандарта DVB-C (С - Cable, кабель) для кабельного тв-вещания и DVB-S (S - Sattelitc - спутник) для спутникового  вещания, DVB-T (наземного)  ТВ -вещания (Terrestrial -наземный).

В основе DVB- стандарт кодирования дви­жущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2. В стандартах DVB помимо методов кодирова­ния и параметров транспортного потока, описанных в MPEG-2, определены: методы помехоустойчивого кодирования, ка­нального кодирования, модуляции несущих частот, передачи до­полнительной информации, защиты информации от несанкциони­рованного доступа. В на­стоящее время, как правило, используется основной профиль без масштабирования.

Синтаксис транспортного потока DVB расширен по сравне­нию с транспортным потоком MPEG-2. Предусмотрены новые ти­пы пакетов, имеющие свои особые идентификаторы. Среди них пакеты SI (Service Information - служебная информация), в ко­торых передаются сведения об источнике ТВ-программы, в том числе параметры канала связи (частота, скорость передачи данных, координаты спутника и т.д.), классификация содержания програм­мы, телефонные номера для обратной связи с телестудией и т. п.

В DVB предусмотрена передача пакетов, содержащих дан­ные Телетекста, который много лет используется в европейских странах. Возможна передача субтитров с переводом, что актуально для многоязычной страны, графических элементов (логотипов ТВ каналов и  т. п.).

Стандарты DVB обеспечивают условный доступ к передаваемым программам, что  позволяет организовывать платное ТВ-вещание. Система условно­го доступа включает скремблирование ТВ-программ,  подсистему   хранения   данных   о   пользователях, и подсистему шифровки и пересылки  ключей, для правильного дескремблирования принимаемых программ, пользователями, oплатившими просмотр.

         Стандарты DVB допускают возможность вводить дополни­тельные, не описанные в стандарте, пакеты данных с особыми Iидентификаторами. В этих пакетах ведущая вещание телевизионная компания может передавать ключи к шифрам условного доступа, системы меню и таблиц для поиска нужной  передачи и программирования времени включения телевизора. Форматы данных пакетов определяются  телевизионными компаниями. Поэтому для приема ТВ-программ разных компаний могут понадобиться разные декодеры.

Для многих видов сервиса, реализуемых в рамках стандартов DVB, необходим интерактивный режим работы. Указанное взаимодействие может заключаться в посылке команд по телефону, в обмене данными через Интернет и т. д.

По стандарту DVB сформированный транспортный поток скремблируется для устранения пакетных ошибок и шифрования (чтобы не нарушить в демодуляторе цикло­вую синхронизацию, стартовые синхрогруппы  не скремблируются).

Далее поток данных поступает на кодер Рида-Соломона (внешнее кодирование), общий для всех видов ТВ-вещания. Эта ступень кодирования транспортных пакетов MPEG-2 охваты­вает и стартовые синхрогруппы пакетов, и в результате длитель­ность транспортного пакета возрастает с 188 до 204 байтов.

Затем данные, в которые добавлены контрольные биты, по­ступают на блоки канального кодирования (внутреннее кодирова­ние) и модуляции несущей частоты.

        При обычной передаче телевизи­онных сигналов по эфиру на качество приема помимо атмосфер­ных и индустриальных помех сильно влияют отраженные радио­волны (многолучевой прием) и помехи от других радиопередатчиков, работающих в этом же частотном диапазоне в соседних местностях.

Стандарт DVB-T используeт  OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplex (Ортогональное частотное мультиплексирование). Возможны два режима: 8K (6817 несущих) и 2К (1705 несущих).

          Режим 8К позволя­ет использовать меньшие мощности передатчиков, но требует более производительных устройств обработки сигналов, чем режим 2К. Параметры для обоих режимов приведены в таблице 8.1

          Частотный разнос несущих - D f = f_к+1 - f_k = 1/T_и.

          Df выбирается, чтобы соседние подканалы не влияли друг на друга, для этого соседние несущие должны быть ортогональны  в течении T_и - передачи cимвола рабочего интервала.

 Т а б л и ц а  8.1

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Рисунок 8.1 - OFDM

          Часть длительности символа - защитный интервал от эхо сигналов. В обеих модификациях относительная длительность защитного интервала At/T_H  меняется 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32(3... 25%) Т_и и определяется: рельефом местности и характером застройки, удалением соседних передатчиков.

         Чем больше рабочий интервал, тем больше защитный интервал, тем лучше защита от эхо-сигналов. При наложении р/волн с разных направлений (эхо)- часть несущих может быть подавлена, поэтому защитные интервалы исключают влияние отраженных сигналов. В зависимости от метода модуляции несущих, количество бит в символе – различно,

Полоса радиоканала в 2К и 8К = 7,61 МГц.

 При использовании полосы аналогового тв-канала 8 МГц, разнос между соседними каналами цифрового телевидения - 0,39 МГц.

 

 

 

Рисунок 8.2 – Формирование защитных интервалов  т.о. ширина спектра р/канала ЦТВ наземных систем телевещания =   ширине полосы АТВ в стандарте с z = 625 (SECAM, PAL).

          Преимущества OFDM:

- равномерное распределение энергии в полосе канала;

 -возможность передачи более важной информации (синхронизация, НЧ-составляющие сигнала яркости) на частотах, где меньше помех от соседних каналов, а полосы частот  несущих изображения и звука обычного тв-вещания  вообще не использовать;

-уменьшается влияние  отраженных сигналов при многолучевом приеме, т. к. подканалы узкополосны.

Каналы связи в стандартах DVB-S, DVB-C отличаются полосой пропускания  и  помехозащищенностью, поэтому в спутниковом канале при аналоговом сигнале используется полоса частот 27-36 МГц. Поэтому для цифрового спутникового канала применяется QРSК- модуляция, что обеспечивает устойчивую передачу при с/ш > 6 дБ. Для кабельных сетей типична полоса 8МГц (Европа, Азия, Африка, Австралия) поэтому для кабельных применений используется QАМ64 - модуляция при с/ш > 24 дБ.

            Cравнение DVB с американским ATSC

В США,  в отличие от Европы, главным направлением было выбрано телевидение высокой четкости, ровно один канал которого можно передать по аналоговому каналу. Но с этим улучшенное качество картинки,  можно получить лишь на экране широкоформатного телевизора с 1080 активными строками, чересстрочной разверткой и форматом кадра 16:9  хотя наряду с ними выпускаются и аппараты, подобные европейским STB и рассчитанные на 525 строк.

Оба стандарта обеспечивают одинаковое качество изображения, и при благоприятных условиях картинка оказывается без помех (сетки, муара и пр. свойственных АТВ искажений). А если помеховая обстановка окажется хуже пороговой - экран телевизора останется темным. Т. о. стандарт ЦТВ прежде всего стандарт на доставку ТВ-программ, и сравнение стандартов должно производится по степени надежности доставки в условиях помех.

 Стандарты используют разные критерии надежности, причем европейский - более жесткий, т. к. предназначен для передачи данных с вероятностью ошибки ≤ 1 бит/час. ATSC ориентирован на субъективное качество восприятия изображения и непригоден для передачи данных (частота ошибок до 60 бит/с). Избыточный для передачи изображения и звука европейский критерий связан с общей концепцией "контейнера" семейства стандартов DVB, согласно которой все физические каналы, включая эфирный, должны обеспечивать безошибочную передачу данных независимо от их природы.   Помехи в наземном ЦТВ принципиально не отличаются от помех в АТВ, поскольку при передаче используются те же MB и ДМВ- диапазоны, характерной чертой которых является неспособность радиоволн огибать препятствия. Но  при отражении от препятствий, в точку приема приходит многолучевой сигнал, состоящий из прямого и отраженных эхосигналов с различными фазовыми сдвигами.

Общеизвестным методом борьбы с многолучевостью является применение узконаправленных антенн, поэтому прием сигналов ЦТВ на слабонаправленную комнатную антенну затруднен. Из-за порогового эффекта (качественная картинка, либо темный экран) в наземном ЦТВ применяются домашние ретрансляторы, работающие на частоте принимаемого сигнала, ранее в АТВ не использовавшиеся.

В DVB-T для борьбы с многолучевостью используется  метод многочастотной модуляции COFDM в сочетании с защитным интервалом . В DVB-T используется 2К или 8К (К=1024) несущих и 4 ЗИ ( устраняют межсимвольную интерференцию между эхосигналом текущего и прямым лучом следующего символа). Каждая несущая подвергается m-уровневой амплитудной модуляции (m = 4, 16. 64); режимы модуляции с m=4 и 16  -низкоскоростные.  Режим с m=64 -высокоскоростной, и только с ним реализуется HDTV (либо 3-4 программы SDTV). Многочастотная модуляция позволяет увеличить длительность символа, что, в свою очередь, позволяет во столько же раз увеличить ЗИ между символами. С целью повышения надежности приема в DVB-T часть несущих выделяется для сканирования частотной характеристики радиоканала и адаптации алгоритма приема.

В ATSC используется фиксированная скорость передачи информации на единственной несущей, один режим помехоустойчивого кодирования и лишь один метод амплитудной 8-уровневой модуляции с частично подавленной боковой полосой (8-VSB). Основная роль в подавлении эхосигналов возлагается на эквалайзер приемника. В идеологии ATSC эхосигналы рассматриваются как помехи в частотной области, устраняемые эквалайзером. Т. о. в DVB-T механизм подавления эхосигналов заложен еще на передающей стороне, а в ATSC - вся надежда на приемник. На сегодняшний день можно констатировать, что метод борьбы с многолучевостью в DVB-T эффективнее, чем в ATSC, и позволяет работать вплоть до отношения с/ш=1. Но при слабой многолучевости, когда используется направленная антенна ATSC требует почти в 2.5 раза меньшего отношения с/ш . Это означает, что DVB-T дает выигрыш лишь с некоторого достаточно большого отношения с/ш, что имеет место либо при большой мощности передатчика, либо при использовании узконаправленной антенны, но в последнем случае трудно ожидать мощных эхосигналов.

 Содержание

                                                                                                                                                                                 с.

1Лекция №1. Основные светотехнические величины.     Трехкомпонентная колориметрическая система. Процесс образования сигнала  изображения. Параметры спектра ТВ-сигнала. Принципы и условия формирования растров	3
2Лекция №2. Восстановление постоянной составляющей. Назначение и принцип работы схемы фиксации. Управляемые и неуправляемые схемы ВПС	7
3Лекция №3.  Советско-французская система SECAM (Sequence de Coleurs  Avec Memoire  -франц.)-                         поочередность цветов   с памятью   характеристики системы	12
4Лекция №4. Устройство кинескопа. Масочные дельтавидные и  планарные  кинескопы.	17
5Лекция №5. Аналого-цифровое преобразование тв-сигнала. Форматы дискретизации. Рекомендация ITU 601	120
6Лекция № 6.  Жидкокристаллические панели.	25
7Лекция №7. Плазменные панели(PDP –Plasma Digital Panel)	29
8Лекция №8. Европейский стандарт цифрового телевещания DVB   в сравнении с американским АТSC Список литературы	33  39
Список литературы         1. Телевидение / Под ред. В.Е.Джакония.- М.: Радио и связь, 2004. с   2.Звуковое, телевизионное вещание / Выходец А.В., Коваленко В.И., Кохно М.Т. - М.: Радио и связь , 1987.       3. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. -М.: «Горячая линия -Телеком» 2001.- 224с. 4.Современные телекоммуникации./ Под общей редакцией С.А. Довгого,- М.: Эко- Трендз, 2003. 5. Айтмагамбетов А.З., Сабдыкеева Г.Г. Цифровое телерадиовещание: Учебное пособие.-АИЭиС, 2003.               6. Айтмагамбетов А.З., Сабдыкеева Г.Г. Кабельное телевидение: Учебное пособие.- АИЭиС, 2001.