Некоммерческое Акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра  радиотехники

 

 

ТЕЛЕВИДЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ВИДЕОСИГНАЛОВ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХСИСТЕМАХ

 Конспект лекции для  магистрантов специальности

6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

 

 

Алматы 2012

СОСТАВИТЕЛЬ: Т.А.Урусова.  Телевидение и передача видеосигналов в телекоммуникационных системах. Конспект лекций для сту­дентов всех форм обучения специальности 6М071900- Радиотехника, электроника и телекоммуникации. — Алматы: АУЭС, 2012. - 38 с.

 

Конспект лекций предназначен для студентов специальности 6М071900- Радиотехника, электроника, телекоммуникации всех форм обучения и содержит  теоретические материалы  для изучения дисциплины, а также приведен  перечень рекомендуемой литературы.

         Ил. 37 , табл. 3, библиогр. — 5 назв.

 

Рецензент: доцент  Т.И. Коровченко

 

Печатается по дополнительному плану издания Некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

©  НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012г.

 

1 Лекция №1. 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 1974 г. были в СССР стандартизированы (ГОСТ 19432 — 74). Цветное телевизионное вещание по системе SECAM началось в СССР 1 октября 1976 г.

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 6 МГц/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 (см. рисунок 1.1): 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 1.1 – 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 1.2 – 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).

  

Рисунок 1.3 – Структурная схема передающей части в системе SECAM

 

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. Синхронизация генераторов строчной и кадровой разверток в   цветном телевизоре происходит с помощью строчных и кадровых  синхроимпульсов. Цветоразностные сигналы 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 1.4 – 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 строчной развертки.

      

Рисунок 1.5 –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.

 

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  > 1,5 МГц   -   черно-белые.

 

 

Рисунок 1.6 – Спектр ПЦТВС в системе SECAM

Рисунок 1.7 –Формирование сигналов в системе SECAM

 

         2 Лекция №2.  Устройство кинескопов. Масочные и дельтавидные кинескопы

 

                     Рисунок 2.1 – 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, фокусирующий электрод –7, анод -8.

         Отклоняющая система - 9 /общая  для всех  лучей/ - 2 строчные и 2 кадровые отклоняющие катушки.  Блок полюсных наконечников  10 – 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 2.2 – Строение кинескопа

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

 

Рисунок 2.3 – 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  равно 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 2.4 – Фрагмент дельтавидного кинескопа

 

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

Трехлучевой кинескоп со щелевой маской и компланарной оптикой.

 

  а) расположение ЭЛП в планарном кинескопе;                         б) щелевая маска.

Рисунок 2.5 -  Строение планарного кинескопа

         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 маски 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 2.6 – Формы отклоняющих полей в кинескопе с самосведением

 

         Общая для трех лучей отклоняющая система 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). 

 

         3 Лекция №3 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),

                                                              n = -¥

где 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 3.1 – Спектры сигнала после дискретизации

        

Если  fд = 2fгран, 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 √2 раз худшую (см. рисунок 3.2).

         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 3.3.б), которая формируется при условии fд = n (fстр/2).

Различаются ортогональная и шахматная структуры дискретизации.

1,8d

 

Рисунок 3.2-  Ортогональная и шахматная структуры дискретизации

 

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.

         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 - fд цветоразностных сигналов в 2 раза ниже fд яркостного сигнала, они передаются в каждой 2-ой строке. Отсчеты цветоразностных сигналов - матрица 360 x 288 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 сигнала передаются в каждой строке и дискретизируются с частотой яркостного сигнала.

 

Рисунок 3.3 –Варианты расположений отсчетов при дискретизации

                        

         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 3.4 – 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.

4 Лекция № 4 . 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 (см. рисунок 4.1) и находятся в различных ориентациях в этих фазах (см.рисунок 4.2)

Рисунок 4.1- 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.

 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.    

 

Изотропическая фаза

Нематическая фаза

Смектическая               фаза

Рисунок 4.2 -   Фазы жидкого кристалла

Известно, что свет  не  проходит через два скрещенных поляризатора  (см.рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 -  Прохождение неполяризованного света через

                         поляризаторы

Молекулы в нематической фазе принудительно закручиваются за счет их помещения между двумя стеклянными 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 (см. рисунок 4.4).

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

Рисунок 4.4 -  Закрученный нематический жидкий кристалл

При воздействии электрического поля молекулы, вследствие их анизотропии, ориентируются вдоль поля. В этом случае цепочки раскручиваются и пропадает возможность поворота плоскости поляризации (см. рисунок 4.5).

 

Рисунок 4.5 -   Электронно-оптическое переключение жидким

                          кристаллом

ЖК-дисплеи имеют два таких перекрещенных поляризатора с перекрученным жидким кристаллом между ними (см. рисунок 4.6). 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 4.6 -  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 определяет 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.

5 Лекция №5 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 5.1 – 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 (см.рисунок 5.2), 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. ля определения четкости изображения  используется  цифровая запись испытательных таблиц (см. рисунок 5.2).

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.2 – 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 (см. рисунок 5.3, a) характеризует телевизор с близким к идеальному воспроизведением практически всех цветов. Цветовая температура насыщенного белого в точности соответствует значению 6500 К.

На другом графике (см. рисунок 5.3, 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.3- Локус основных цветов  с идеальным и реальным   цветовыми треугольниками

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 телевизионных сигналов по факту появления цвета на сигнале вертикальных цветовых полос для пятого и тридцатого эфирных каналов (МВ и ДМВ диапазоны).

 

6 Лекция №6. 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 идентификаторами. 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 течение T_и – передачи cимвола рабочего интервала.

 Часть длительности символа - защитный интервал от эхо сигналов. В обеих модификациях относительная длительность защитного интервала At/TH  меняется 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32(3... 25%) Ти 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.

 

Рисунок 6.1 – OFDM

 

Т а б л и ц а  8.1

 

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. Т.о., ширина спектра радиоканала ЦТВ наземных систем телевещания равна   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 производиться 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.

 

7 Лекция №7 Стандарты цифрового телевизионного вещания DVB-S2 и   DVB-T2

 

DVB-S2 разработан в 2004г.  для SAT вещания, является модификацией ранее существовавшего стандарта DVB-S.

         Характеризуется большей универсальностью применения и большей эффективностью при работе по каналам с достаточным энергетическим запасом. В технические нормы на системы первичного распределения добавлены опции режимов передачи, основанные на модуляции типа 8РSK и 16 QAM.

 

Причины пересмотра существующих стандартов:

1) Дефицит в частотном ресурсе даже при трансляции SDTV.  В планах массовый запуск НDTV. Если же все SAT программы будут вещаться в

ТВЧ, то имеющегося частотного ресурса окажется недостаточно даже при переходе к более эффективной компрессии.

         2) Неудовлетворительная работа имеющихся приемных систем Ka-диапазона. Качество приема в этом диапазоне зависит от погодных условий (от дождя). Поэтому для трансляций в этом диапазоне часто требуется более высокая помехозащищенность, чем в С- и KU-диапазонах.

         3)Появление интерактивных SAT сетей с адресными услугами, которые требуют большого транспортного ресурса.

 

Международным комитетом по регистрации частот (МКРЧ) выделены:

 

 

 

 

 

 

 

 

Назначение:

- для сетей распространения ТВ программ стандартной четкости и ТВЧ;

- для построения сетей предоставления интерактивных услуг (например, доступа в Интернет);

- сети для профессиональных приложений (передача цифрового ТВ от студии к студии, сбор новостей и раздача сигнала на эфирные ретрансляторы);

- удобен для формирования сетей передачи данных и создания IP-магистралей.

 

4 возможные схемы модуляции

- QPSK и 8 PSK-  для использования в вещательных сетях.   Передатчики транспондеров в режиме, близкому к насыщению, что не позволяет модулировать несущую по амплитуде.

- 16 APSK и 32 APSK- для  профессиональных сетей, где используются слабые наземные передатчики, не вводящие бортовые ретрансляторы в нелинейный режим работы, а на приемной стороне устанавливаются профессиональные конвертеры (LNВ), с высокой точностью определяющие фазу принимаемого сигнала.

         Можно использовать и в системах вещания, но каналообразующее оборудование должно поддерживать сложные варианты предыскажений, а на приемной стороне должен обеспечиваться более высокий уровень сигнал/шум.

В сравнении с  QPSK, верхняя схема модуляции, 32 APSK повышает общую скорость потока в 2,5 раза.Одновременно с введением более высоких

 

Рисунок 7.1 -Применяемые виды модуляции

 

уровней модуляции  в стандарте DVB-S2 применяются 2 дополнительных    коэффициента скругления (α).

     К используемому в DVB-S                       α = 0,35,

                                          в DVB-S2  добавлены α = 0,20 и α = 0,25.

Более низкие коэффициенты обеспечивают большую крутизну импульсов, что позволяет более эффективно использовать спектр, но снижение α  приводит к  повышению нелинейных искажений. Т.o. конкретное значение коэффициента выбирается с учетом всех параметров передачи.

По сравнению с DVB-S  в DVB-S2 скорость на 20-35%  выше или при той же эффективности использования спектра дает запас по уровню сигнала в 2-2,5 dB.

Выигрыш в эффективности передачи еще более значителен при использовании режима АСМ, предназначенного для интерактивных адресных приложений таких, как передача IP unicast.

         Режим позволяет исключить запас по энергетике в 4-8 dB, закладываемый в спутниковые сигналы для неблагоприятных условий приема, что дает возможность удвоить/утроить пропускную способность транспондера.

Режим АСМ наиболее эффективен применительно к трансляциям Кα-диапазона, а также для тропических зон приема.

Сегодня в мире работает множество коммерчески успешных спутниковых сетей стандарта DVB-S, и их трансляции принимаются миллионами декодеров, способными прослужить еще не один год.

Наиболее вероятным сценарием внедрения стандарта DVB-S2 выглядит его использование для трансляции услуг, которые не могут быть приняты традиционными приемниками.

 

Рисунок 7.2 – Зависимость скорости передачи от соотношения с/ш

 

Например, ТВ сигналов, компрессированных в новых форматах и/или передаваемых с высоким разрешением.

Возможно, что новый стандарт DVB-S2 найдет применение и в сетях спутникового сбора новостей. Но скорость его массового внедрения будет зависеть от появления новых услуг, несовместимых с имеющейся приемной аппаратурой.

DVB-T2 — цифровая система эфирного вещания,  разработанная  в рамках  проекта DVB. Cтандарт DVB-T предназначен преимущественно для передачи пакетов MPEG-2.

Сеть DVB-T2 способна транслировать разные по природе и структуре информационные потоки. Система DVB-T2 способна передавать несколько независимых мультимедийных потоков, каждый со своей схемой модуляции, скоростью кодирования и временными интервалами.

В DVB-T2 добавлена модуляция 256-QAM (8 бит на символ), что повышает емкость канала передачи на 33% (относительно схемы 64-QAM в DVB-T).

 

 

Рисунок 7.3 – Схема организации канала вещания

 

Обычно переход от 64-QAM к 256-QAM требует увеличения соотношения сигнал/шум на поднесущей на 4–5 дБ, но благодаря корректирующим кодам BCH (Боуза-Чоудхури-Хоквингема), эффективность которых выше традиционных кодов исправления ошибок (в т.ч. Рида-Соломона), в DVB-T2 скорость кодирования намного выше и общая пропускная способность существенно возрастает.

Различия DVB-T2  и DVB-T.

Новшество DVB-T2 – введение схемы модуляции с "вращающимся" сигнальным созвездием. Сформированный модуляционный символ поворачивается в комплексной плоскости на определенный угол,   зависящий от числа уровней модуляции:

29° для QPSK, 16,8° для 16-QAM, 8,6 для 64-QAM, arctg(1/16) для 256-QAM

В квадратурных каналах передаются проекции точки сигнала на соответствующие оси (синфазную и квадратурную). При обычном сигнальном созвездии несколько точек расположены на нескольких общих ортогональных линиях, и их проекции совпадают. После поворота сигнального созвездия у каждой точки – уникальные Q- и I-координаты. Некоторые из координат оказываются достаточно близко друг к другу, но по одной координате точки всегда можно восстановить другую ее координату. А механизм сдвига Q-координаты приводит к тому, что исходные координаты сигнальной точки оказываются в разных модуляционных символах (т.е. заведомо на разных поднесущих), что существенно снижает вероятность их одновременной деградации как из-за случайных импульсных помех, так и по причине селективных затуханий в канале. Применение такой техники обеспечивает операционное усиление 7,6 дБ.

 DVB-T и  DVB-T2 различаются несколькими опциями:

- числом несущих;

- длительностью защитного интервала;

- размещением пилот-сигналов.

Это позволяет снизить до минимума долю служебной информации для любого заданного канала передачи.

 Рисунок 7.1 -  Сравнительная таблица параметров DVB-T и DVB-T2

                 

Для обеспечения требуемых условий приема (комнатная антенна/антенна на крыше) предусмотрен механизм раздельной настройки устойчивости сигнала в пределах канала для каждой предоставляемой службы. Этот механизм позволяет настроить передачи, т.о., чтобы дать возможность приемнику экономить энергию посредством декодирования только одной программы, а не всего пакета программ.

Переход  к стандарту увеличивает эффективность использования спектра на 30-50% по сравнению  с DVB-T, позволяет значительно оптимизировать эффективность вещания, а также дает возможность для передачи HD контента, мобильного и многоадресного контента при снижении затрат.

 Скорость передачи данных  (оценка, ширина канала 8 МГц, зависит от параметров):        

17 ... 20 Мбит/с портативной антенной;

29 … 33 Мбит/со стационарной антенной.

 

Параметры DVB-T2

 

Модуляция             QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM

 

Алгоритм доступа                                                 OFDM

 

Ширина полосы канала                     1.7/5/6/7/8/10 МГц

 

 

         8Лекция №8  3D  технология

 

Принцип  получения стереоскопического (объемного) изображения, создающего у зрителя эффект присутствия в сцене, заключается в разделении изображения  на два - отдельно для правого и левого глаза.  Различные технологии получения 3D-изображения отличаются способом разделения «картинки» на две разных.

В анаглиф-технологии стереоэффект получается благодаря  цветовому разделению.

Для левого и правого глаза используют разные цвета для каждого кадра, т.е аниграфическое разделение.

Традиционно в стереоскопических технологиях левое изображение преимущественно красного цвета, а правое – синего.

 

 

 

Рисунок 8.1 –  Анаглиф-технология

 

Стерео очки имеют красный и синий светофильтры.  Сегодня анаглиф, в силу присущих ему недостатков, заменяется  более современными стереоскопическими технологиями.  К ним можно отнести  искажения в отображении цветов, плохое качество стереоскопии, быструю утомляемость глаз.

Преимущества: низкая стоимость, простота  использования стереоскопии, не требуется специального монитора или                        проектора.

Затворная технология с использованием жидкокристаллических очков  (см. рисунок 8.2).  Наиболее распространенная   3D-технология для дома и бизнеса. Изображения для левого и правого  глаза проецируются на экран по очереди и  используются  очки, стекла  которых затемняются синхронно с                                               подаваемым изображением. Требуются специальные 3D мониторы или проекторы, поддерживающие 120 Гц.

 Преимущества: высокое качество изображения 3D, простота установки и настройки, поддержка многих производителей, возможность интеграции сложных 3D систем.

Недостатки: специальные требования к 3D оборудованию (высокая частота  монитора/ проектора - 120 Гц), дорогие 3D-очки, неудобна для массовых мероприятий.

Автостереоскопические 3D мониторы (без специальных очков). Изображение для левого и правого глаз разделяется растровой пленкой-фильтром на LCD мониторе, состоящем из микроколб. Пространство перед  монитором разбивается на зоны, если зритель в одной из таких зон, то он видит стереоизображение.

При переходе из одной зоны в другую 3D изображение искажается. Наиболее комфортный просмотр с расстояния 3-5 м.

Производители : Philips и SuperD.

Преимущества : отсутствие 3D очков, компактность, 3D монитор можно использовать как обычный.

Недостатки: малая глубина 3D изображения, дорогая обработка 3D видео роликов, меньшее разрешение 3D изображения, требования к положению зрителя, высокая стоимость оборудования.

Принцип получения объемного изображения на автостереоскопическом экране с параллакс барьером поясняется на рисунке 8.2 . Параллакс-барьер - пленка с чередующимися непрозрачными вертикальными полосками и узкими прозрачными зазорами между ними.

 Если шаг полосок равен ширине 2-х пикселов, то при отклонении в одну сторону от оси монитора наблюдатель видит только четные столбцы пикселов, а при отклонении в другую — нечетные. Меняя расстояние между экраном и параллакс-барьером, можно добиться того, чтобы правый глаз видел изображение, сформированное нечетными столбцами, а левый — четными. Если на экране монитора стереограмма (в которой чередуются столбцы пикселов изображений левого и правого ракурсов), то у зрителя –иллюзия трехмерности.

Параллакс-барьер может быть пассивным (пленка с непрозрачными полосками), и активным элементом (монохромная ЖК-панель). В последнем случае монитор универсален: с выключенным параллакс-барьером он будет работать в обычном, 2-мерном режиме, а при активации параллакс-барьера — в 3-х мерном.

 Принцип получения объемного изображения на автостереоскопическом экране  с лентикулярной технологией поясняется рисунком 8.3

Видеоочки, шлемы виртуальной реальности

Изображение для  левого и правого глаза выводится на 2 LCD дисплея перед каждым глазом зрителя на близком расстоянии. Дисплеи малого размера и невысокого разрешения, но с близкого расстояния выглядят как большой кинотеатральный экран.

Преимущества: компактность стереосистемы, отключение от окружающей реальности, невысокая цена (для среднего разрешения 3D видеоочков).

Недостатки: невысокое разрешение, ограничение применения данной 3D технологии, недостаточная поддержка.

 

  

Рисунок 8.2 - Технология с параллакс барьером

 

 

Рисунок 8.3 – Лентикулярная технология

 

Список литературы 

1. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. -М.: «Горячая линия -Телеком» 2001.- 224 с.

2. Звуковое, телевизионное вещание / Выходец А.В., Коваленко В.И., Кохно М.Т. - М.: Радио и связь , 1987.

3. Телевидение / Под ред. В.Е. Джакония.-М.: Радио и связь, 2004. с

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.

  

Содержание

 

1 Лекция №1.  Советско-французская система SECAM (Sequence de Coleurs  Avec Memoire  -франц.)- поочередность цветов   с памятью.  Характеристики системы	3
2 Лекция №2. Устройство кинескопа. Масочные дельтавидные и планарные  кинескопы	8
3 Лекция №3. Аналого-цифровое преобразование тв-сигнала. Форматы дискретизации. Рекомендация ITU 601	12
4 Лекция № 4.  Жидкокристаллические панели	16
5 Лекция №5. Плазменные панели(PDP –Plasma Digital Panel)	20
6 Лекция №6. Европейский стандарт цифрового телевещания  DVB   в сравнении с американским АТSC	24
7 Лекция №7 Стандарты цифрового телевизионного вещания   DVB-S2 и DVB-T2	28
8 Лекция №8  3D  технология	34
Список литературы	38