Комерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Радиотехника кафедрасы
ТЕЛЕДИДАР
5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар
мамандығының студенттері үшін есептер жинағы

Алматы 2014

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: М.В. Лановенко, Б.Р. Накисбекова.  Теледидар. 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттері үшін есептер жинағы. - Алматы: АЭжБУ, 2013. – 20б.

Есептер жинағында «Теледидар» пәнінен есептерді шешу үшін арналған жалпы нұсқаулықтар мен теориялық мәліметтер бар. Сонымен қатар пәнге байланысты қажет әдебиеттер тізімі көрсетілген.    

 2 Кесте, сур.6, әдеб.көрсеткіші - 5 атауы.

Пікір беруші: АЭжБУ доценті Қалиева С.А

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2014 ж. басылым жоспары бойынша басылады.

ã «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2014 ж.

Кіріспе

Теледидар үзіліссіз дамуда және  соған байланысты ол теледидарлық трактының барлық бөліктерін қамтиды, сонымен қатар теледидар қабылдағыштарын да қамтиды. Бұл даму жолының кейбір бағыттарына келіп тоқтайық.

Сандық негіздегі  жоғарғы айқындылықты теледидар (ЖАТ)  қазіргі кезде АҚШ пен Жапонияда кең таралып келеді. Келешекте мұндай жоғары сапалы теледидарлама барлық дамыған елдерде де тарайтыны сөзсіз. Оған жету мүмкіншіліктері MPEG-2 стандарттында жатыр. Жаңа теледидарлық  жазылдыру форматтарының артықшылығы дәстүрлі теледидарлық бағдарламаларды (бейнефильм, репортаж) ойнату сапасы жоғары болуымен қатар теледидар экранында көп мәтіндік және бейнелік ақпаратты сыйдыру болып келеді.   

ЖАТ бейнесигналын алыс қашықтықтарға (таратқыш станциядан қолданушыға) әдетте сығылған сандық түрде жеткізеді.  Бейнені сығу (1,485 Гбит/с  -тен  8—25 Мбит/с -ке дейін) жіберу арнасына қойылатын талаптарды төмендетеді, сонымен қатар бейненің сапасы жоғары болып қалады. ЖАТ -да бейненені кодттау үшін MPEG-2 және MPEG-4/AVC форматтары жиі қолданылады.  ЖАТ сигналын жеткізу үшін әдетте сандық телетарату (DVB) технологиясын қолданады, сонымен бірге: сандық спутниктік теледидар (DVB-S, DVB-S2); цифрлық эфирлі теледидар (DVB-T, DVB-T2);  сандық кабельді теледидар (DVB-C, DVB-C2). Қазіргі кезде ЖАТ тарату сандық түрде болғандықтан, контентты жеткізу үшін сапасы жеткілікті (QoS) (15—25 Мбит/с  MPEG-2 үшін немесе  8—12 Мбит/с MPEG-4 үшін — сығу дәрежесіне байланысты) және сигналдың кідіру деңгейін бірқалыпты ұстайтын (1 - 10с)  кез келген цифрлық арна жарамды болып келеді.

Стереотеледидар - бұл шек емес. Шындықта көп қырлы теледидар жасауға болады, онда көрерменге көрінетін бейне оның экран алдында орналасуына байланысты болады. Мұндай жүйеде екі емес одан да көп әртүрлі бейне тарату қажет болады. Қабылдағыш көрушінің орналасуын қадағалап, соған сәйкес таратылатын арнадан бейнені шығаруы керек.  Бұл бағыттағы бірінші қадамдары MPEG-4 те жасалған болатын, мұнда бейне бөлек басқарылатын обьектілерден құрылады.

Есептеді шешу үшін әдетте математикалық аппаратының формальді білімі жеткіліксіз болып келеді, өйткені әртүрлі мәлеметтер көздерінде есепті шешу жолдары бір-бірінен өзгеше болуы мүмкін. Есептеудің әртүрлі тәсілдері келешекте қателіктерге әкелуі мүмкін. Кейбір жағдайларда арнайы есеп шешу тәсілдерін білу керек, сонымен бірге анықтамалық әдебиетті пайдалана білу қажет болып келеді.

Машықтану есептерін шешу үшін арнайы әдебиеттер көмегімен сандық теледидарды жобалау туралы бөлімдерді оқу қажет. Әсіресе мұғалімнің жетекшілігімен жасалған бакалаврдың өзіндік жұмыстарына арналған әдістемелік нұсқаулықтармен танысу керек.

1 Растр ашылымы, бейнесигнал спектрі, қатарлар мен кадрлар жиілігін алу.

Мақсаты: растр құрылуын, бейнесигнал спектрін және қатарлар мен кадрлар жиілігін алуды зерттеу.

1.1 Теориялық және әдістемелік нұсқаулықтар

1.1.1 Қатар аттаушы растр.

Қатар аттаушы растрды құрғанда кадрдағы жалпы қатарлар саны z тақ болуы керек, z=2м+1, мұнда  м - бүтін сан. Растрдың бір өрісінде z_п=0,5z қатар бар. Ашылымның кадрлар бойымен (бір өрісте вертикаль бойымен) тура жүріс уақытында z_ап активті қатарлар саны ашылады. Кадрлар бойымен кері жүріс уақытында z_охв бүтін қатарлар саны ашылады. Сонымен  z_п=0,5z=z_ап+z_охв. Вертикаль бойымен кері жүріс кезіндегі растрды құрғанда сканерлеуші элемент (СЭ) төменнен жоғарыға қозғалады, тура және кері жүрістердің ұзақтығы   (Т_пхс және Т_охс) СЭ-тің вертикальмен тура жүріс уақытындай болып сақталады.  

1.1.2 Электронды сәуленің кинескоп экранындағы жылжу жылдамдығы.

Кинескоп экранындағы электронды сәуленің жылжу жылдамдығын тура жүріс кезінде  V_пхс және кері жүріс кезінде V_охс деп белгілейік, I - экрандағы қатар ұзындығы, Т_пхс және Т_охс - қатар бойымен тура және кері жүріс ұзақтығы.  

Осыдан:

V_пхс=I/T_пхс;                                                       (1)

        V_охс=I/T_охс.                                                       (2)

         1.1.3 Бейнесигнал спектрінің микроқұрылымы.

         1– суретте бейнесигнал спектрінің құрылымы көрсетілген. Мұнда f_z – қатарлар жиілігі, n – қатарлар жиілігі гармоникасының нөмері. Мұндай гармониканың жиілігі:

;

                               .                                                         (3)

         n жұп мәндері кезінде   f_n жиілігі кадрлар жиілігінің  f_k жұп гармоникасы болады, өйткені f_z=zf_k, мұнда z - кадрдағы қатарлар саны (z - тақ сан. Егер  f_k– тақ сан болса, онда f_z – де тақ сан болады (тақ сандардың көбейтіндісі тақ сан болып келеді). n тақ мәндері кезінде f_n жиілігі кадрлар жиілігінің f_k тақ гармоникасы болады. f_k жұп гармоникалары өрістер жиілігінің f_n гармоникалары болып келеді, сондықтан жұп f_к гармоникалары өрістер жиілігі гармоникаларымен қосылады және осы гармоникалар қосындысы көршілес тақ f_к гармоникалардан үлкен болады. Жұп f_z гармоникалары көршілес жұп кадрлар жиілігі гармоникаларымен қосылады және олардың қосындысы көршілес тақ гармоникалардан f_z үлкен болады. Сондықтан спектр құраушылары жұп гармоникалар f_к болып келеді, оларды екі сызықпен, ал тақ гармоникаларды бір сызықпен белгілейік. 1 суретте  n = 20 және n = 21 кезіндегі бейнесигнал спектрінің бір бөлігі көрсетілген.

1 сурет- Бейнесигнал спектрінің бір бөлігі.

          1.1.4 Кадрдағы қатарлар саны.

          Қатар аттаушы ашылым кезінде z кадрдағы қатарлар саны тақ болуы тиіс:

  Z=2m+1.                                                          (4)

          625 қатарлы теледидар жүйесі үшін кадрда:

   m = (z-1)/2= 624/2=312.                                           (5)

          Бір ашылым өрісіндегі қатарлар саны  z_n=z/2=625/2 312.5. Кадрлармен тура жүріс кезінде бір өрісте z_ап активті қатарлар саны ашылады.  Кадрлар бойымен кері жүріс кезінде (вертикаль бойымен ) бір өрісте активті z_охв қатарлар саны ашылады. Осыдан:

                         z_n = 0.5z = z_an +z_охв;                                               (6)

z_ап= z_n – z_охв.

          1.1.5 Бейнесигнал спектрінің ені.

          Бейнесигнал спектрінің максимал жиілігі келесі формуламен анықталады (шеңбер немесе шаршы түріндегі сканерлеуші элементтің горизонталь және вертикаль бойымен бірдей рұқсаттылық қасиеті болғанда):

    ,                                                (7)

мұнда K=l/h – кадр пішіні;

       l –бейне ені;

       h – бейне биіктігі; 

       z – кадрдағы қатарлар саны;

       f_k – кадрлар жиілігі, Гц;

       α – қатарлық кері жүрістін салыстырмалы ұзақтығы.

           Кадрдағы активті қатарлар саны:

,                                      (8)

мұнда z_oxk – вертикаль бойымен кері жүріс кезіндегі ашылатын қатарлар саны.

           β - вертикальмен кері жүрістің салыстырмалы ұзақтығы (екі өріс кезінде):

  .                                                       (9)

           Стандартт бойынша [10] z_oxk = 50 қатар егер  z=625 қатар,

   .                                                 (10)    

           1.1.6 Адамның экранды көру бұрышы.

           Теледидардың экран биіктігін h деп белгілейік,енін - l, көзбен экран арасындағы қашықтықты – d, көрудің салыстырмалы қашықтығы – ρ, кадрлар пішіні - К.

          Онда:

.                                                        (11)

.                                                       (12)

          α және β – қараушының экранның ені мен биіктігін көзбен шалу бұрыштары.

          Білеміз:

;                                                (13)

.                                                (14)

           1.1.7 Синхрогенератордағы жиілікті бөлу.

           2-суретте жиілікті М рет бөлетін бөлгіштің сұлбасы көрсетілген, ол кері байланыстары бар бинарлы бөлгіштерден тұрады. Кері байланысы жоқ бинарлы бөлгіш жиілікті 2 рет бөледі. Сонымен бес тізбектей қосылған бинарлы бөлгіштер жиілікті 2⁵ = 32 рет бөледі. Кері байланыс болған кездегі жиілікті бөлу коэффициенттері :

 2 сурет - Бинарлы жиілік бөлгіштің құрылымдық сұлбасы (К = 20)

                   ,                                                 (15)

мұнда  n – бөлгіштегі сатылар саны;

       N – кері байланыс саны ;

       a_i – КБ кернеуі жіберілетін сатылар нөмерлері;

       b_i – шығысынан КБ кернеуі алынатын саты нөмері.

          2 суреттегі бөлгішке келесі мәндер тән: n = 5, a₂ = 2, a₃ = 3, b_j = 4. (15) формуланы пайдаланып осы бөлгіш үшін келесіні аламыз:

            1.2  Тапсырмалар

 

1.2.1 Қатар аттаушы растрды құру, егер:

а) кадрдағы қатарлар саны  z = 7; кадр бойымен тура жүріс кезінде (вертикаль бойымен) бір өрісте белсенді қатарлар саны z_aп= 3,5 ашылады; кадр бойымен кері жүріс кезінде z_охв = 0 қатар ашылады;

б) z = 7, z_n = 3,5, z_an = 2,5, z_oxв = 1, Т_охс = 0.

          1.2.2 Қатар аттаушы ашылымның параметрлері.  Ашылым қатар саны   z = 525, өрістер жиілігі f_n = 60 Гц. Кадрлар жиілігін  f_к, Т_п өрісінің және Т_к кадрының ұзақтығын, қатарлар жиілігін  f_z, қатар ұзақтығын  Н анықтау.

  1.2.3 Қатар аттаушы ашылымның параметрлері. Кадрдағы қатарлар саны z_k= 1251. өрістер жиілігі f_n = 80 Гц. Кадрлар жиілігін  f_к, Т_п өрісінің және Т_к кадрының ұзақтығын, қатарлар жиілігін  f_z қатар ұзақтығын  Н анықтау.  1.2.4 Кинескоп экранындағы электр сәулесінің жылжу жылдамдығы. Бейне ені l=50 см, қатар ашылымының тура жүріс ұзақтығы Т_пхс=52 мкс, ашылымының кері жүріс ұзақтығы Т_охс=12 мкс. Кинескоп экранындағы электр сәулесінің жылжу жылдамдығын қатар ашылымның тура және кері жүрістері кезінде анықтау.

         1.2.5 Бейнесигнал спектрінің микроқұрылымы. Қатарлар жиілігінің гармоника саны  - n = 30, кадрдағы қатарлар саны - z=625, кадрлар жиілігі - f_k=25 Гц, қатарлар жиілігі -  f_z = 15625 Гц. Бейнесигналдың спектр құраушыларын анықтау, егер n = 31,33.

         1.2.6  Кадрдағы қатарлар саны z=525; өрісте кадр бойымен кері жүріс үшін кеткен қатарлар саны z_охв=20. Формуладаға  m  ді анықтау   және z_ап.

         1.2.7 Бейнесигнал спектрінің ені. Кадрдағы қатарлар саны  - z = 625; өрістер жиілігі - f_п=50 Гц; кадр пішіні- К=4:3=1,33; ашылымның кері жүрісінің салыстырмалы ұзақтықтары - α=0,18, β=0,08. Қатар аттаушы ашылым кезіндегі f_k кадрлар жиілігін анықтау және бейнесигнал спектрінің максимал жиілігін анықтау f_max.

          1.2.8 Бейнесигнал спектрінің ені. Кадрдағы қатарлар саны  - z = 1051; өрістер жиілігі - f_п=60 Гц; кадр пішіні - К=16:9=1,78; екі өрісте вертикаль бойымен кері жүріс үшін кеткен қатарлар саны z_охк. Қатар бойымен кері жүрісінің ұзақтығы - Т_охс=10 мкс. Қатар аттаушы ашылым кезіндегі кадрлар жиілігін f_k, қатарлар жиілігін f_z, бір қатар ұзақтығын Н, Т_п өрісінің және Т_к  кадрының ұзақтығын, кадр бойынша кері жүрістің ұзақтығын (вертикаль бойымен), қатарлар және кадрлар бойынша кері жүрістердің ұзақтықтарын  (вертикаль бойымен) α және β анықтау.

          1.2.9  Бейнесигнал спектрінің ені. Қатар аттаушы ашылым кезде кадрдағы қатарлар саны  - z = 1875; кадрлар жиілігі - f_k=30 Гц; өріс ұзақтығы  - Т_п=17 мс; ағымдық кері жүрістің салыстырмалы ұзақтығы  - α=0,3; кадр пішіні - К=16/9=1,78. Бейнесигнал спектрінің максимал жиілігін анықтау f_max.

          1.2.10 Бақылаушының экран биіктігінің көзбен шалу бұрышы. Экран биіктігі- h=50 см, экран ені - l=70 см, бақылаушы көзінен экранға дейінгі арақашықтық - d=3 м. Кадр пішінін анықтау - К, бақылаушының салыстырмалы арақашықтығы ρ, бақылаушы көзінің  экран биіктігі және енінің шалу бұрыштары α және β.

          2 Бейне айқындығы, оның кеңістіктік жиіліктері

          Мақсаты: теледидарлық бейненің параметрлерін және горизонталь теледидарлық сызықтардың санын  зерттеу.  

          2.1 Теориялық және әдістемелік нұсқаулықтар

          2.1.1 Берілетін көріністің видикон көздігіне фокусталуы кезіндегі айқындылық терендігі .

Көріністі видикон нысанына түсіретін обьектив көмегімен проекциясы кезінде айқындылық терендігі келесі формула бойынша анықталады (3 суретті қараңыз):

∆А ≡ 2δА₀²(Qf²) ,                                             (16)

мұнда δ – нысанадағы шашырау дөңгелегінің диаметрі:

Q –обьективтің салыстырмалы тесігі.

Егер D – обьектив кіріс көзінің диаметрі, ал f – обьективтің фокус қашықтығы болса, онда

Q = D/f .                                                       (17)

3 суретте   А₀ – 1 көріністен нысанаға дейінгі қашықтық, ол обьективпен нысанаға 2 нүктесінде фокусталған. Нысанадан алыс көріністің 3 нүктесі нысана алдындағы 4 нүктеде фокусталады, ал  нысанаға 1 нүктеге қарағанда  жақын тұрған 5  нүкте нысана артындағы 6 нүктеде фокусталады. 3 және 5 нүтелері арасындағы  ∆А қашықтығы берілген 3 және 5 нысанадағы нүктелеріне түсірілген шашырау дөңгелегінің диаметріне δ байланысты айқындылық терендігі болып келеді.

  3 сурет -   Түсіретін обьективінің айқындылық терендігін анықтау

         

          2.1.2 Горизонталь теледидарлық сызықтардың саны.

Егер теледидарлық бейне горизонталь қара және ақ сызықтардан тұратын болса  және олардың саны М теледидарлық сызыққа тең болса (ақ және қара сызықты қосқанда), онда

М = β/φ,                                                         (18)

мұнда β – бақылаушы көзінің бейне h биіктігін шалу бұрышы;

  φ –бір горизонталь сызықтың вертикаль бойынша бұрыштық өлшемі (қара және ақ сызықтар үшін де тең)

Онда

tg(β/2) = 0,5/ρ .                                                (19)

h биіктікпен бейнені бақылаудың салыстырмалы қашықтығы

ρ=d/h,                                                        (20)

мұнда d – бақылаушы көзінен бейнеге дейінгі қашықтық.

Кадрдағы қатарлар саны z және кадрлық кері жүрістің ұзақтығы (бір өрістегі вертикаль бойымен), ал кадрдағы активті қатарлар саны  (екі өріс үшін қосынды):

z_ak=z – z_oxk =z– σz = z(1– σ) ,                          (21)

мұнда

σ = z_охк/z.                                                        (22)

Мұнда z_охк –  (екі өріс үшін қосынды) вертикаль бойымен кері жүріске кететін қатарлар саны. Бір өрісте кері жүріс үшін z_oxп қатар кетеді   (z_an бір өрістегі активті қатарлар саны):

     z_an=z_ak/2.                                                     (23)

          2.1.3 Вертикаль бойынша теледидарлық бейненің айқындылығы (ТДС).

Теледидарлық  бейнедегі көрінетін горизонталь сызықтар саны М (ақ пен қара)

M = pz = 0,75z,                                                 (24)

мұнда р = 0,75 – Кэлл-фактор (Рида Кэлл докторының атымен аталған, АҚШ).

2.1.4 Теледидарлық бейненің горизонталь бойынша айқындылығы (ТДС–да)

Егер кинескоп экранындағы теледидарлық бейне N вертикаль сызықтан тұратын болса (ақ пен қара сызықтарды қосқанда), онда

N = n/(0,75z) ,                                                   (25)

мұнда n – кадрдағы бейне бөлшектерінің саны.

Сканирлеуші элементінің кез келген пішініндегі N вертикаль сызықтармен құрылған бейнесигнал спектрінің максимал жиілігі :

f_max =                                                  (26)

мұнда р = 0,75.

Бейненің бір элементінің ұзақтығы (мкс):

τ₀ = 0,5/f_{max ,}                                                                               (27)

мұнда f_max = 6 МГц (Қазақстан Республикасының стандарты бойынша).

 2.1.5 Теледидарлық бейнедегі вертикаль ТДС сызықтар саны мен бейнесигнал спектрі арасындағы байланыс.

Кадр пішіні К = 4:3 болғанда, М шамасы  f_max бейнесигнал жиілігімен келесі қатынаспен байланысқан

М ≈ 76,8f_max.                                                (28)

Осыдан

N = КМ.                                                     (29)

         2.2 Тапсырмалар

         2.2.1 Теледидарлық бейненің вертикаль бойынша айқындылығы. Кадрдағы қатарлар саны берілген z=525, қатар аттаушы ашылым кезіндегі кадрлық кері жүрістің салыстырмалы ұзақтығы (бір өрісте вертикаль бойымен) σ = 0,08.Кадрдағы z_АК және өрістегі  z_ап активті қатарлар санын анықтау. Кэлл-фактор р = 0,75 кезіндегі кадрдағы көрінетін горизонталь сызықтар саны  М.

         2.2.2 Теледидарлық бейнедегі бөлшектер саны. Теледидарлық бейненің ені - l = 70 см, оның биіктігі  - h = 52 см. Кадрдағы қатарлар саны - z = 625, кадрлар жиілігі - fk = 25 Гц, Кэлл-фактор - р = 0,75. Көрінетін горизонталь сызықтардың саны  - М = 469 ТВЛ, коэффициент - r=S/a= 1 (мұнда – қара немесе ақ горизонталь сызықтың у осі бойынша өлшемі; а – сканирлеуші элементтің у осі бойынша өлшемі).  Кадр пішінін анықтау К, қатарлар жиілігін, өрістер жиілігін, Н қатарлық кері жүріспен бірге қатар ұзақтығын анықтау, кадрдағы, қатардағы (вертикаль бойымен) бейне элементтерінің n санын анықтау.

         2.2.3 Берілетін көріністің айқындылық тереңдігі. Тарататын теледидарлық камераның түсіру обьективінің кіріс диаметрі - D= 30 мм, оның фокус қашықтығы - f = 50 мм. Видикон нысанынан жіберілетін көрініске дейінгі қашықтық - А₀ = 3 м, көріністің биіктігі - у₀ = 180 см, шашырау дөңгелегінің диаметрі - δ = 0,015 мм. Бейне масштабын m, видикон насанындағы бейне өлшемін - у_и, обьективтің салыстырмалы тесігін - Ő, жіберілетін көріністің айқындылық терендігін - ΔА анықтау керек.

         2.2.4 Горизонталь ТДС саны. Берілгені: вертикаль бойынша рұқсат ету бұрышы - φ = 2 мин, горизонталь сызықтарының салыстырмалы бақылау қашықтығы  - ρ = 4. Көрінетін горизонталь сызықтарының санын анықтау М (ТДС).

         2.2.5 Горизонталь бойынша теледидарлық бейненің айқындылығы.  Берілгені: бейне элементтерінің саны - n = 300000, кадрлар жиілігі - fk = 25 Гц, қатарлық кері жүрістің салыстырмалы ұзақтығы - α = 0,18, Кэлл-фактор - р=0,75, кадрдағы қатарлар саны - z = 625, қадам аттаушы ашылым. Бейнедегі көзге көрінетін вертикаль сызықтардың санын анықтау N (қара және ақты қосқанда), бейнесигналдың максимал жиілігін - fmax, бейненің бір элементінің ұзақтығын - τ₀.

         2.2.6 Теледидарлық бейнедегі ТДС саны мен бейнесигнал спектрінің арасындағы байланыс. 0249 сынақ кестесінің теледидар бейнесі бейнесигнал спектрі fmax = 6 МГц болатын 625 қатарлық теледидар жүйесінде жасалады. Кадр пішіні К=4:3 болған жағдайдағы теледидарлық бейнедегі горизонталь М және вертикаль сызықтардың санын анықтау. 

3 Ашықтық сигналы және түс айырымдық сигналдар

  Мақсаты: компонентті RGB сигналынан кодалаушы және декодалаушы матрица көмегімен ашықтық және түс анықтау сигналдарын алуды зерттеу.

3.1 Теориялық және әдістемелік нұсқаулықтар

СЕКАМ жүйесінде түрлі түсті теледидарға үш бейнесигнал келеді: спектр ені   6,0 МГц болатын Е'_у ашықтық сигналы және спектр ендері  1,5 МГц болатын  E'_R-Y  және E'_B-Y екі түс айырымдық сигналдар.

4 сурет -  Матрицалық сұлбада E'_Y сигналын алу

5 сурет -  Матрицалық сұлбада E'_R-Y  сигналын алу

Матрицалық сұлбада ашықтық сигналы келесі теңдеу бойынша алынады

Е'_Y= αE'r + βE'_G + δE'_B  ,                                      (30)

мұнда α, β, δ коэффициенттері NTSC типті үшбұрыш локусынан алынған.

Е'_Y = 0,30E'_R + 0,59Е'_G + 0,11Е'_B  ,                                 (31)

α + β + δ = 1.                                             (32)

Негізгі түстер сигналдары E'_R, E'_G, Е'_B теледидарда кинескоп люминофорларының жарқырауын тудырады; бұл спектр ені 6,0 МГц кең жолақты бейнесигналдар болып табылады. Ашықтық сигналы матрицалық кестеде (31) формуласы бойынша негізгі түстерінің сигналдарынан жасалады (4 суретті қараңыз). Түс айырымдық сигналдар матрицалық сұлбада келесі формулалар арқылы жасалады (5 сурет қараңыз):

                                                             E'_R-Y = E'_Rтж – E'_Yтж;

      E'_G-Y = E'_Gтж – E'_Yтж;                                                (33)

                                                             E'_B-Y = E'_Bтж –E'_Yтж .

Бұл сигналдар тар жолақты болып келеді (олардың спектрі  1,5 МГц ке дейін жатыр), өйткені олардың құрамында тек көріністің түстілігі жайлы ақпарат бар.

E'_G-Y  және  E'_B-Y  сигналдарын алу үшін 5 суреттегі сұлбаға ұқсас сұлбаларды қолданады.

1 кестеде сынақ түстердің максимал амплитуда және қанықтылықтағы NTSC типті үшбұрыш үшін α, β, δ  мәндеріндегі ашықтық E'_Y және үш түс айырымдық сигналдарының мәндері көрсетілген.

1 кестеден келесіні көреміз, түс айырымдық сигналдардың ауқымдары келесі мәндерге ие :

E'_R-Y= 0,701 – (–0,701) = 2·0,701 = 1,402;

E'_G-Y= 0,413 – (–0,413) = 2·0,413 = 0,827;

E'_B-Y= 0,886 – (–0,886) = 2·0,886 = 1,771.

1 к е с т е -  α, β, δ мәндеріндегі ашықтық E'_Y және үш түс айырымдық сигналдарының мәндері

Түс	E'R	E'G	Е'B	E'Y	E'R-Y	E'G-Y	Е'B-Y
Ақ А	1	1	1	1	0	0	0
Сары С	1	1	0	0,886	0,114	0,114	-0,886
Көгілдір К	0	1	1	0,701	-0,701	0,299	0,299
Жасыл Ж	0	1	0	0,587	-0,587	0,413	-0,587
Қызғылт Қл	1	0	1	0,413	0,587	-0,413	0,587
Қызыл Қ	1	0	0	0,299	0,701	-0,299	-0,299
Көк К	0	0	1	0,114	-0,114	-0,114	0,886
Қара Қр	0	0	0	0	0	0	0

Сонымен қатар 75 % амплитудалы және 100 % қанықтылықты сынақ сигналдары қолданылады  (ақта - E'_R = E'_G = Е'_В= E'_Y= 1; түрлі түсті жолақтарда E'_R, E'_G, Е'_В 0,75 немес 0). Мұндай сигналдардың мәндері 2 кестеде көрсетілген.

(30) -ды (33) ге қойып, келесіні аламыз:

                                                 E'_R-Y= (1–α)E'_R–βЕ'_G–δЕ'_B;

E'_G-Y=– α E'_R+(1 – β)E'_G–δE'_B;                                     (34)

                                      Е'_В-Y = – α E'r – βE'_G + (1 – δ) Е'_B.

 E'_g-у сигналы қабылдағышқа жіберілмейді, өйткені оның ауқымы  E'_R-Y  және Е'_В-Y сигналдарынан кіші. Сондықтан оның бөгеуілге тұрақтылығы төмен.

Түс айырымдық сигналдарының максимал ауқымдары келесіге тең:

                                                                  E'_R-Y = 1,40,

E'_G-Y = 0,82,                                                                  (35)

                                                   Е'_В-Y = 1,78.

Екі түс айырымдық сигналды біліп, матрицалық сұлба көмегімен  үшінші түс айырымдық сигналды келесі формула бойынша алуға болады:

                                       E'_R-Y = – (β/α) E'_G-Y – (δ/а) Е'_В-Y;

E'_G-Y = – (α / β) E'_R-Y – (δ / β) Е'_В-Y;                             (36)

                              Е'_В-Y = – (α / δ) E'_R-Y – (β / δ) E'_G-Y.

2  к е с т е - Амплитудасы 75 % және қанықтылығы100 % сынақ сигналдарының мәндері

Түс	E'R	E'G	Е'B	E'Y	E'R-Y	E'G-Y	Е'B-Y
Ақ А	1	1	1	1	0	0	0
Сары С	0,75	0,75	0	0,864	0,086	0,086	-0,664
Көгілдір К	0	0,75	0,75	0,526	-0.526	0,224	0,224
Жасыл Ж	0	0,75	0	0,440	-0,440	0,310	-0,440
Қызғылт Қл	0,75	0	0,75	0,310	0,440	-0,310	0,440
Қызыл Қ	0,75	0	0	0,224	0,526	-0,224	-0,224
Көк К	0	0	0,75	0,086	-0,086	-0,086	0,664
Қара Қр	0	0	0	0	0	0	0

Қабылдағышта E'_G-Y  сигналын осы формулалар бойынша алады.

(36)  формулаға  α = 0,30, β = 0,59 және δ = 0,11, мәндерін қойып, келесіні аламыз:

E'_G-Y =– 0,51 E'_R-Y –  0,19 Е'_B-Y.                                         (37)

Ақта D₆₅ кодер шығысында келесі болу қажет:

E'_R= E'_G= Е'_B= E'_Y= 1,                                                  (38)

Ц_р – теңстимулды болғандықтан  Ц_р түсінде түс айырымдылық сигналдар нөлге тең.

D₆₅ ақ түсін жіберген кезде теледидарда D₅₅ түсі орнатылу қажет (ақ түс балансы). Кинескоптың үш модулдеуші электродына  E'_Y сигналы жіберіледі. Сонымен бірге түс айырымдық сигналдар нөлге тең және электродтардағы кернеуді өзгерте отырып экранда D₆₅ түсі қойылады (үш люминофордың жарқырау қосындысы).

Теледидарда E'_G-Y  сигналын алу  (37) формула бойынша матрицалық сұлбада алынады (6 суретті қараңыз), онда барлық сигналдар тар жолақты болып келеді.  Кіріс сигналында теріс таңбасын E'_R-Y  және Е'_B-Y сигналдарын фазаинверторларда инверттеу арқылы алады. Қабылдағышта матрицалық сұлбада үш түс айырымдық сигналдан негізгі түстердің кең жолақты сигналдары келесі формулалар көмегімен алынады:

Е'_Y = Е'_Yнч + Е'_Yвч;                                                              (39)         

 

Е'_R = E'_R-Y + E'_Y= E'_Rнч – Е'_Yнч + Е'_Yнч + Е'_Yвч = E'_Rhч +Е'_Yвч.               (40)

 

 

6 сурет -  Матрицалық сұлбада  E'_G-Y сигналын алу

Мұнда «тж» және «жж» индекстері сигнал спектрінің төменгі жиілікті және жоғарғы жиілікті бөліктерін көрсетеді. Бұл қатынастар  Е'_G және Е'_B. сигналдары үшін де жарамды. Сонымен,

                                                            E'_R= E'_Rтж + Е'_Yжж;

                     E'_G= E'_Gтж + Е'_Yжж;                                         (41)

                                                          Е'_B = E'_Bтж + Е'_Yжж.

Бұл сигналдар құрамында Е'_Yвч болғандықтан олар кең жолақты болып келеді. Ақ D₆₅ түсінде бұл сигналдар тең болуы тиіс:

E'_R = E'_G = Е'_B =1.

 

Бұл сигналдардың ауқымы кинескоп кірісінде 50 В  болуы тиіс. Мұндай кең жолақты сигналдардың ауқымы үшін күшейткіштің кіріс каскадының жүктеме резистор шамасы аз болуы қажет, өйткені оны шунттаушы  С_шығ сыйымдылығы оның жоғарғы жиілігін азайтпауы тиіс. Егер, мысалы ,  R_н=50 Ом деп алсақ, онда Е' = 50 В ауқымды сигнал алу үшін тоқ шамасы I=E/R_H =50/50 = 1 А болуы керек. Бұл тоқ теледидар бейне күшейткішінің шығыс транзисторын қатамасыз етуі қажет. Үш мұндай күшейткіш орнына Е'_Y кең жолақты сигналын кинескоптың үш катодына, ал оның модуляторларына  тар жолақты түс айырымдық сигналдарын жіберуге болады. Бұл жағдайда матрицалау кинескоптың электрондық прожекторында жүреді.

 

3.2 Есептер

3.2.1 Стандарт ақ фондағы NTSC типті үшбұрышта негізті түстердің салыстырмалы ашықтығы келесіге тең: α = 0,30, β = 0,59, δ = 0,11. Кейбір берілген түсте негізгі түстердің бейнесигнал ауқымы келесідей: E'_R= 20 В, E'_G = 50 В, Е'_B = 30 В. Стандарт ашықтық сигналын Е'_Y және түс айырымдық E'_R-Y  , E'_G-Y  , E'_B-Y  сигналдарын анықтау.

3.2.2 NTSC типті үшбұрыш кезінде негізгі сигналдардың салыстырмалы ашықтығы: α = 0,2995, β = 0,5805, δ = 0,1139. Ц түсіндегі түс айырымдық сигналдардың кернеуі: E'_R-Y = 50 В, E'_G-Y = 30 В. Бұл түстегі E'_B-Y  сигналының кернеуін анықтау.

3.2.3 Негізгі түстер сигналы. Ц түсі үшін бейнесигнал ауқымдары берілген: Е'_Y = 5 В, E'_R-Y = 2 В, E'_G-Y = –7 В, E'_B-Y  = 3 В. Негізгі түс сигналдар ауқымының кернеу ауқымын анықтау E'_R, E'_G, Е'_B.

3.2.4 Түс айырымдық сигналдар. NTSC типті үшбұрыш үшін қабылдағыштың негізгі түстердің салыстырмалы ашықтылығы: α = 0,2995, β = 0,5865, δ = 0,1139. Екі түс айырымдық сигналдардың кернеу ауқымдары: E'_R-Y = 5 В, E'_B-Y  = 12 В. Үшінші түс айырымдық сигналдың кернеу ауқымын E'_G-Y  анықтау.

3.2.5 Қабылдағышта NTSC типті үшбұрыш қолданылған. Негізгі түстер сигналдары: E'_R= 12 В, E'_G = 30 В, Е'_B = 25 В. Түс айырымдық сигналдардың кернеуін анықтау E'_R-Y, E'_G-Y, E'_B-Y  .

3.2.6 E'_G-Y сигналы. Теледидар декодерінде көгілдір түсті жолақты таратқанда екі түс айырымдық сигнал пайда болады: E'_R-Y =–0,701 және E'_B-Y  = 0,299. Матрицалық сұлбаның кірісіне осы екі сигнал жіберген  кезде шығысында пайда болатын  E'_G-Y сигналын анықтау.

3.2.7 Ашықтық және түс айырымдық сигналдар. Жасыл түсті жолақ сигналын жіберген кездегі негізгі түстер сигналы келесіге тең: E'_G = 1, E'_R = E'_B = 0. NTSC (α = 0,29, β = 0,59, δ = 0,11) типті үшбұрышты қолданып E'_R-Y , E'_G-Y , E'_B-Y сигналдарын және ашықтық сигналын анықтау.

3.2.8 Амплитудасы 75 % және  қанықтылығы 100 % сигналдар. Көрсетілген сары жолақтың сигналдарын таратқанда негізгі сигналдар келесідей: E'_R = E'_G = 0,75, E'_B = 0. NTSC (α = 0,29, β = 0,59, δ = 0,11) типті үшбұрышты қолданып E'_R-Y , E'_G-Y , E'_B-Y сигналдарын және ашықтық сигналын анықтау.

Әдебиеттер

1.     Новаковский С.В. Цветное телевидение (основы цветовоспроизведения). - М.: Эко-Трендз, 2008. -375 с.

2.     Новаковский С.В. Стандартные системы цифрового телевидения. - М.: Эко-Трендз, 2000. – 640 с.

3.     Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. – СПб., 2010. – 431 с.

4.     Новаковский С.В. Функция передачи модуляции и пространственные частоты телевизионного изображения. – М.: Эко-Трендз, 2010. С. 34-38.

5.     Урусова Т.А. Телевидение. Конспект лекции.-АУЭС, 2011.

6.     Урусова Т.А. Накисбекова Б.Р Теледидар. Курстық жұмысқа әдістемелік нұсқау. –АИЭС, 2009.

Мазмұны

1.    Кіріспе

2.    Растр ашылымы, бейнесигнал спектрі, қатарлар мен кадрлар жиілігін алу

3.    Бейне айқындылығы, оның кеңістіктік жиіліктері

4.    Ашықтық сигналы және түс айырымдық сигналдар

5.    Әдебиеттер тізімі

Жинақтық жоспар 2014 ж.,реті. 152   

Лановенко Марина Васильевна
Накисбекова Балауса Рыскожаевна

ТЕЛЕДИДАР
5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар
мамандығының студенттері үшін есептер жинағы

Редактор Б.С. Қасымжанова
Стандарттау бойынша маман Н.Қ.Молдабекова      

________ басуға қол қойылды

Пішіні 60х84 1/16
Таралымы _50_дана
Баспаханалық қағаз №1     
Көлемі _1,2 оқу.бас.ә.
Тапсырыс___Бағасы 600 тг.

«Алматы энергетика және байланыс университеті»
Коммерциялық емес акционерлік қоғамының
көшірмелі-көбейткіш бюросы
050013, Алматы, Байтұрсынұлы көшесі,126