Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

1. Цель лабораторной работы

Целью работы является ознакомление студентов с принципами формирования телевизионных сигналов и изучение основных параметров телевизионных сигналов.

2. Общие сведения.

Задачей телевидения является получение на приемном телевизионном устройстве изображения, соответствующего объекту передачи, с использованием кодирования, декодирования, преобразования, отображения и других операций по обработке визуальной информации.

Основные параметры полного телевизионного сигнала.

Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b  к его высоте h

k = b:h                                                                  (2.1)

В ТВ величина формата кадра выбрана равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах телевидения используется так же формат k = 16:9 .

Число строк разложения. Число строк разложения  z  определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается kz  элементов,  общее количество элементов разложения N равно

N = kz².

В отечественном ТВ принято число строк разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания l_опт = (5…6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложения z_ТВЧ = 1125 (1250).

Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой

где  n – число кадров, передаваемых в секунду;  N_1c = kz² n – число элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров – количество неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду  , – выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.

Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 … 50) Гц. Исходя из этого число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбрано n  = 50 к/с.

При этом верхняя частота спектра согласно  может быть определена как

Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равным n  = 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при  k = 4:3, z = 625 , n = 25   к/с верхняя частота спектра равна

Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала. Полный телевизионный сигнал (ПТВС) черно-белой ТВ системы содержит следующие составляющие: сигнал изображения (сигнал яркости), сигнал гашения, сигнал синхронизации разверток приемников.

Сигнал синхронизации.

Сигнал синхронизации предназначен для жесткой синхронизации разверток ТВ приемника с соответствующими развертками передающей камеры ТВ центра.

Сигнал синхронизации состоит из совокупности П-образных строчных синхроимпульсов длительностью 4,7 мкс и кадровых длительностью 2,5 T_z = 160 мкс. Для идентичности кадровых синхроимпульсов, следующих в начале четных и нечетных полей, в них сделаны пять импульсов врезок с двойной строчной частотой длительностью 4,7 мкс каждый. Для одинаковых условий выделения синхроимпульсов четных и нечетных полей в приемнике перед этими импульсами и после них передаются две последовательности из пяти уравнивающих импульсов с двойной строчной частотой и длительностью 2,35 мкс каждый.

Сигналы синхронизации передаются во время следования соответствующих гасящих импульсов в области уровней ниже уровня гашения. Размах сигнала синхронизации устанавливается равным 30% от размаха ПТВС.

Синхронизация телевизионных приемников. Все развертывающие устройства телевизионной системы работают синхронно и синфазно. Это обеспечивается принудительной синхронизацией, для чего на все развертывающие устройства в начале каждой строки и каждого кадра подаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать эти устройства в строго определенные моменты времени.

Аппаратные средства формирования ПТС

Полный   телевизионный    сигнал    (ПТС)   –    сложный   по    структуре телевизионный    сигнал,    состоящий   из    синхроимпульсов    строк,   кадров, уравнивающих   импульсов,   гасящих   импульсов   строк   и   кадров,   а   также видеоинформации в виде аналоговых сигналов, изменяющихся от  10 до 70 %  от уровня ПТС.

При формировании ПТС строго по стандарту определяются длительности

всех сигналов, составляющих ПТС:

• длительность строчных синхроимпульсов – 4,7 … 5 мкс;
• длительность гасящих строчных импульсов – 10 мкс;
• длительность кадровых синхроимпульсов – 160 мкс;
• длительность гасящих кадровых импульсов – 1612 мкс.

Для   формирования   ПТС  как  низкочастотного  сигнала  и  последующей передачи его в эфир применяют следующие аппаратные средства.

1. ППТ (преобразовательная передающая трубка), предназначенная для преобразования излучаемой световой энергии в упорядоченную серию сигналов строк и кадров.
2. Синхрогенератор, необходимый для   формирования   кадровых,  строчных  и  уравнивающих   синхроимпульсов   (синхросмеси),   а   также   кадровых   и строчных синхроимпульсов.
3. Генератор развёртки ППТ, который обеспечивает формирование сигналов.
4. Промежуточный усилитель, который   усиливает  сформированные  сигналы ППТ.
5. Линейный усилитель, который   формирует   окончательно   ПТС   с   учётом  энергетических   уровней.   Максимальный   уровень   синхросмеси   –   100   %;  максимальный уровень видеосигналов (уровень чёрного), соответствующий минимуму   синхросмеси   –   75   %;   минимальный   уровень   видеосигналов изображения (уровень белого) составляет от 10 до 12 %.

Рис. 2.1. Полный телевизионный сигнал чёрно-белого телевидения.

3. Структурная схема лабораторного стенда

Рис. 3.1. Структурная схема лабораторного стенда

Структурная схема лабораторного стенда (рис. 3.1) содержит узлы, осуществляющие прием и обработку сигналов изображения, и контрольные гнезда осциллографического контроля этих сигналов. Контрольные гнезда выведены на специальную панель контроля вместе с соответствующими переключателями и регуляторами. Согласно схеме осциллографический контроль сигналов и видеоконтроль осуществляется соответственно в гнездах (Y, ВКУ). Синхронизация осциллографа осуществляется строчными  или кадровыми синхроимпульсами, в соответствии с указаниями по пунктам работы. Выводы по работе делаются на основе сопоставления наблюдений изображения на экране приемника и осциллограмм на осциллографе и контрольном видеоустройстве (ВКУ).

Порядок исследования и рекомендации по манипуляциям на панели управления блока  регуляторами и переключателями изложены в соответствующих пунктах работы.

Внешний вид панели управления приемного  блока приведен на рис.3.2

Рис.3.2.  Панель управления приемного  блока:

Контрольные вопросы

1. Какие основные характеристики зрительной системы человека?
2. Каким образом осуществляется развертка ТВ изображения?
3. Из каких условий определяется число строк разложения ТВ изображения?
4. Чему равна частота смены кадров в ТВ системе?
5. Принцип получения чересстрочной развертки.
6. Из каких элементов состоит полный ТВ сигнал?
7. Что такое синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в ТВ системах?
8. Как обеспечиваются синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в ТВ системах?
9. Как определяются граничные частоты в ТВ сигнале?
10. Чему равна длительность  синхронизирующих и гасящих импульсов кадров и их расположение в полном ТВ сигнале?
11. Чему равна длительность  синхронизирующих и гасящих импульсов строк и их расположение в полном ТВ сигнале?
12. Чему равна длительность  передних и задних уравнивающих импульсов и их расположение в полном ТВ сигнале?
13. Как изменится осциллограмма сигналов при воздействии шумов и помех в канале приема ТВ изображения?