Структурателевизионногосигнала

Вприемнике(Пр)измодулированныхколебанийвыделяетсясигнал

яркости,которыйспомощью приемнойтрубки–кинескопа(К)– преобразуетсявоптическоеизображение.Вканалесинхронизации (КС) происходитотделениесинхроимпульсов отсигналаяркости.Выделенные синхроимпульсыиспользуютсядлясинхронизации блокаразвертки(БР) приемногоустройства.

Кромесинхроимпульсоввсоставтелевизионного сигналадолжны такжевходитьгасящиеимпульсы,которыезапираютпередающую и приемнуютрубкивовремяобратногоходастрочнойи кадровойразверток.

Такимобразом,полныйтелевизионный сигналсостоитизсигналов яркости(видеосигнала),сигналовстрочнойикадровойсинхронизации и гасящихимпульсов(ГИ).

Дляупрощенияпроцессаознакомленияцелесообразно рассмотреть сначала структуруТВ сигнала во временноминтервале,где отсутствуют

Винтервалевремени,соответствующем прямомуходустрочной развертки,передаетсявидеосигнал, величинакоторогопропорциональна яркостипередаваемых элементовизображения.Уровеньвидеосигнала, соответствующий минимальному значениюяркости,называетсяуровнем черного,ауровень,соответствующиймаксимальномузначениюяркости,– уровнембелого.Междуэтимиуровнямирасполагаются всеостальные значениявидеосигнала,соответствующие промежуточнымзначениям яркости.

Чтобы обратные ходы разверток не были заметны зрителю, необходимо яркостьвэтовремясделатьминимальной. Дляэтойцелив видеосигнал во время обратного хода строчной и кадровой разверток

вводятсяспециальныестрочныеикадровыегасящиеимпульсы(СГИи КГИ),

длительностькоторыхсоответствуетдлительностиобратныхходовстрочной и кадровойразверток.

Чтобыобеспечитьсинхронностьисинфазность работы развертывающихустройстввтелевизорахивТВоборудованиителецентра,

одновременно свидеосигналомпередаются строчныеикадровые синхронизирующие импульсы(ССИ,КСИ).Данныеимпульсынедолжны мешатьпередачевидеосигнала,поэтомуихрасполагаютнавершинахГИв такназываемой области«чернеечерного».Различиемеждунимисостоитв частотеповторенияидлительности: частотаповторенияССИсоответствует частотестрок,адлительностьравна4,7мкс,частотаследованияКСИравна

ВполномТВсигналезаопорныйпринимаетсяуровень ГИ.Онсоздает границу междуобластьюпередачивидеосигнала иобластьюпередачи сигналовсинхронизации.ЕслипринятьвесьразмахТВсигналаUmaxза100

%,тосогласностандартуамплитудасинхронизирующих импульсов(СИ) всегдадолжнасоставлять 30%отэтогомаксимума внезависимостиот содержания изображения. Это постоянство амплитуды обеспечивает

надежноеихотделениеотвидеосигнала втелевизорах.Уровеньбелого видеосигналаприположительной полярности(рисунок11.8)отстоитот максимальногоуровняполногоТВсигнала(контрольногоуровнябелого)на

10…15%отUmax,амеждууровнемчерногоиуровнемГИрасполагается охраннаяполоса, составляющаяот 0 до 7 % от Umax. Данная охранная полосанеобходимадляпредохранениясинхронизирующих импульсовот попаданияимпульсныхпомехизобластивидеосигнала.

Структура ТВ сигнала во время передачи кадровых импульсов показананарисунке11.9.Строкикадранумеруются последовательно цифрами от1до625,начинаяотпередачи фронтаКСИвпервомполе. Первым считаетсятополе,укоторогофронты КСИиССИсовпадают.При чересстрочнойразверткепервоеполевключаетстрокис1по312иполовину

313строки,автороеполевключаетвторуюполовинустроки313истрокис

314по625.Дляисключениянарушений строчнойсинхронизации ССИ следуетпередаватьивовремяКГИ,ивовремяКСИ.ССИвовремяпередачи КСИпомещаются внутринеговвидеврезок,изкоторыхвтелевизорах формируютсяобычныеССИ.

Известно,чточеловеческийглазвоспринимает какединоецелое красную(Red),зеленую(Green)исинюю(Blue)частивидимого спектра. Такимобразом,цветовоевосприятиечеловекатрехкомпонентное. Конечно, мывоспринимаембольшецветовыхоттенков-считается,что16миллионов- нодлянас,всилуособенностейцветовоговосприятия,всеонисводятсяк комбинациям этихтрех“главных”цветов(втеориицветаихназывают опорными). Исходя из этого, все телевизионныекамеры и другие техническиедатчикицветныхизображенийформируюттрисигнала-R, G,B, автелевизионных икомпьютерных мониторах экранодновременно сканируюттриэлектронных луча,вызываясветовыевспышкикрасного, зеленогоисинегоцветов.Глазжеприэтомвоспринимает только результирующееизображениевовсембогатствецветовреальногомира.Вто жевремядлятелепереносацветногоизображения черезэфиртехнически эффективнеекодировать цветинымобразом.Деловтом,чтоглазменее чувствителенкпространственным изменениямоттенковцвета,чемк изменениямяркости.Поэтому цветоваяинформацияможетпередаватьсяс меньшей пространственной четкостью (разрешением). В результате исходныеRGB-видеосигналы втелевидениипередпередачейпреобразуют (кодируют)всигналяркостиYи двацветоразностныхсигналаUи V:

приэтомUи Vпередаютсясразрешением,вдваразаменьшим,чемY.Такое

уменьшениеобъемапередаваемой информациипозволяетстроитьболее дешевыесистемы. Выбор вышеуказанныхкоэффициентовпреобразования

определяетсяжесткимтребованиемдвустороннейсовместимости черно- белых и цветных приемников - яркостной сигнал Y совпадает с формируемым вч/бсистемах,ч/бприемникивоспринимаюттолькоего.Что касаетсяцветовыхсигналовUиV,тоонидобавляютсяк яркостномусигналу путеммодуляцииспециального гармоническогосигнала(цветовой поднесущей) на частоте, лежащей в пределах спектра сигнала Y. В результатеполосыяркостногосигналаиполноговидеосигналасовпадают. Модуляцияподнесущейможетосуществляться поамплитуде,фазеили частотесогласноU-иV-значениям.Приприемедляточногоопределения величинмодуляции необходима привязкакопорнойнесущей.Дляэтогов началекаждойстрокипередаютсяпакетынемодулированной несущей-так называемыесинхроимпульсы. Такимобразомтелевизионныйвидеосигнал,с определенными оговорками,представляет собойкомпозициютрехсигналов Y, U,Vи синхроимпульсов.Такойсигналназываюткомпозитным.

Приприемевцветномтелевизореосуществляетсяобратныйпроцесс восстановления(декодирования):

Телевизионное изображение воспроизводится путем

последовательного сканированияэлектронными лучамипопокрытому электролюминисцирующимвеществомэкрану.Сканированиепроисходит слеванаправовдольгоризонтальныхлиний(телевизионныхстрок)исверху

внизпострокам.Лучипробегают строкузастрокойсверхувниздосамого низаэкрана,азатемвозвращаютсяназад,иопять-слева-направо сверху-вниз.Засчетинерционности глазавпроцессеподобногосканированиявызываемыецветовыевспышкисветасливаютсявлинии,азатемвполное изображение.Врезультатеполныйтелевизионный кадрпредставляетсобой совокупностьпоследовательновысвечиваемых линий,передающих пространственное распределениеизображения.Установлено,чтодля восприятиячеловеческимглазомэтойсовокупности какцелогоонадолжна обновлятьсянереже50разкаждуюсекунду.Втелевидении былреализован чересстрочный режимразвертки,прикоторомзакаждыйпроходлуч пробегаеттолькополовину линий-сначалачетные,затем-нечетные.Таким образом,каждыйтелевизионный кадроказываетсяразделеннымнадва полукадра-ихназывают полями.Врезультате,когдамыговоримо вертикальнойчастотев50Гц,кадроваяоказываетсявдваразаменьше-25

В настоящее время в эксплуатации находятся три совместимых системы цветноготелевидения-NTSC, PAL,SECAM.Основныеразличия междунимизаключаютсяв конкретныхметодахкодирования телевизионногосигнала(см. таблицу).

Краткоостановимсянаособенностяхэтихсистем,рассматриваяихв хронологическом порядке.NTSC(NationalTelevisionSystemColor)-первая системацветноготелевидения,нашедшаяпрактическое применение.Она быларазработанавСШАиужев1953 г.принятадлявещания,авнастоящее времявещаниепоэтойсистемеведетсятакжевКанаде,большинствестран

Центральной иЮжнойАмерики,Японии,ЮжнойКорееиТайване.Именно приеесозданиибыливыработаны основныепринципыпередачицветав телевидении.ВNTSCкаждая телевизионнаястрока содержитсоставляющую яркостиYи двасигналацветностиEI=0.737U-0.268V,EQ=0.478U+0.413V. ЗдесьпереходотосейцветовогокодированияU,VкосямI,Qобусловлен необходимостьюсуженияшириныполосцветовыхподнесущихвсегодо±

0.5Мгц(вNTSCиспользуется самаяузкаяполосавидеосигнала). Поскольку глазчеловекамелкиедетализеленогоипурпурного цветов(осьQ) воспринимаеткакнеокрашеные(осьI-перпендикулярная кQ),тодля сигналовEQиEIэтоудаетсябездополнительных потерьвразрешении. Цветоразностные сигналыпередаютсяпутемамплитудноймодуляции поднесущих наоднойитойжечастоте,носфазовымсдвигомна90°. Последнееобстоятельство являетсяпринципиальноважнымдляразделения сигналовприприеме.Однако,из-занеизбежныхнелинейныхискаженийв каналепередачиподнесущиеоказываютсяпромодулированнымисигналом яркостикакпоамплитуде,такипофазе.Врезультатевзависимости от яркости участков изображений изменяются их цветовой тон. Например,

человеческие лица на изображении окрашиваются в красноватый цвет в теняхивзеленоватый -наосвещенных участках.Этоиявляетсяосновным недостаткомсистемыNTSC.

Cцельюегоустранениянемецкойфирмой“Telefunken” в1963г.была разработана системаPAL(PhaseAlternationLine).Здесьиспользована аналогичнаяамплитуднаямодуляцияцветоразностныхсигналовEU=0.877U иEV=0.493V сфазовымсдвигомна90°,ночерезстрокудополнительно производитсяизменениезнакаамплитудысоставляющейEU.Врезультате при восстановлении в декодере цветовые составляющие надежно разделяютсясложением/вычитаниемсигналовцветностипоследовательных телевизионныхстрок,ипаразитнаяяркостнаямодуляцияприводитлишьк некоторомуизменениюцветовойнасыщенности.Усреднениесигналовдвух

строкобеспечивает такжеповышениеотношения сигнал/шум,ноприводитк снижениювертикальнойчеткостивдвараза.Впрочемчастичнопоследнее компенсируетсяувеличениемчислателевизионных строкразложения. СистемаPALпринятавбольшинстве странЗападной Европы,Африкии Азии,включаяКитай, Австралиюи НовуюЗеландию.

СистемаSECAM(SEquentielCouleurAMemoire)первоначальнобыла предложена воФранцииещев1954г.,норегулярноевещаниепосле длительныхдоработокбылоначатотольков1967одновременновоФранции иСССР.ВнастоящеевремяонапринятатакжевВосточнойЕвропе, Монако, Люксембурге,Иране,Иракеинекоторых другихстранах.Основная особенностьсистемы-поочередная,через строку,передачацветоразностных сигналов(DR=–1.9U,DB=1.5V)сдальнейшимвосстановлением вдекодере путемповторениястрок.ПриэтомвотличиеотPALиNTSCиспользуется

частотная модуляция поднесущих. В результате цветовой тон и насыщенность независятотосвещенности,нонарезкихпереходахяркости возникаютцветовыеокантовки.Обычнопослеяркихучастковизображения

окантовка имеетсиний цвет,апослетемных-желтый.Крометого,какив системеPAL,цветоваячеткостьповертикалисниженавдвое.

Таковы общие принципы кодирования цвета в различных видеосистемах телевидения.Но этим многообразиестандартовнеограничивается.

Деловтом,чтодляформированияполноготелевизионного сигналаквидеонеобходимодобавитьзвук,аполученныйтакназываемый низкочастотный телевизионный сигнал передать через эфир путем модуляциигармоникиодногоиздоступных радиоканалов(48,5...66МГц- первый частотный диапазон, 76...100 МГц - второй частотный диапазон,

174...230 МГц-третийчастотный диапазон,470...790 МГц-четвертый частотный диапазон).Издесьдажеврамкаходнойсистемысуществуют различия,связанныесконкретной ширинойспектравидеосигнала иего разносомсозвуковойчастью,полярностью амплитудной модуляции радиоканалаизображения итипоммодуляциирадиоканалазвука.Втаблице представленыосновныепараметрытелевизионныхстандартовстранмира.

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как флуоро-цирконат, флуоро-алюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.

В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон (Plasticopticalfibers).

Свет как средство передачи информации, например в виде сигнальных костров, использовался уже в древних цивилизациях. Подобные примеры существуют и в наши дни в использовании маяков, светофоров, фар автомобилей. 200 лет назад человечество начало разрабатывать методы передачи информации на расстояния с помощью света. Так, во Франции около 1790 г. Клод Шапп смастерил первую систему оптического телеграфа, которая включала в себя цепь семафорных башен с подвижными сигнальными рейками. Информация, передаваемая по ней за 15 минут доходила на расстояние 200 км. Система устарела только после изобретения электрического телеграфа.

В Америке в 1880 г. Александром Беллом был изобретен фотофон. Речь здесь передавалась с помощью света. От этого изобретения пришлось отказаться, из за влияния погодных условий на качество работы.

Физик из Великобритании Джон Тиндаль в свою очередь показал, что свет может передаваться в потоке воды. Он использовал принцип внутреннего отражения света, который успешно применяется в современных оптических шнурах.

В 1934 г. американец Норман Френч запатентовал первую оптическую телефонную систему. В ней речевые сигналы передавались с помощью оптического кабеля, который должен был быть из чистого стекла или похожего материала, имеющего небольшой коэффициент затухания. Реализована эта концепция лишь спустя два с половиной десятилетия, когда был найден подходящий передатчик - источник света. В 1958 г. лауреатами Нобелевской премии был разработан лазер, который впервые заработал в 1960 г.

Проблема изготовления лазеров из полупроводниковых материалов решена в 1962 г. Тогда же появляется приемник в виде полупроводниковых фотодиодов. Оставалось найти подходящую передающую среду.

Ученые пробовали передавать свет по полому световоду, имеющему зеркальные края и системы специальных линз. Англичане Чарльз Као и Джордж Хокем в 1966 г. предложили стекловолокно в качестве среды для передачи света. Однако, чтобы система связи была эффективной, необходимо было, чтобы волокно имело коэффициент затухания не более 20 дБ/км. Потери в современных видах кабеля составляли около 1000 дБ/км. Тем не менее в сфере медицинских технологий уже в 50х были внедрены световоды, передающие изображения на короткие расстояния.

В 1970 г. компания "Corninginc." создала оптические волокна с коэффициентом затухания < 20 дБ/км при длине волны 633 нм. В 1972 г. удалось добиться затухания 4 дБ/км. Современные одномодовые волокна при длине волны 1550 нм. имеют коэффициент затухания 0,2 дБ/км. Передатчики и приемники в свою очередь значительно усовершенствованы, увеличена их мощность, чувствительность, а также их срок эксплуатации.

Первые виды оптического кабеля начали эксплуатироваться в телефонной связи на кораблях ВМФ США в 1973 г. Компания "Bellsystems" впервые испытала работу оптического кабеля длиной более 3 км, а фирма "GeneralTelephone" - оптического кабеля длиной более 9 км. Корпорация "SiecorCorp." - совместное предприятие "Siemens AG" и "CorningInc", была первым поставщиком одномодового оптического кабеля для телефонной компании в Нью-Йорке в сентябре 1983 г. Первое подводное оптоволокно было успешно проложено через Атлантический океан в 1988 г.

Первая полноценная волоконно-оптическая линия связи для "DeutscheTelekom AG" была построена АО "Siemens" в 1977 г. Со следующего года весь мир начал применять новую технологию с использованием многомодового оптического кабеля. В наши дни ежегодно прокладывается более 7 миллионов километров одномодового оптического кабеля.

Чаще всего волокна подразделяют на 2 общих типа волокон:

Дадим пояснение на «бытовом» уровне что есть одномод и многомод.
Представим гипотетическую систему передачи с волокном воткнутым в нее.

Нам надо передать двоичную информацию. Импульсы электричества в волокне не распространяются, ибо диэлектрик, поэтому мы будим передавать энергию света.

Для этого нам нужен источник световой энергии. Это могут быть светодиоды и лазеры.

Теперь мы знаем что мы используем в качестве передатчика — это свет.

1) Световое излучение имеет свой спектр, поэтому если сердцевина волокна широкая (это в многомодовом волокне), то больше спектральных составляющих света попадет в сердцевину.

Например мы передаем свет на длине волны 1300нм (к примеру), сердцевина многомода широкая, то и путей распространения у волн больше. Каждый такой путь и есть моды.

2) Если же сердцевина маленькая (одномодовое волокно), то путей распространения волн соответственно уменьшается. И так как дополнительных мод гораздо меньше, то и не будет и модовой дисперсии (о ней ниже).

Это основное отличие многомодового и одномодового волокон.

Многомодовые в свою очередь делятся на волокна со ступенчатым показателем преломления (stepindexmultimodefiber) и с градиентным (gradedindex multimodefiber).

Одномодовыеделятся на ступенчатые, стандартные (standardfiber), со смещенной дисперсией (dispersion-shifted) и ненулевой смещенной дисперсией (non-zerodispersion-shifted)

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: