Перечень ссылок

Помехи

Происхождение помех, их вид на экране и способы их измерения весьма разнообразны.

Шумы канала связи, как правило, имеют широкий спектр с распределением, близким к равномерному. Они создают общую «зашумленность» изображения, на телевизионном жаргоне именуемую «снег».

Узкополосные помехи (мешающие радиостанции, промышленные и медицинские генераторы и т.п.) создают на экране мешающую картинку в виде периодических структур. Заметность этих помех зависит, кроме всего прочего, от характера структуры мешающей картинки.

Особая группа помех – сетевые (или фоновые) помехи. Их частота либо равна частоте питающей сети, либо вдвое больше. Наиболее вероятные источники – пульсация выпрямителей либо наводки от сети. При попадании таких помех в видеотракт на экране возникают горизонтальные полосы, темные либо светлые, медленно перемещающиеся по вертикали. Оценка таких помех производится с помощью осциллографа путем измерения отношения размаха помехи к размаху видеосигнала.

Если такая помеха попадает в цепи кадровой развертки, происходит либо сжатие-разрежение строк (т.е. нелинейность по вертикали), либо специфическое «плавание» строк по вертикали.

Если такая помеха попадает в цепи строчной развертки, происходит либо изменение длины строк (это следствие модуляции в выходном каскаде, что маловероятно), либо смещение строк по горизонтали (воздействие через цепь синхронизации строчной развертки).

Измерение геометрических фоновых искажений производится с помощью линейки на экране телевизора.

Геометрические фоновые помехи в современных вещательных системах, как и яркостные, также медленно перемещаются по вертикали. В прикладных ТВ системах можно осуществить привязку частоты кадровой развертки к частоте питающей сети с помощью системы ФАПЧ. Тогда помехи становятся неподвижными, что уменьшает их заметность на экране монитора.

Лекция 14. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Со времени разработки действующих стандартов вещательного телевидения прошло немало времени. Размеры экранов и яркость кинескопов существенно увеличились. Первое привело к тому, что телезритель находится уже не на расстоянии пять высот от экрана, а ближе, и поэтому четкость в 500...600 строк оказывается недостаточной. Второе привело к тому, что при яркостях
100 кд/м² и более критическая частота мельканий превысила частоту F_к = 50 Гц. Формат р = 4/3 не соответствует формату высококачественного широкоэкранного кинематографа (кинематографисты, кстати, давно желают перейти при производстве фильмов на телевизионные технологии).

Так выглядят основные причины, которые привели к разработке систем телевидения высокой четкости (ТВЧ).

Оценим верхнюю граничную частоту сигнала ТВЧ. В одном из стандартов ТВЧ приняты следующие параметры разложения:

Z = 1175 строк;

ξ = 2;

F _К = 75 Гц;

р = 16/9.

Воспользовавшись формулой (3), получим F _{В. ГР.} » 46 МГц.

Сигналы с такой шириной спектра не могут быть размещены в диапазонах ОВЧ и даже УВЧ – такой сигнал занимает полосу по крайней мере шести каналов обычного телевидения. Самый широкополосный из уже существующих стандартных каналов связи – так называемая третичная магистраль – имеет пропускную способность 34 Мбит/с, т.е. полосу пропускания около 17 МГц. Следовательно, система ТВЧ нереализуема при использовании имеющихся каналов связи и в рамках сети эфирного вещательного телевидения.

Параллельно в связи с развитием микросхемной элементной базы активизировались разработки систем цифрового телевидения.

Для преобразования аналогового ТВ сигнала в цифровую форму необходимо произвести дискретизацию по времени и квантование по уровню. Частота дискретизации по теореме Котельникова должна быть не менее

f _Д ³ 2 F _В.ГР. .

Для стандартного телевизионного сигнала получаем f _Д ³ 13 МГц. Если сделать частоту f _Д кратной частотам строчной развертки как европейского, так и американского стандарта, получим f _Д = 13,5 МГц.

Разрядность кода при квантовании М можно определить через количество воспроизводимых градаций яркости m (1).

М = log ₂ m.

При m = 92 получаем М = 7. Величина m = 92 была получена при
e = 0,05, а биологический порог нашего зрения лежит в районе 0,03. Если учесть также повышение яркости экранов кинескопов, наличие в сигнале синхроимпульсов и необходимость запаса для АЦП, следует принять М = 8. Тогда скорость потока информации С = М× f _Д = 13,5 × 8 = 108 Мбит/с, а верхняя граничная частота спектра f _{В. ГР.} ≈ С/2 = 54 МГц. Поскольку в цифровых системах цвет кодируется отдельно, эту величину следует увеличить примерно вдвое.

Как следует из приведенного анализа, такая система цифрового телевидения также не может быть реализована «в лоб» при использовании имеющихся каналов связи и сети эфирного вещательного телевидения.

Промежуточное решение – так называемое телевидение повышенного качества (ТПК), в котором принимаемый сигнал обычного аналогового телевидения в ТВ приемнике преобразуется в цифровую форму. После этого становятся возможными и увеличение частоты кадров, и увеличение числа строк разложения (только в приемнике!), и многие сервисные удобства (напр., индивидуальный стоп-кадр или вставки по углам экрана картинок других каналов).

Само собой разумеется, что в этом случае как на телецентре, так и в ТВ приемнике должны быть быстродействующие процессоры (длительность одного элемента сигнала аналогового телевидения – 83 нс) и оперативная память по крайней мере на кадр (не менее 4 Мбит) с малым временем доступа.

Сузить ширину спектра цифрового телевидения можно, использовав весьма высокую степень корреляции соседних элементов изображения как вдоль строки, так и в соседних строках, а особенно в соседних кадрах. Простейший пример – применение дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ), при которой полное значение кода (8 разрядов) передается один раз в начале строки, а затем передается разница между текущим значением и предыдущим. Разрядность кода, взятая в среднем, при этом существенно уменьшается, особенно при использовании корреляции между кадрами. Именно такой прием используется для сжатия спектра в разработанных и внедряемых системах цифрового телевидения. Требования к процессорам телецентра и телевизора здесь еще выше, чем в системах ТПК.

Полезно знать (хотя это и выходит за рамки данной дисциплины), что цифровое представление телевизионного сигнала давно используется на телецентрах (аппаратура режиссерской аппаратной, в том числе аппаратура спецэффектов, профессиональные видеомагнитофоны, нелинейный видеомонтаж).

Одной из проблем спутникового вещания является задача увеличения числа телевизионных каналов. Дело в том, что количество геостационарных спутников на экваториальной орбите ограничено (около 300...400, причем часть позиций реально не может быть использована, т.к. находится над океанами). Повышение энерговооруженности спутников позволяет разместить на одном спутнике несколько передатчиков, разнесенных по частоте и/или обслуживающих различные географические зоны.

Перспективным направлением в рамках кабельного телевидения является освоение волоконно-оптических линий связи. Это позволит улучшить качество изображения и увеличить количество транслируемых каналов.

Что касается телевизионных приемников, то уже решена задача создания плоского телевизора с матричным экраном и проекционных телевизоров. Применение микропроцессоров для цифровой обработки сигнала позволит улучшить качество изображения, реализовать автоматические регулировки параметров ТВ приемника, а также широкий набор сервисных услуг. Внедрение цифровых телевизионных стандартов сделает это решение логически стройным и завершенным.

Быстро расширяется область применения прикладных телевизионных систем. Это не только класс систем визуального наблюдения (охранные системы, медицина, учебный процесс, дистанционное управление подвижными объектами), но и всевозможные телевизионные автоматы, промышленные и бытовые роботы, в том числе с системами распознавания образов.

1 Домбругов Р. М. Телевидение.–К.: Выща шк. 1988.–215 с.

2 Домбругов Р. М. Телевидение.–К.: Выща шк. 1979.–176 с.

3 Самойлов В. Ф., Хромой Б. П. Телевидение. М.: Связь, 1975.–400 с.

4 Телевидение: Под ред. В. Е. Джаконии.–М.: Радио и связь, 1986.–456 с.

5 ДСТУ 3837-99 (ГОСТ 7845-99). Система аналогового телебачення звичайної чіткості.

6 Ангафоров А.П. Цветные кинескопы. – М.– Радио и связь, 1986.– 128 с.

7 Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений.–М.: Связь, 1976.–536с.

8 Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Основи теле-бачення», Х., 2003. –16 с.