Современная телевизионная (ТВ) система - это совокупность оптических, электронных и радиотехнических устройств, которые при­нимают и передают на расстояние информацию о пространственно-излучательных характеристиках подвижных цветных объек­тов.

Изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, который передается по каналу связи и в месте приема преобразуется в оптическое изображение (рис. В.4).

В ТВ под кадром понимают совокупность элементов, на кото­рые разбивается изображение. Геометрическое место последовательно передаваемых элементов в кадре называют телевизионным растром.

В ТВ системах растр строится по принципу линейно-строчной развертки.

Рис. В.4. Структурная схема системы ТВ вешания

На время обратного хода луча в полном ТВ сигнале вводятся гасящие импульсы, в пределах которого передается синхронизирую­щая информация.

Параметры полного ТВ сигнала определяются свойствами зре­ния:

• угол разрешения зрения 1,5..2';

• число градаций яркости 70..90;

• критическая частота мерцаний 48..50 Гц;

• трехкомпонентная теория зрения. В соответствии с данной теорией любой цвет может быть представлен в виде композиции красного (R - red ), зеленого ( G - green ) и синего (В - blue ). Чувстви­тельность человеческого глаза данным цветам различна. Сигнал яркости (используемый в совместимых цветных ТВ системах) мо­жет быть получен как U_Y = 0,3 U_R + 0,59U_G + 0,11U_B ;

• более низкая разрешающая способность для цветных эле­ментов - в четыре раза меньше, чем к изменению яркости (мелкие цветные элементы воспринимаются как черно-белые).

Наибольший объем информации содержит сигнал яркости и, в основном, определяет полосу ТВ сигнала. Для передачи цвето-разностных сигналов требуется полоса примерно в четыре раза уже, чем яркостного сигнала.

Для сокращения полосы ТВ сигнала применяют чересстроч­ную развертку, при которой полный кадр изображения передает­ся и воспроизводится за два поля. В первом поле развертываются нечетные строки растра, во втором - четные. Два поля образуют один кадр с полной четкостью.

В РФ и Европе частота полей принята 50 Гц, в США - 60 Гц.

Рассмотрим характеристики существующих телевизион­ных систем.

Система NTSC (National Television System Committe). Одно­
временная совместимая система цветного ТВ, в которой передает­
ся яркостной сигнал, и расположенная в пределах его спектра под-
несущая, квадратурно модулированная двумя цветоразностными
сигналами. В приемнике осуществляется синхронное детектирова ние веторазностных сигналов, для чего в пределах гасящего строч-

ного импульса передается частота поднесущего колебания с опор­ной фазой.

Европейский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4,42 МГц, ширина полосы 2’ 1,3 МГц, несущая звука 6,5 МГц. Американский вариант NTSC: число строк 525, частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 3,58 МГц, шири­на полосы 1,3 и 0,5 МГц, несущая звука 4,5 МГц.

Система PAL (Phase Alternated Line). Квазисмешанная совмес­тимая система цветного ТВ с квадратурной модуляцией поднесущей. Фаза одной из квадратурных компонент поднесущей переключается на 180° от строки к строке и сигналы цветности соседних строк в при­емнике суммируются.

Основные характеристики системы PAL: число строк 525. частота полей 60 Гц, поднесущая цветности 4,433 618 МГц, шири­на полосы 24,3 МГц, несущая звука 4,5 МГц.

Система SECAM. Квазисмешанная совместимая система цвет­ного ТВ. Поднесущие, расположенные в спектре яркостного сиг­нала, модулируются по частоте двумя чередующимися от строки к строке цветоразностными сигналами. В приемнике цветоразност-ные сигналы для каждой строки восстанавливаются сложением с использованием линии задержки.

В системе SECAM сигналы цветности чередуются с частотой строк, т.е. цветовая четкость хуже в два раза. Однако это не ухуд­шает цветовосприятия. Основные характеристики системы SECAM: число строк 625, частота полей 50 Гц, поднесущая цвет­ности B-Y 4,25 МГц ± 230 кГц, R-Y 4,406 МГц ± 280 кГц, несущая звука 6,5 МГц.

Цифровое телевидение. Основные характеристики цифрово­го ТВ сигнала нормированы МСЭ-Р для 525- и 625-строчных сис­тем. Преобразование аналогового сигнала цветного ТВ осуществ­ляется с частотой дискретизации яркостного сигнала 13,5 МГц и цветоразностных - 6,75 МГц. Это соотношение частот дискрети­зации обозначается 4:2:2. Для более сложных процессов обработ­ки предусмотрен стандарт 4:4:4. Скорость передачи цифрового ТВ сигнала даже при использовании стандарта 4:2:2 получается высо­кой и составляет 216 Мбит/с.

Методами сжатия видеоданных удается снизить скорость пе­редачи до 4% от исходной. Различными организациями проводят­ся работы по стандартизации методов сжатия. В настоящее время разработаны следующие стандарты:

• Indeo (Intel Video) - разработан фирмой Intel;

• JPEG - разработан группой экспертов в области фотографии Joint Photograthic Experts Group для неподвижных изображений;

• MPEG - разработан группой экспертов в области движущих­ся объектов Motion Picture Experts Group для подвижных изображе­ний. Например, видеокадр в стандарте NTSC формата 512' 400 то­чек 24-го разряда на точку с первоначального размера 22 Мбайт может быть сжат до 0,45 - 17 Мбайт. В настоящее время широко применяется вторая версия стандарта.

К перспективным системам телевидения можно отнести те­левидение высокой четкости и многопрограммное цифровое те­левидение.

ТВ высокой четкости (ТВЧ) Предполагает изменение форма­та изображения от 4:3 к 16:9 и увеличение числа строк свыше 1000. В Японии разработана и введена в эксплуатацию в 1989 году система 1125 строк, 60 полей. В рамках ЕС разработана система 1250 строк, 50 полей.

Передача полноформатного сигнала ТВЧ цифровыми мето­дами (1024x768, 32 бита, 30 кадров/с) требует скорости 755 Мбит/с.

Многопрограммное цифровое ТВ (МПТВ-6-7-8) - переда­ча по стандартным каналам сжатых цифровых сигналов несколь­ких ТВ программ вместо одной программы стандартного ТВ или ТВЧ. В настоящее время удается передать от 4 до 10 ТВ про­грамм в одном стандартном ТВ канале. Используемый стандарт цифрового вещательного телевидения DVB - T { Digital Video Broadcasting - Terrestrial ) .

Лекция № 8