Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия



страница1/16
Дата08.10.2012
Размер2.11 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16



Воронежский государственный технический университет

А.К. Сенаторов, В. С. Скоробогатов

ВИДЕОТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИСТЕМЫ


Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия



Воронеж 2005


ББК 32.94

Сенаторов А. К., Скоробогатов В.С. Видеотелевизионные системы. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 116 с.
В пособии изложены основные принципы формирования полного цветного телевизионного сигнала (ПЦТС), приведены структурные схемы его формирования и обработки в приёмных и передающих системах. Рассмотрены системы видеозаписи и видеовоспроизвндения изображения, проведены анализ систем кабельного и спутникового телевидения и их элементной базы. Уделено внимание систем телевизионного наблюдения.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210200 «Проектирование и технология электронных средств», специальности 210201 «Проектирование и технология производства РЭС», дисциплине «Приемоусилительные и видеотелевизионные системы».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word и содержится в файле «VTS.doc».
Табл. 13. Ил. 44. Библиогр.: 8 назв.
Научный редактор д-р техн. наук, проф. А. В. Муратов
Рецензенты: ГОУ ВПО ВГАСУ кафедра математического моделирования и вычислительной техники;
д-р физ.-мат.наук ВГУ, проф. А. М. Бобрешов
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета


 Сенаторов А. К., Скоробогатов В. С., 2005
 Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет», 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………………………………4

1. Классификация телевизионных систем…………………………………………………………………..5

1.1. Формирование и обработка телевизионного изображения……………………………………………..5

1.2. Классы ТВ систем………………………………………………………………………………………….6

2. Принципы телевизионной передачи изображения………………………………………………………8

2.1. Параметры ТВ изображения. Осциллограммы ПЦТС…………………………………………………..8

2.2. Тестовые сигналы цветного телевидения………………………………………………………………..10

2.3. Изменение характеристик ТВ растра……………………………………………………………………..12

2.4. Измерение нелинейных и геометрических искажений ТВ растра……………………………………..14

2.5. Спектральные характеристики ПЦТС, чересстрочная развертка………………………………………15

3. Системы цветного телевидения…………………………………………………………………………..18

3.1. Сигналы цветного телевидения…………………………………………………………………………..18

3.2. Система СЕКАМ (последовательная цветная с памятью)……………………………………………...19

3.3. Система ПАЛ………………………………………………………………………………………………22

4.
Передающие телевизионные устройства…………………………………………………………………23

4.1. Принцип действия видикона………………………………………………………………………………24

5. Телевизионные преобразователи сигнал-свет……………………………………………………………25

5.1. Черно-белые кинескопы……………………………………………………………………………………26

5.2. Цветные кинескопы………………………………………………………………………………………...26

6. Телевизионный приемник………………………………………………………………………………….30

6.1. Обобщенная структурная схема цветного телевизора…………………………………………………..30

6.2. Основные характеристики ТВ приёмника………………………………………………………………..33

7. Новые технологии в зарубежных и отечественных телевизорах……………………………………….37

8. Техническое обслуживание и ремонт телевизоров………………………………………………………42

8.1. Особенности технического обслуживания современных телевизоров…………………………………42

9. Системы кабельного телевидения…………………………………………………………………………45

10. Спутниковое телевизионное вещание…………………………………………………………………….48

11. Состав и характеристики приемников СТВ………………………………………………………………51

11.1. Антенно-фидерные устройства…………………………………………………………………………..51

11.2. Конвертер спутникового приемника…………………………………………………………………….59

11.3. Тюнер спутникового приемника…………………………………………………………………………61

12. Системы видеозаписи……………………………………………………………………………………….64

12.1. Принципы магнитной записи сигналов изображения………………………………………………….64

12.2. Функциональная схема видеомагнитофона…………………………………………………………….66

12.3. Магнитные ленты и головки…………………………………………………………………………….67

12.4. Видеомагнитофоны формата VHS………………………………………………………………………68

12.5. Канал изображения видеомагнитофона формата VHS…………………………………………………69

12.6. Методика поиска неисправностей и обслуживание видеомагнитофонов…………………………….71

13. Принципы построения и работы видеокамер и видеопроигрывателей………………………………..75

13.1. Видеокамеры……………………………………………………………………………………………..75

13.2. Видеопроигрыватели…………………………………………………………………………………….82

14. Цели и задачи телевизионного наблюдения……………………………………………………………..88

14.1. Основные цели и структура СТН……………………………………………………………………….88

14.2. Основные типы СТН, их состав и факторы его выбора……………………………………………….89

14.3. Анализ состава СТН………………………………………………………………………………………89

15. Компоненты и оборудование систем телевизионного наблюдения…………………………………….91

15.1. Телевизионные камеры и объективы……………………………………………………………………92

15.2. Оборудование передачи сигнала изображения…………………………………………………………92

15.3. Оборудование управления и коммутации сигналов изображения……………………………………95

15.4. Оборудование видеозаписи и архивирования………………………………………………………….97

15.5. Мониторы для телевизионного наблюдения (видеомониторы)………………………………………104

15.6. Дополнительное и вспомогательное оборудование……………………………………………………109

Заключение……………………………………………………………………………………………………..115

Библиографический список литературы……………………………………………………………………..116

ВВЕДЕНИЕ
Задачей видеотелевизионных систем на современном этапе развития техники является получение на приёмном телевизионном устройстве изображения, соответствующего объекту передачи. Данная задача решается сложным комплексом аппаратуры преобразования, передачи, кодирования, декодирования, отображения и другими операциями по обработке визуальной информации.

Видеотелевизионные системы базируются на достижениях многих смежных областей знаний, таких как радиотехника, электронная техника, светотехника и других. Революционное развитие элементной базы телевизионной техники позволило значительно расширить функции телевизора, телевизионной камеры и составляющих каскадов. Так телевизор превращается в многоцелевое видеоустройство, работающий с компьютером, памятью и принтером.

В предлагаемом пособии рассмотрены классы телевизионных (ТВ) систем, формирование и обработки ТВ изображения, принципы телевизионной передачи изображения. Проведен анализ основных систем вещательного телевидения, рассмотрены передающие ТВ устройства, структурная схема, составляющие её части и характеристики ТВ приемника. Уделено внимание перспективным направлениям: системам кабельного телевидения, спутниковому ТВ вещанию, системам видеозаписи и воспроизведения. Рассмотрен ряд специальных направлений: системы телевизионного наблюдения, их составляющие элементы, методы технического обслуживания видеосистем и др.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Телевизионная (ТВ) система представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающая передачу и приём зрительной информации.

Обобщённые, характерные для любой ТВ системы (бытовое ТВ, промышленное ТВ,

космическое ТВ) устройства и их взаимосвязи могут быть представлены следующей

структурной схемой ТВ системой (рисунок 1).



ФЭП

Устройства развертки и синхронизации

Устройства развертки

УФПС

Канал связи

УПФС








Рис. 1 - Обобщенная структурная схема ТВ системы
C помощью объектива формируется плоское оптическое изображение на выходе фотоэлектронного преобразователя (ФЭП) (видикон, ПЗС матрица и др.) синтезирующего в общем случае яркостно-цветовой сигнал. Выходной сигнал ФЭП S1(t) в каждый момент времени зависит от функции распределения мощности излучения P() и спектральной чувствительности ()
St=cd
Здесь с - постоянный коэффициент, определяющий чувствительность ФЭП, 1 и 2- диапазон спектральной чувствительности.

В ФЭП осуществляется развертка изображения (по строкам и кадрам), в результате чего на выходе ФЭП образуется исходный сигнал состоящий из сигналов яркости EY и цветности Ec.

ЕS=EY+EC

Сигнал с выхода ФЭП подается на устройства формирования и передачи телевизионного сигнала (УФПС). Здесь он подвергается усилению и в него вводятся импульсы (в конце каждой строки и кадра), называемые сигналами гашения Uг, предназначенные для запирания ФЭП в перерывах между разверткой строк и кадров.

Для обеспечения синхронности разверток на передаче и на приеме используется принудительная синхронизация - один раз в течение длительности строки, один раз в течение длительности кадра U(t). Этот сигнал вырабатывается синхрогенератором (устройства развертки и синхронизации) во время передачи гасящих импульсов и передается в одном канале с телевизионным сигналом. Для этой цели импульсы синхронизации вводятся в область уровней «чернее черного». Сигнал, состоящий из яркостноцветового сигнала и сигнала синхронизации называют полным цветовым телевизионным сигналом (ПЦТС).
Полный ТВ сигнал далее поступает в канал связи. В качестве канала связи могут быть кабельная, радиорелейная, вещательная, волноводная, спутниковая и другие линии связи, удовлетворяющие требованиям неискаженной передачи ТВ сигналов. Несмотря на возможные помехи в канале связи на его выходе должен восстанавливаться исходный полный ТВ сигнал, поступающий на УПФС (устройства приема и формирования сигнала).

Усилитель в УПФС обеспечивает уровень сигнала, необходимый для управления ЭЛТ (преобразователем сигнал - свет). В синхроселекторе из полного ТВ сигнала выделяются импульсы синхронизации и подаются на развертывающие устройства преобразователя сигнал- свет для синхронизации его разверток.

В преобразователе сигнал- свет переданное изображение поэлементно синтезируется.

Синхронная развертка обеспечивает геометрическое подобие синтезируемого изображения передаваемому. Соответствие яркости каждого элемента мгновенным значениям сигнала изображения обеспечивает подобие распределения яркости в поле изображения.

Слитность восприятия яркости и плавность движения объектов связаны с числом передаваемых кадров, (изображений) в единицу времени и с выбором временного закона развертки. Воспроизведение мелких деталей и резких границ раздела полей разной яркости (контуров изображения) зависит от числа передаваемых ТВ системой элементов (от числа строк в ТВ растре).

Геометрическое подобие переданного и принятого изображений определяется точностью синхронизации и дифференциальным подобием растров преобразователей свет-сигнал и сигнал- свет, т.е. относительным равенством координат любого элемента растра как по полю растра, так и по времени.

Таким образом, выбор параметров ТВ системы определяется заданным качеством изображения.
1.2 КЛАССЫ ТВ СИСТЕМ
Выделяют два класса телевизионных систем:

1.Вещательные ТВ системы.

2.ТВ системы прикладного назначения

Вещательные ТВ системы характеризуются: стандартизацией параметров разложения,

сигналов, видов модуляции, диапазонов частот передачи, наличием звукового сопровождения.

Программы ТВ вещания создаются ТВ центрами.

При ТВ вещании используются две несущие частоты (ГОСТ 7845-79): несущая частота изображения fиз.н, несущая частота звука fзв.н.

При этом несущая частота изображения модулируется по амплитуде полным цветовым ТВ сигналом. Минимальная амплитуда несущей соответствует уровню белого, а максимальная - уровню сигналов синхронизации. Это обеспечивает минимальные искажения импульсными помехами — они появляются на изображении в основном в виде темных точек. Также повышается помехоустойчивость синхронизации, при передаче сигналов которой излучается максимальная мощность. Более полно используется модуляционная характеристика передатчика, т.к. при передаче сигналов синхронизации допускается использование ее нелинейных участков. Несущая частота звука модулируется по частоте сигналом звукового сопровождения.

На время обратного хода развертки, т.е. на время возвращения развертывающего луча от конца предыдущей строки (кадра) к началу последующей, в сигнал изображения вводятся импульсы гашения обратного хода разверточного луча (рис.2)

Здесь Тстр- время передачи одной строки (период строчной развертки);

Тстр и (1-)Тстр- время обратного и время прямого ходов строчной развертки .

Аналогично и с кадровой разверткой, где ТК – время передачи одного кадра; βТК, (1-β)ТК – время обратного и время прямого хода кадровой развертки.

Несущая частота изображения fиз.н, располагается по частоте ниже несущей частоты

звука fзв.н .

Принят следующий разнос fиз.н и fзв.н :

1. В странах членах МО радиовещания и телевидения (в том числе и в СНГ ) - 6,5МГц;

2. В американском стандарте- 4,5 МГц;

3. В ряде стран Западной Европы - 5,5 МГц;

4. В Англии - 6,0 МГц

В СНГ используются 12 радиочастотных каналов в метровом диапазоне волн (48,5- 230 МГц) и радиочастотные каналы дециметрового диапазона (470- 790 МГц). На каждый канал отводится полоса частот f= 8 МГц. (Благодаря частичному подавлению нижней боковой полосы частот радиосигнала изображения.)

В табл. 1 приведены частотные параметры телевизионных каналов метрового диапазона.

Табл. 1 Частотные каналы телевизионного вещания метрового диапазона

Номер

канала

Полоса частот

канала, МГц

Средняя

частота канала,

МГц

Средняя

длина волны,

канала, м

Несущая частота сигналов изображения, МГц

Несущая частота сигналов звука, МГц

1

48,5…56,5

52,5

5,72

49,75

56,25

2

58,0…66,0

62,0

4,84

59,25

65,75

3

76,0…84,0

80,0

3,75

77,25

83,75

4

84,0…92,0

88,0

3,41

85,25

91,75

5

92,0…100

96,0

3,13

93,25

99,75

6

174…182

178

1,68

175,25

181,75

7

182…190

186

1,61

183,25

189,75

8

190…198

194

1,55

191,25

197,75

9

198…206

202

1,48

199,25

205,75

10

206…214

210

1,43

207,25

213,75

11

214…222

218

1,37

215,25

221,75

12

222…230

226

1,32

223,25

229,75


В большинстве случаев ультракороткие волны в отличие от коротких, средних и длинных используются только на небольших расстояниях, так как УКВ не могут огибать земную поверхность и дальность телевизионного передатчика ограничивается пределами «прямой видимости» между антеннами передатчика и приемника.

При определенных условиях радиоволны обладают способностью огибать препятствия (дифракция). Если размеры препятствия соизмеримы с длиной волны, то дифракция проявляется наиболее сильно. Препятствия с такими размерами являются как бы антенной, которая принимает электромагнитные колебания и тут же их преобразует. С повышением частоты дифракция радиоволн уменьшается. С учетом дифракции радиус дальности приема можно рассчитать по формуле

__ __

R0(км) = 4,12(Н(м) + h(м)),
где R0 — расстояние, км; Н и h — соответственно высота передающей и приемной антенн, м.

Однако все чаще наблюдаются случаи, когда УКВ распространяются на расстояния, значительно превышающие дальность прямой видимости. Это связано с состоянием нижних слоев тропосферы, в которых возникают флуктуации (случайные колебания, отклонения) температуры воздуха, его плотность и влажность. Благодаря этому изменяются показатели преломления и связанная с ним диэлектрическая проницаемость воздуха, непрерывно меняющаяся во времени и в каждой точке пространства. Когда электромагнитная волна УКВ передатчика попадает в одну из таких неоднородных областей, создается поток рассеянной энергии, который может повысить напряженность поля в месте приема.

Особенностью распространения УКВ в тропосфере являются замирания приходящих сигналов, приводящие к нерегулярным изменениям контрастности изображения, потери цветности на экране телевизора. Предположительно медленные замирания обусловлены перемещением очагов рассеяния, а быстрые — интерференцией множества волн, создаваемых этими очагами.

Дальний прием телевизионных сигналов за счет особенностей распространения волн в тропосфере позволяет намного расширить зону приема, принимать передачи одного, двух, а иногда и большего количества телецентров, благодаря чему увеличивается число принимаемых программ.

В последние годы значительно возросло количество технических средств телевизионного вещания. В таких условиях не представляется возможности охватить всю территорию страны многопрограммным телевизионным вещанием без взаимных помех между станциями, работающими в соседних каналах. Многопрограммное вещание без помех возможно лишь при наличии дополнительных каналов. Однако уже сегодня на метровых волнах очень «тесно». В связи с этим активно осваивается диапазон дециметровых волн, в котором для телевизионного вещания выделено 40 каналов в спектре частот 470…790 МГц. Этим частотам соответствуют длины волн 64…38 см.

Зная номер канала для дециметрового диапазона, можно определить номинальную частоту несущей изображения fиз и частоту, ограничивающую полосу каждого канала снизу fн и сверху fв, по формулам
fиз = 470 + (N – 21) 8 + 1,25 = 303,25 + 8N, МГц,

fH = 470 + (N – 21)  8 = 302 + 8N, МГц,

fВ = 470 + (N – 20)  8 = 310 + 8N, МГц,

где N — порядковый номер канала ДМВ.
В мире действуют в основном два стандарта ТВ развертки:

1. Европейский: 625 строк при 25 кадрах в секунду;

2. Американский: 525 строк при 30 кадрах в секунду.

Для ТВ вещания стандартизированы 3 системы ЦТ: НТСЦ, СЕКАМ и ПАЛ.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Похожие:

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconЛ. Е. Захарова Дискретная математика
Утверждено Редакционно–издательским советом института в качестве учебного пособия
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconРедакционно-издательским советом тгу имени Г. Р. Державина в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 020801 -экология т амбов 2010
Допущено Редакционно-издательским советом тгу имени Г. Р. Державина в качестве учебного пособия для студентов
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconА. Г. Москаленко М. Н. Гаршина И. А. Сафонов Т. Л. Тураева А. В бугаков физика часть II электромагнетизм, колебания и волны, оптика, квантовая физика, физика ядра учебное пособие
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconКонспект лекций Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Самара
Начертательная геометрия: Конспект лекций: учеб пособие / Н. В. Савченко – Самара: Изд-во сгау, 2011. – 85 с
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconЭкология и биология
Допущено Редакционно-издательским советом тгу имени Г. Р. Державина в качестве учебного пособия для студентов
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconСоставители: Захаров М. С. заведующий кафедрой физической и аналитической химии, доктор химических наук, профессор
Утверждено редакционно-издательским советом. Тюменского Государственного Нефтегазового Университета
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconВ. Ф. Пономарев математическая логика
Утверждено Ученым советом университета в качестве учебного пособия для студентов направления 552800 – Информатика и вычислительная...
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconВ. Ф. Пономарев математическая логика
Утверждено Ученым советом университета в качестве учебного пособия для студентов направления 552800 – Информатика и вычислительная...
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconМетодические указания к решению задач и контрольные задания для студентов специальностей 0833,1001 заочной формы обучения
Редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия iconДопущено Советом Учебно-методического объединения вузов России по образованию в области менеджмента в качестве учебного пособия по специальности Менеджмент
Допущено Советом Учебно-методического объединения вузов России по образованию в области менеджмента в качестве учебного пособия по...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org