Элементы физических основ телевидения

Два основных принципа ТВ 1.Пространственная дискретизация изображения – разбивка всего поля передаваемого изображения на конечное число дискретных элементов 2.Развертка изображения – последовательная передача всех элементов изображения с помощью электрических сигналов по одному каналу связи

Упрощенная схема системы телевизионного вещания 1.Преобразование света, испускаемого объектом передачи или отражаемого им, в электрические сигналы 2.Передача электрических сигналов в виде последователь- ности импульсов (сигнал изображения) по каналам связи и их прием 3.Обратное преобразование электрических сигналов в свето- вые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта (синтез переданного изображения) Передающая сторонаПриемная сторона канал связи Преобразователь «свет-сигнал» Преобразователь «сигнал-свет» Т П К

Сканирование – процесс последовательной непрерывной или дискретной выборки значений оптического сигнала с целью его преобразования и получения электрического сигнала, параметры которого однозначно соответствуют параметрам оптического сигнала В передающей телевизионной камере сканиро - вание выполняется в пространстве изображений с помощью преобразователя «свет-сигнал»

Приемник оптического излучения (фотоприемник) – устройство, предназначенное для преобразования оптического сигнала в электрический Фотоприемники, используемые в телевизионных камерах: электронно-лучевые приборы – передающие телевизионные трубки типа видикон (плюмбикон); полупроводниковые (твердотельные) приборы – ПЗС-матрицы, КМОП-матрицы

Изображение состоит из m элементов Характеристики элемента изображения: B – яркость, l – цветовой тон, p – чистота цвета, x, y – координаты Многомерная функция, описывающая изображение, состоящее из m элементов:

Электрон Дырка Валентная зона Зона проводимости Фото- возбуждени е hν > E G EGEG Электрическое поле Упрощенная структура энергетических зон полупроводника Запрещенная зона

Устройство видикона: 1 - фотомишень, 2 - катод, 3 - управляющий электрод, 4,5,6 - аноды, 7- фокусирующая катушка, 8 - отклоняющая система, 9 - корректирующая катушка U + «плюмбикон», «глетикон»

Эквивалентная электрическая схема фотомишени видикона UCUC t Форма сигнала изображения электронный пучок RHRH UCUC CэCэ RэRэ

Ход электронного луча при линейно-строчной развертке Пилообразные отклоняющие строчные (Ic ) и кадровые токи (Iк )

Строчные и кадровые гасящие импульсы запирают (гасят) электронный пучок ЭЛТ во время обратных ходов строчных и кадровых разверток Строчные и кадровые синхроимпульсы обеспечивают синхронную и синфазную работу развертывающих устройств передающих камер и телевизионных приемников Полный телевизионный сигнал – совокупность сигналов изображения, гасящих и синхронизирующих импульсов

К определению граничных частот сигнала изображения UcUc ТнТн 0 t f н = 50 Гц ; Т н = 1/50 с = 20 мс Формат кадра: k = B/H = 4/3 Число элементов в строке 625 х (4/3) = 833 Длительность строки: 1/50:625 = 32 мкс Длительность одного элемента: 32:833 = 0,04 мкс Т в = 0,08 мкс f в = 12,5 МГц ; Т в = 0,08 мкс

Параметры телевизионной развертки в стандартах PAL и SECAM (interlace – чересстрочная развертка) Число строк разложения в кадре – 625 Формат кадра - 4/3 Кадровая частота - 25 Гц (Т к = 40 мс) Частота полей - 50 Гц (Т п = 20 мс) Частота строчной развертки Гц (Т с = 64мкс) Ширина спектра сигнала изображения - 6 МГц

Амплитудно-частотная характеристика радиоканала вещательного телевидения Диапазоны электромагнитных волн для эфирного телевещания Метровые волны 10…1 м или 30…300 МГц, 12 каналов Дециметровые волны -100…10 см или 300…3000 МГц, 40 каналов Сантиметровые волны - 10…1 см или 3000…30000 МГц (спутниковое телевидение – 1 – 24 ГГц)

Частотные каналы телевизионного вещания метрового диапазона УКВ (стандарт D) Номер канала Полоса частот канала, МГц Средняя частота канала, МГц Средняя длина волны канала, м Несущая частота сигналов изображе ния, МГц Несущая частота сигналов звука, МГц 148,5...56,552,55,7249,7556,25 258,0...66,062,04,8459,2565,75 376,0...84,080,03,7577,2583,75 484,0...92,088,03,4185,2591,75 592, ,03,1393,2599, ,68175,25181, ,61183,25189, ,55191,25197, ,48199,25205, ,43207,25213, ,37215,25221, ,32223,25229,75