Curs de Televiziune

5/14/2018

Curs de Te leviz iune - slide pdf.c om

CURS DE TELEVIZIUNE (note de curs) Cap.1 Introducere Televiziunea poate fi definitã ca ansamblul de principii, metode si tehnici utilizate pentru transmiterea pe un canal de comuinicatii, prin mijloace electrice, a imaginilor în miscare. Televiziunea se reduce la existenta a douã sisteme electrono-optice (captare-emisie si receptie-redare) si a unui canal de transmisie a semnalelor radioelectrice. Întreg acest absamblu constituie lantul de televiziune. În receptorul de televiziune, ultima verigã a lantului de transmisie, are loc receptia semnalelor radioelectrice, prelucrarea lor si transformarea în imagini si sunet asociat, mentinerea compatibilitãtii si a sincronismului cu emitãtorul. Din punct de vedere al canalului de transmisie existã televiziune radiodifuzatã si televiziune prin cablu.

1.1. Scurt istoric al dezvoltãrii televiziunii Ideile de principiu ce se folosesc în televiziune au apãrut în perioada 1875 - 1884, fiind chiar brevetate de cãtre studentul P. Nipkow. El a propus un sistem de televiziune bazat pe câte un disc opac cu orificii dreptunghiulare distribuite pe o spiralã atât la emisie cât si la receptie. Întreaga imagine este descompusã într-un numãr de linii (dat de numãrul de orificii) ce se transmit secvential, totalitatea lor formând un cadru ce se repetã de un numãr de ori pe secundã (numãr egal cu frecventa de rotatie a discului). Prima demonstratie cu acest sistem de televiziune a fost fãcutã abia în 1925 de cãtre J.L. Baird; sistemul a fost ulterior perfectionat prin mãrirea numãrului de linii (120 la început) si prin înlocuirea sistemului de explorare optico - mecanicã cu sisteme electronice, prin inventarea unor tuburi de captare si explorare a imaginii (tubul disector - 1927, iconoscop - 1931, vidicon - 1950). În 1941, numãrul de linii în U.R.S.S. eraculori 441 (actualmente 625încaS.U.A. si în tara în C.B.S. S.U.A. (Columbia 525 de linii,Broadcasting ca si în prezent. Primulsistem sistemnecompatibil de televiziune în a fost elaborat în noastrã), 1940 de iar cãtre System), cu televiziunea alb - negru. Primul sistem compatibil de televiziune color a fost NTSC în 1953, tot în S.U.A.. În 1958 în Franta, Henri De France elaboreazã sistemul SECAM, iar în 1962 în R.F.G. apare sistemul PAL (de Walter Bruch). În tara noastrã, prima emisiune de televiziune este realizatã în 1937 la Facultatea de Stiinte din Bucuresti, dar abia în 1957 s-au fãcut primele receptoare de televiziune la Uzinele Electronica din Bucuresti si a intrat în functiune statia de televiziune din Bucuresti. În 1982 în România s-a adoptat sistemul PAL.

1.2. Principiul transmiterii informatiei de imagine

Fig. 1.1 Imaginea reprezintã o distributie în spatiu a unei mãrimi ce caracterizeazã proprietãtile optice ale obiectelor. Aceastã marime este strãlucirea (sau luminanta) notatã B(x,y,t), un vector dependent de douã dimensiuni spatiale (x,y) - imagine planã - si una temporalã (t) - imagine în miscare. Este necesar sã se facã deosebirea între televiziune si fototelegrafie. Televiziunea transmite imagini ale unor obiecte în miscare, pe când fototelegrafia transmite imagini stationare, fotografii. În consecintã, problema specificã a televiziunii este transformarea functiei vectoriale B(x,y,t) într-un semnal s(t), transmiterea acestuia pe canalul de transmitere si reconstituirea unei imagini B r(x,y,t) într-un mod “cât mai fidel” posibil (schema bloc din figura 1.1). Sensul cuvintelor “cât mai fidel” este greu de explicitat deoarece nu este cunoscut un criteriu de fidelitate care sã poatã fi aplicat imaginilor. Criteriul erorii pãtratice medii, frecvent utilizate în teoria transmiterii informatiei, nu este adecvat imaginii. Imaginile optice care reprezintã sursa de informatii, sunt transformate cu ajutorul traductorului optoelectronic (TOE) în semnale electrice, capabile sã fie transmise la distantã. Semnalele pot fi transmise ca atare, sau se pot prelucra prin codare (C) si modulare (M), pentru a mãri distanta si eficienta transmisiei. Canalul de transmisie cuprinde totalitatea instalatiilor tehnice precum si mediul de propagare. În receptie se executã demodularea si decodarea, dupã care un traductor electronooptic reproduce imaginea B r(x,y,t). În schema lantului de transmisie s-a tinut cont de degradarea (distorsionarea) informatiei transmise, ceea ce nu permite o redare perfectã a imaginii. Distorsionarea imaginii este provocatã atât de deficientele aparaturii utilizate, cât si de suprapunerea perturbatiilor peste semnalul util în canalul de transmisie. Se impun anumite limite pentru distorsiuni si perturbatii, limite care depind de calitãtile vizuale ale ochiului si de posibilitãtile sale de adaptare. http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

1.3. Caracteristici ale analizorului vizual

1/93

5/14/2018


1.3.1. Notiuni de fotometrie Fluxul luminos  este puterea unei radiatii vizibile ce se apreciazã dupã senzatia de luminã ce o produce. Unitatea de mãsurã: lumenul (lm). Intensitatea luminoasã I reprezintã fluxul radiant pe o directie în limitele unui unghi solid = candela =

1lm(lumen) 1sr(steradian)

Iluminarea E =

, I =

 ; 

= 1cd

 densitatea fluxului luminos pe o suprafatã iluminatã. = lux (lx); E este caracteristicã

s surselor secundare, adicã cele care primesc luminã de la o sursã primarã. I  cd  Strãlucirea B =  2  = nitul, luminantã (luminozitate) S  m 

Coeficientul de reflexie

=

r ; obiectele sunt în general iluminate de la surse primare si apoi vizibile datoritã 

iluminãrii realizate cu un flux  de la care se reflectã un flux de reflexie r .

1.3.2. Perceptia luminantei si a contrastului Perceptia luminantei Sistemul vizual uman este capabil sã perceapã în vedere diurnã luminante cuprinse între 10 -1 si 107 cd/m2 (niti). Acest domeniu, extrem de mare, nu impune aceeasi gamã dinamicã pentru sisteme de transmisiune a imaginilor, deoarece intervin si fenomene de adaptare. Pentru afisarea unei imagini de televiziune, considerând existenta unei iluminãri externe, se apreciazã necesitatea unei luminante medii de 30-40 cd/m2, cu variatii cuprinse între 1 si 100 cd/m2. Perceptia contrastului Perceptia diferentelor de luminantã respectã legea lui Weber, care aratã cã raportul B/B este o constantã; B reprezintã variatia abia perceptibilã a luminantei unei suprafete în raport cu fondul. Graficul variatiei B/B cu luminanta fondului (datã în figura 1.2), aratã domeniul de valabilitate a legii lui Weber, domeniu care cuprinde si luminanta medie a imaginii de televiziune. Pentru domeniul ce ne intereseazã în televiziune rezultã B/B = a ~ 0,02 (a fiind o constantã) Contrastul unei imagini este definit ca raportul între valorile maximã si minimã ale luminantei sale: K = Bmax  102 ...103 Bmin

pentru imagini de foarte bunã calitate. Peste valoarea K = 40 calitãtile imaginii nu se îmbunãtãtesc prea mult.

1.3.3. Perceptia temporalã - duratã, fuziune, miscare Variatia în timp a unui stimul luminos reprezintã un factor important în perceptia imaginilor si este determinant în alegerea unor parametri ai sistemului de televiziune. Senzatia provocatã de un stimul luminos intermitent sub formã de impulsuri, depinde în mare mãsurã de frecventa acestei variatii. La valori forte mici, cu sauretina peste osevaloare a frecventei, 1.2 cã o imagine stationarã mai poate fi perceputã,Fig. în sensul în raport sterge, criticã iar o variatie foartevariatia rapidã nu se percepe ca o iluminare constantã (fuziune). Dacã prima situatie nu se întâlneste în mod normal din cauza miscãrilor permanente si involuntare ale ochiului ce modificã imaginea proiectatã pe retinã, cea de-a doua este folositã în toate sistemele cinematografice si de televiziune. Fenomenul de fuziune se datoreazã fenomenelor foto-chimice care variazã dupã o lege exponentialã. Se defineste o frecventã criticã f cf = 1/Tcf ca valoare minimã a frecventei unui stimul intermitent la care apare fenomenul de perceptie a unei intensitãti continue; f cf este denumitã si frecventã criticã de fuziune si depinde de mai multi factori, cum ar fi luminanta medie a suprafetei, factorul de umplere, lungimea de undã, aria suprafetei respective, etc. Pentru televiziune, cea mai importantã este dependenta de luminanta medie B r exprimatã prin relatia empiricã f cf = a log B + b , unde a si b sunt parametri dependenti de ceilalti factori mentionati. Pentru B  500...1000 cd/m2 luminã albã si pentru un factor de umplere de 0,5 rezultã a < 10, b < 10 si f cf  46Hz. f cf scade pentru luminã coloratã. Cu cât aria suprafetei de luminã variabilã este mai micã, f cf scade, fenomen folosit în televiziune la explorarea întretesutã. Pentru obtinerea unei luminante medii a imaginii de 30...40 cd/m2, este necesar ca luminanta punctelor luminoase sã fie de circa 3 ori mai mare, adicã B = 120 cd/m2.

http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

2/93

m

5/14/2018


Fenomenele legate de perceptia miscãrilor sunt si mai complexe. Ex: un stimul luminos care dispare, este perceput ca un stimul mic în miscare prin asocierea cu alt stimul învecinat si care apare într-un timp suficient de apropiat de la disparitia primului stimul. Sau: dupã ce privim o formã luminoasã în miscare continuã într-o anumitã directie, o altã formã stationarã ne apare miscându-se în sens contrar primei deplasãri.

1.3.4. Receptia detaliilor spatiale. Acuitate si contur. În stadiul actual al televiziunii, sistemului vizual i se prezintã imagini bidimensionale. Se constatã o scãdere a sensibilitãtii atât la frecvente joase, cât si la frecvente înalte. Capacitatea ochiului de a percepe detalii spatiale fine se numeste acuitate masoarãÎnprin unghiul vizual minim pe care trebuie sã-l formeze douã puncte luminoase pentru de ca un observator sã si le se distingã. cazul unui sistem de televiziune color, acuitatea de culoare înseamnã posibilitatea discernere a douã detalii ca având culori diferite. Perceptia contururilor. La tranzitii bruste cu contrast mare apare fenomenul MACH, adicã accentuarea contururilor. Ex: la o tranzitie alb-negru, percepem atât albul, cât si negrul, mai accentuate.

1.3.5. Perceptia zgomotelor. Prin zgomote se înteleg orice erori existente în imaginea afisatã în raport cu imaginea originalã idealã, indiferent de natura acestora. Zgomotele cele mai importante pot fi împãrtite în urmãtoarele categorii: 1) zgomote de fluctuatii; 2) zgomote de interferentã; 3) zgomote de cuantizare. 1) Zgomotele de fluctuatii sunt fenomene aleatoare corelate sau necorelate cu semnalul si apar în special în camera de luat vederi si în primele etaje ale receptorului de televiziune, deci acolo unde nivelul de semnal este mic. Din aceastã categorie fac parte: zgomotul termic si de alice al traductorului imagine - semnal, zgomotul termic al etajului de intrare din receptor, zgomotul tranzistoarelor sau al altor dispozitive sau componente pasive, etc. Specific acestui tip de zgomot este distributia sa, fie Gaussianã, fie Poisson (la nivele mici de iluminare). Densitatea spectralã a acestor zgomote se considerã în general uniformã pe spectrul semnalului de televiziune. Efectul produs este de înrãutãtire a calitãtii imaginii prin micsorarea contrastului si a vizibilitãtii detaliilor fine. Determinãrile experimentale au arãtat cã vizibilitatea relativã a zgomotului de fluctuatii vr functie de nivelul de luminantã B raportatã la luminanta maximã Bmax, are forma din figura 1.3, maximul este pentru nuante de gri închis

B

= 0,238 .

Bma x

Pe imaginea deschisã (alb), zgomotul se observã mai putin. Acest fapt are consecintã în stabilirea standardului de modulatie. Modificãrile asupra calitãtii imaginii pot fi distinct apreciate prin micsorarea de gradatii gri ce pot fi observate în sifunctie de raportulnumãrului semnal/zgomot (s/z). de În unele camere de luat vederi se face o corectie de zgomot. 2) Zgomotele de interferente - sunt variatii spatiale ale luminantei imaginii (forma MOIRÉ) stationare sau în miscare si sunt datorate unor perturbatii produse de semnale periodice care se suprapun semnalului de imagine pe canalul de transmisiune sau în receptor. Zgomotele de frecventã foarte joasã, apropiatã de frecventa câmpurilor, (cum ar fi frecventa de retea f = 50 Hz), sau un multiplu mare de frecventã a liniilor vor produce perturbatii putin vizibile. De asemenea, perturbatiile având ca frecvente multipli de frecventã a câmpurilor sau/si de frecventã a liniilor, produc forme stationare pe imaginea afisatã. S-a constatat cã perturbatiile stationare cu 8 dB mai mari decât cele în miscare produc aceeasi înrãutãtire a imaginii. 3) Zgomotul de cuantizare este o categorie particularã de zgomot, corelat cu imaginea, rezultat în urma procesului de digitizare a imaginii. El poate fi fãcut suficient de mic pentru a nu afecta calitatea imaginii.

Fig. 1.3

1.4. Notiuni de colorimetrie Colorimetria este tehnica de mãsurare cantitativã a culorii.

1.4.1. Mãrimi subiective si obiective ce caracterizeazã culoarea O culoare se caracterizeazã din punct de vedere al senzatiei provocate prin: luminozitate, nuantã si saturatie. Luminozitatea este atributul unei culori care permite sã fie clasificatã ca echivalentã cu una dintre perceptiile acromatice în domeniul de la negru la alb; ea poate fi pusã în corespondentã cu mãrimea obiectivã luminantã (B). Nuanta sau tonul culorii, este legatã de lungimea de undã dominantã (ld) a unei radiatii monocromatice, care este cea mai apropiatã ca ton de culoarea respectivã.


3/93

5/14/2018


Saturatia exprimã diferenta relativã dintre o culoare purã (o radiatie monocromaticã) si “culoarea” albã. Mãrimea obiectivã corespunzãtoare este puritatea p = Bd  [0,1] , p=0 corespunde la alb, p=1 la culoarea saturatã . B

1.4.2. Amestecul culorilor Amestecul a mai multor culori creeazã senzatia unei alte culori. Existã douã moduri de amestec al culorilor: substractiv; aditiv. În amestecul substractiv, din lumina albã se extrag cu ajutorul unor filtre radiatiile corespunzãtoare unor anumite culori, obtinându-se o luminã coloratã. Amestecul aditiv presupune suprapunerea mai pe multor radiatii pentruoaradiatie producerosie o senzatie de culoare care nu este legatã fizic de culorile componente. Ex: proiectând un mediu difuzant si una verde vom percepe o radiatie galbenã, cu toate cã în radiatia reflectatã nu existã nici o componentã având lungimea de undã corespunzãtoare unei radiatii monocromatice galbene. Suprapunerea poate fi obtinutã într-unul din modurile urmãtoare: a) optic - adicã radiatiile componente se însumeazã pe aceeasi zonã spatialã si existã în acelasi timp (exemplu: afisarea imaginilor prin proiectie). b) spatial - când zonele pe care se proiecteazã radiatiile sunt diferite, dar suficient de apropiate (sub limita de rezolutie). (Ex: cinescoapele tricrome). c) temporal - pe aceeasi zonã spatialã radiatiile sunt succesive în timp, viteza de succesiune fiind suficient de mare pentru fuzionarea senzatiilor (frecventa de succesiune este mai mare decât frecventa criticã). (Ex: sistemele secventiale de televiziune color).

1.4.3. Sensibilitatea spectralã relativã a ochiului

Ochiul uman normal nu este un organ liniar în ceea ce priveste variatia lungimii de undã si a intensitãtii luminoase. Pentru iluminãri relativ mari (pentru televiziune) sensibilitatea maximã se manifestã pentru culori cu  mai mari (curba continuã din figura 1.4) fatã de iluminãri reduse (curba punctatã). Se observã cã ochiul este mult mai sensibil la culorile din regiunea mijlocie a spectrului vizibil (verde - galben), decât la cele care se situeazã la margini (rosu si în special albastru).

Vizibilitate relativã culori primare în TVC

1 0.9

sisteme RGB-TV 1.4.4. Colorimetria tricromaticã. Legile lui GRASSMAN constatã cã prin amestecul a trei culori fundamentale (numite si culori primare), se obtin un numãr mare de Fig.Se1.4 0.46 culori diferite. Se pot utiliza o infinitate de culori primare, dar s-au preferat rosu (RED), verde (GREEN) si albastru (BLUE). În colorimetria tricromaticã0.17 actioneazã trei legi (axiome), atribuite lui Grassman, enuntate încã din 1850: 0 1) Orice culoare C se poate obtine prin amestecul aditiv al celor trei culori primare P1, P2, P 3. Aceastã lege 470 535C =  670 se poate reprezenta prin ecuatia colorimetricã: 1P1 + 2P2 + 3P3 în care s-a notat cu i cantitatea luatã din albastru rosu culoarea Pi .Coeficientul i se mai numeste siverde tristimul cromatic. 2) Amestecul culorilor are proprietatea de luminozitate, adicã: a) KC = K1P1 + K2P2 + K3P3, K fiind un factor de multiplicare sau de divizare a luminantelor culorilor primare. Aceastã lege exprimã independenta luminantei. b) Dacã C1 = C2 si C3 = C4, atunci C1 + C3 = C2 + C4. 3) Luminanta amestecului de culori este egalã cu suma luminantelor componentelor: Bc = BP1 +BP2 + BP3. http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

4/93

5/14/2018


Culorile primare sunt liniar independente. Ex: nu putem obtine culoarea P3, oricum am combina P1 si P2. Culorile primare au fiecare câte o culoare complementarã, cu care prin combinatie rezultã culoarea albã; Ex: Rosu + Turcoaz (B+G, Cyan); Verde + Magenta (R+B, Mov); Albastru + Galben. 1.4.5. Triunghiul Folosirea sistemuluiculorilor tridimensional creeazã o serie de dificultãti în calculul cromaticitãtii unei culori si de aceea se preferã reprezentarea cromaticitãtii într-un plan. Se alege un plan care sã treacã prin cele trei axe de coordonate ale unui triedru, egal depãrtate de centrul O, distanta fiind egalã cu unitatea. Sectiunea de plan cuprinsã între cele trei axe formeazã triunghiul culorilor, ale cãrui vârfuri corespund culorilor primare alese (în particular RGB). Coordonatele punctelor, unde vectorul corespunzãtor unei culori particulare C intersecteazã vor respecta ale culorii urmãtoarele respective. Dacã coordonate le notãm cu X, Y, Z, seacest poateplan, demonstra cã X +caracteristicile Y + Z = 1. Secromatice mai pot demonstra relatiiaceste între X, Y, Z si tristimulii cromatici 1, 2, 3: X=

1 , 1 + 2 + 3

Y=

2 , 1 + 2 + 3

Z=

3 X, Y, Z se numesc coeficienti tricromatici. 1 + 2 + 3

Orice culoare din interiorul triunghiului se poate scrie în functie de culorile primare, astfel: C = XP1 + YP 2 + ZP3 , dacã 1= 2,=3, adicã cele trei culori se amestecã cu cantitãti egale, rezultã: X = Y = Z = 1/3, ceea ce înseamnã cã punctul reprezentativ al culorii obtinute este centrul de greutate obisnuit al oricãrui triunghi plan, adicã locul de intersectie al medianelor triunghiului. Acest punct corespunde culorii albe.

1.4.6.Sisteme colorimetrice Prin conventii internationale fost alese mai multe seturi de culori primare standard: 1) sistemul de culori primare au spectrale (RGB), Comisia Internationalã de Iluminare (CIE) a stabilit urmãtoarele culori primare spectrale: rosu 700 nm; verde 541,6 nm;albastru 435,8 nm. Din pãcate, sistemul RGB are dezavantajul major de a prezenta coeficienti tricromatici negativi pentru un domeniu apreciabil de culori, ceea ce îngreuneazã calculele fãcute în colorimetrie. De aceea, CIE a ales alt sistem: 2) sistemul XYZ - care are trei culori primare fictive, care au acelasi  ca la RGB, care au o saturatie mai mare decât a valorilor spectrale. Toti coeficientii tricromatici au numai valori pozitive, adicã toate culorile reale se gãsesc în interiorul triunghiului XYZ. Douã dintre culori (X si Z) au o strãlucire fotometricã nulã, deci luminanta culorii va fi reprezentatã de Y. În televiziune nu se pot alege culorile RGB propuse de CIE, deoarece ochiul are o sensibilitate mai redusã pentru rosu - 700nm, dar obtinerea unor luminofori corespunzãtori pentru a fi depusi pe ecranul tuburilor cinescop, este dificilã. Dupã un sir de experiente s-a ales sistemul: 3) sistemul RGB - TV - R = 620 nm, G = 537 nm, B = 472 nm. Domeniul culorilor reproductibile este mai mic decât în sistemul RGB, dar este suficient pentru o imagine de calitate superioarã celei din tipografia color si este comparabilã cu cea din cinematograf ia color. Albul de referintã se alege un alb cunoscut sub numele de alb “ C “ având coordonatele X = 0,31, Y = 0,316, Z = 374. În raport cu albul de egalã energie, albul “ C “ are o nuantã albãstruie.

CAP.2. SISTEME DE TELEVIZIUNE ALB-NEGRU 2.1. Descompunerea imaginii si formarea semnalului alb-negru 2.1.1. Discretizarea temporala si spatiala a imaginii In capitolul 1 s-a aratat necesitatea transformarii imaginii, reprezentata de vectorul B(x,y,t), in semnal de timp s(t). Vom privi acest proces de transformare ca un proces de discretizare a functiei tridimensionale B, care poate fi o imagine sau cea una temporala, dintre componentele primare ale imaginii temporala si spatiala. monocroma, Intr-o prima alb-negru discretizare, se transforma functia B(x,y,t) color. intr-o Discretizarea succesiune deeste imagini statice numite cadre, care pot fi transmise secvential. Dupa discretizarea temporala, in care am descompus imaginea in cadre,


5/93

f

d

di

i

fi

5/14/2018

i

d

d

d fi

l

l d i

i

I

d


practic, procesul celei de-a doua discretizari are loc in doua etape succesive, corespunzatoare celor doua dimensiuni (x, y).In televiziunea analogica se prefera descompunerea doar dupa axa y, pe linii, pentru axa x folosindu-se un semnal de timp analogic. In televiziunea digitala se esantioneaza semnalul analogic, deci se folosesc valori discrete pe ambele dimensiuni x, y. Pentru o functie de imagine limitata in banda, cu alte cuvinte pentru o imagine cu spectru de frecvente spatiale limitat, adica avand detalii ce nu pot fi oricat de mici, este suficienta cunoasterea valorilor pe care le ia luminanta intrun numar de puncte distribuite pe o retea suficient de deasa, pentru ca din aceste valori sa putem reconstitui (in mod exact) imaginea originala. Se poate arata ca frecventa maxima existenta in semnalul obtinut prin discretizarea imaginii in elemente de imagine si transmiterea secventiala a acestora este f max = Nx  N y , unde Tc este intervalul de timp 2 Tc alocat transmiterii unui cadru compus din Nx elemente de imagine orizontala si Ny linii. Pentru o imagine de dimensiune H pe axa x si V pe axa y, rezulta N x=HW1 si N y=VW2, unde W1 si W 2 sunt frecvente spatiale, adica inversul distantei intre doua puncte succesive pe orizontala, respectiv pe verticala (intre doua linii succesive).

2.1.2. Frecventa cadrelor si numarul de linii In stabilirea valorii frecventei cadrelor f c trebuie sa se tina seama de caracteristicile destinatarului informatiei. Frecventa f c nu ar trebui sa depaseasca frecventa f m de perceptie a miscarilor, si in acelasi timp trebuie sa depaseasca valoarea critica de fuziune. Necesitatea de a elimina zgomotele de interferenta datorate retelei de alimentare cu energie electrica, a dus la adoptarea f c=f retea=50Hz la noi (sau f c=60Hz in SUA). In timpul unui cadru T c=1/f c trebuiesc transmise toate liniile compun imaginea. cu Z numarulfrecventa de linii liniilor in care f este descompusa imaginea, rezulta timpul disponibil pentrucetransmiterea unei liniiNotand T H=Tc /Z, respectiv H=Zf c. Numarul de linii Z se determina din rezolutia necesara pentru redarea detaliilor in conditiile in care observatorul priveste imaginea de pe ecranul TV la distanta minima (pentru a observa detaliile), insa fara a fi necesara urmarirea diferitelor regiuni prin miscarea capului. Aceasta impune un unghi total de vedere pe verticala =(10...14)°,  10 ...14  = 600...840 linii, echivalent cu distanta L =(4...6)h, unde h este inaltimea imaginii. Rezulta Z = =  1/60 unde =1`=1/60˚ este unghiul minim format de doua detalii la limita de perceptie. Valoarea standardizata aleasa si in functie de realizarea practica a sincrogeneratorului este la noi de Z=625 linii=5 4.

Frecventa maxima existenta in semnalul obtinut se poate determina presupunand o rezolutie identica pe cele doua dimensiuni, adica W1=W2=Z/V. Cu Ny=Z=> Nx N y H W1 Z 1 H 2 1 = = Z f c = pZ2 f c , f max = 1 2T 2V 2 2 







f c in care s-a notat H/V=p=raport de aspect, standardizat initial la valoarea p=4/3. Pentru valorile standard => f max=13MHz. Desi initial in televiziune era folosit p=4/3 ca si in cinematografie, din considerente de reducere a energiei de deflexie s-a adoptat in TV, p=5/4, pierzandu-se 6% din latimea imaginii cinematografice, daca se umple ecranul pe verticala.

2.1.3. Semnalul de imagine Procesul de descompunere a imaginii in cadre si linii, avand ca rezultat formarea semnalului s(t), poarta numele de explorare. Pentru simplitate se adopta explorarea liniara, cu viteza uniforma incepand de la stanga la dreapta si de sus in jos. Fiecare cadru este explorat linie cu linie. Intervalele de timp necesare pentru "intoarcere", adica readucerea fasciculului de electroni de la dreapta la stanga si din partea de jos in partea de sus, sunt neutile, deci se iau cat mai mici, fiind dictate de considerente de putere in circuitele de deflexie. Semnalul s(t) care se obtine prin explorarea suprafetei imaginii si care este determinat in mod univoc de luminanta acesteia poarta numele de semnal de imagine.


6/93

5/14/2018


Daca semnalul este maxim pentru luminanta (stralucire) maxima se spune ca semnalul video este pozitiv. Daca semnalul este minim pentru stralucire maxima, semnalul video este negativ. Atributul negativ sau pozitiv nu are legatura cu polaritatea tensiunii semnalului. Luminanta fiind o marime nenegativa, semnalul video este de o singura polaritate. Valoarea medie a semnalului sau componenta continua pe o durata data reprezinta luminanta medie existenta in imagine. Deoarece componenta continua nu se transmite in televiziune, ea va fi refacuta in receptoarele TV.

2.1.4. Semnalele de stingere si sincronizare Semnalele de stingere asigura stingerea fascicolului de electroni din timpul intoarcerilor pe orizontala si pe verticala. Pentru ca sa nu apara urmele fasciculului de electroni pe ecran spotul trebuie stins, deci nivelul semnalului va fi inferior nivelului de negru pentru semnal video pozitiv. Vor exista semnale de stingere pe orizontala (B H), respectiv pe verticala (BV). (B de la blancare) Semnale de sincronizare. Reconstituirea fidela a imaginii impune o sincronizare perfecta a sistemelor de baleiere de la receptie cu cele de la captarea imaginii. Din cauza preciziei relativ scazute a oscilatoarelor care determina frecventa de explorare, se transmit doua semnale de sincronizare: pe verticala SV si pe orizontala SH. Duratele de stingere orizontala si verticala care nu poarta nici o informatie asupra imaginii propriu-zise, sunt folosite si pentru inserarea semnalelor de sincronizare. Necesitatea la receptie a semnalelor S V si SH impune diferentierea lor fie prin amplitudine, fie prin durata. S-a ales cea de-a doua solutie, pentru a nu mari in mod inutil amplitudinea semnalului. 2.1.5. Semnalul video complex. Semnalul obtinut prin insumarea semnalului de imagine, a semnalelor de stingere si a celor de sincronizare poarta numele de semnal video complex. Se prezinta forma unui astfel de semnal pentru semnal video pozitiv in figura 2.2. linie activa Nivel De Alb

1

PERIOADA DE INTOARCERE PE VERTICALA

Impuls de Sinconizare verticala

Nivel De Negru Stingere Sincro

fig. 2.2. Scari diferite de timp Nivelul de alb corespunde valorii maxime a semnalului (1V vv standard), iar nivelul impulsurilor de sincronizare valorii minime (ceea ce permite refacerea nivelului de "0" pentru componenta continua). Diferenta intre nivelul de negru si cel de stingere reprezinta un spatiu de garda (sau de protectie). Se remarca durata B V >> BH si SV >> SH. Se observa transmiterea SH si pe toata durata B V, inclusiv pe durata SV, in acest caz prin cresterea S H.

2.1.6. Explorarea intretesuta Valoarea foarte mare a frecventei semnalului video a impus cautarea unor solutii pentru micsorarea, pe cat posibil, a acesteia fara a afecta calitatea imaginii. Micsorarea numarului de linii ar duce la micsorarea rezolutiei imaginii reproduse si deci nu este aplicabila. Micsorarea frecventei cadrelor este posibila fara inrautatirea redarii miscarilor, dar imaginile reproduse in acest mod ar da senzatia de palpaire, care este obositoare si deci solutia este deasemeni inacceptabila. Solutia actuala este urmatoarea: se baleiaza suprafata imaginii din doua in doua linii in intervalul de timp care fusese alocat unui cadru, iar restul de Z/2 linii (intercalate cu primele) se baleiaza intr-un interval ulterior de aceeasi durata. Se ajunge la o explorare intretesuta in care discretizarea intregii suprafete a imaginii se face intr-un interval de timp de ori maicare mare. Frecventa cadrelor reduce de doua ori, faradincanumarul palpaireatotal sa de fie linii apreciabila redus ariadoua suprafetei palpaie. Imaginea care se se exploreaza cu jumatate z, poartadeorece numeles-a de semicadru sau camp. Un cadru este compus deci din 2 campuri si frecventa campurilor, f v, trebuie sa fie cel putin egala


7/93

f

t

iti

d f i

5/14/2018

F

t

t

it i t

f t

i

i ii (f

t

d l )


reduce la jumatate si cu acelasi factor se micsoreaza si frecventa maxima din spectrul semnalului video. S-au incercat si explorari cu intreteseri de ordin mai mare, adica divizarea cadrului cu 3 sau 4 campuri dar fara rezultate satisfacatoare din cauza unei palpairi mai accentuate a imaginii si a aparitiei unui fenomen de migrare (deplasare a liniilor pe imagine) in jos sau in sus, functie de adancimea in care se face explorarea. Pentru a obtine o forma identica in cele 2 campuri a semnalului care comanda deflexia este necesar ca explorarea sa inceapa si sa se termine la acelasi nivel vertical, lucru ce se poate obtine prin alegerea unui numar impar de linii (z=625 pentru norma noastra).

fig. 2.3 In figura 2.3 s-a reprezentat traseul liniilor de explorare intretesuta cu un numar redus de linii (Z=7). Unul dintre campuri, denumit campul liniilor impare (sau camp impar), incepe cu o linie intreaga si se sfarseste cu o jumatate de linie, in timp ce campul liniilor pare (sau camp par) incepe cu o jumatate de linie si se sfarseste cu o linie intreaga. Fata de situatia idealizata din figura, in care intoarcerile pe orizontala si verticala se fac instantaneu, in cazul real intoarcerile pe orizontala au o mica panta, iar intoarcerea pe verticala se face intr-un interval finit, constituit dintr-un numar intreg de linii (25 de linii pentru camp impar + 25 de linii pentru camp par = 50 de linii invizibile). Pe ecran sunt vizibile 625-50=575 linii. Se prezinta pentru un cadru, International conform numerotarii in figura 2.4. Conform recomandarii CCIRsituatia (Comitetul Consultativ de RadioOIRT, si Televiziune), liniile si cimpurile sunt numerotate dupa cum se succed in timp in felul urmator: prima linie este linia care incepe cu frontul anterior al impulsului de sincronizare campuri, fiind linia cu care se incepe intoarcerea pe verticala in vederea explorarii cimpului 1 (figura 2.5). Campul 1 se considera cel la care frontul anterior al impulsului de sincronizare campuri coincide cu inceputul liniei si cuprinde liniile 1-312,5 , iar campul 2 (in care impulsul de sincronizare campuri este deplasat cu o jumatate de linie fata de impulsul de sincronizare linii), cuprinde liniile incepand cu a doua jumatate a liniei 313 pana la 625.Din cele Z=625 linii de explorare pe cadru, sunt stinse 50 linii (cite 25 de linii in fiecare camp), 575 de linii fiind active. Rastrul vizibil pentru campul 1 incepe cu a doua jumatate din linia 23 si se termina cu linia intreaga 310, iar pentru campul 2 incepe cu linia intreaga 336 si se termina cu jumatate de linie din linia 623. Liniile 1-22,5 si 311-312,5 din campul 1 si 312,5-335, 622,5-625 din campul 2 sunt stinse.


8/93

5/14/2018


fig. 2.4

fig. 2.5. http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

9/93

5/14/2018


Pentru realizarea unei explorari intretesute corecte este necesar ca spotul de explorare sa parcurga mereu acelasi traseu, adica o curba inchisa. In consecinta intre frecventa liniilor f h si frecventa campurilor f v (respectiv frecventa cadrelor f c) trebuie sa existe relatia: 1 Z 625  50 = 15625Hz si TH = = 64  s f H = Z f C = f V = f H 2 2 Intreteserea explorarii determina urmatoarele efecte: 1) Micsorarea rezolutiei Detaliile verticale situateverticale la limita de rezolutie, ca in figura 2.6, pot fi redate corect daca o linie a fascicolului de explorare se suprapune cu detaliul (1), sau pot fi redate cu latime dubla daca detaliul este ca in cazul (2). Deoarece pozitia fascicolului de explorare este aleatoare in raport cu detaliile de acest tip si redarea detaliilor verticale poate fi redusa cu un factor denumit factor KELL (care va micsora si banda de frecventa asemnalului transmis). 1

1

1) 2

2)

fig. 2.6.

2

2) Necesitatea impulsurilor de egalizare pe durata stingerii verticale: In separare receptor,care pentru sincronizare, separarea de sincronizare verticala de cele orizontale, se realizeaza tinandeste contnecesara de duratele aferente impulsurilor ale impulsurilor, printr-un circuit de integrare cu condensator. Alegerea explorarii intretesute cu un numar impar de linii face ca pozitia impulsului de sincronizare verticala in raport cu impulsurile de sincronizare orizontala sa fie diferita in campurile pare fata de campurile impare. Aceasta duce la tensiuni diferite pe condensatorul de integrare, ceea ce determina, in cazul declansarii B V cu ajutorul unui circuit prag, aparitia unui decalaj in timp. Pe ecran ea inseamna decalarea intregului camp par in raport cu cel impar, deci apropierea liniilor celor doua campuri, fenomen cunoscut sub numele de imperecherea liniilor. Rezolutia verticala se micsoreaza. La limita, cand cele doua campuri ar avea liniile suprapuse, situatia ar fi similara unei explorari cu jumatate din numarul de linii. Fenomenul se elimina prin inserarea inainte, in timpul si dupa impulsul de sincronizare verticala a unor impulsuri suplimentare, numite impulsuri de egalizare. Se folosesc denumirile de impulsuri de preegalizare si postegalizare. 3) Modificarea imaginilor in miscare, doar la sistemele experimentale de TV, cu frecventa cadrelor mai mica (cca. 10Hz). Un obiect ce se misca in directie verticala va fi redat alungit, deoarece la aceste sisteme se foloseste o memorie pentru campul anterior.

2.2. Spectrul semnalului de televiziune 2.2.1. Componenta medie a semnalului O prima particularitate a semnalului video consta in prezenta in semnal a unei componente continue care contine informatia privitoare la valoarea medie a luminantei imaginii. Pierderea sau neutilizarea componentei medii a semnalului in afisarea imaginii are implicatii importante atat asupra calitatii acesteia, cat si asupra sistemului de transmisie. Pentru a intelege mai bine lucrurile vom considera cazul a doua imagini limita: una constituita intr-o linie alba pe un fond intunecat, iar cealalta in care linia este neagra pe fond alb (figura 2.7.a). Semnalele corespunzatoare celor 2 imagini sunt date in figura 2.7.b, in care componenta medie a fost respectata si in figura 2.7.c, in care componenta medie este nula.

a). b). fig.2.7 c). http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

10/93

5/14/2018


Consecintele sunt urmatoarele: 1) Afisarea imaginilor pe baza semnalelor fara componenta continua determina alterarea nivelelor de gri. Ex: nivelul de gri din prima imagine si cel de alb in a doua sunt redate prin nivele de gri foarte apropiate. 2) Transmiterea fara componenta continua necesita o gama dinamica mai mare (cu 50% pentru o componenta continua 60-70% din semnal). 3) Raportul semnal/zgomot va fi mai scazut in cazul transmiterii fara componenta medie a semnalului. Componenta medie a semnalului poate fi refacuta datorita unui nivel cunoscut in CVBS, cel al impulsului de stingere, care nu este dependent de continutul imaginii. Spectrul de frecvente al componentei medii este determinat de observatia ca la afisarea unei imagini care are variatii de luminanta medie cu o frecventa mai mare de 2-3Hz aceasta este perceputa cu licariri suparatoare. Deci domeniul de frecvente al componentei medii este 0...(2-3)Hz.

2.2.2. Limitele si structura spectrului semnalului Frecventa maxima evaluata in capitolul 2.1.2. (f max=13Mhz) trebuie corectata tinand seama de coeficientul Kell, (k) si de explorarea intretesuta (ideal f max=6.5Mhz). Rezulta f max » k 7,37 Mhz. Pentru standardele D si K, la care a aderat si tara noastra, f max=6Mhz ceea ce inseamna un factor Kell k=0.81 (mai mare decat k optim=0.64). Semnalul video pentru o imagine statica are o structura discreta a spectrului, cu componente avand numai frecvente multipli de frecventa liniilor f H si de frecventa campurilor f V. Frecventa minima (fara componenta medie) ar corespunde imaginii cu continutul cel mai mic de detalii (jumatate neagra, jumatate alba). Semnalul video corespunzator este un semnal dreptunghiular cu periodicitatea campurilor, iar f min=50Hz. O imagine in miscare va determina benzi inguste axate in jurul multiplilor f H si f V. Componentele spectrale de frecventa mare sunt de amplitudine foarte mica, ceea ce permite limitarea spectrului semnalului si folosirea regiunii frecventelor mari pentru intercalarea unor componente care poarta alte informatii (semnale de crominanta in TVC).


11/93

5/14/2018


Cap.3 TRANSMISIA SI RECEPTIA SEMNALELOR DE TELEVIZIUNE 3.1. Transmisia semnalelor de televiziune Prin aceasta se intelege transmisiunea semnalelor complete de TV, adica a semnalului complex de televiziune (CVBS) si a sunetului aferent. Transmisiunea imaginii se poate face in VF (in banda de baza) sau in RF, in diverse benzi, prin diverse medii de transmisiuni. 3.1.1. Transmisiunea imaginii in VF Se foloseste pe distante scurte (zeci, sute de metri) intre camere si carele de reportaj sau intre studiouri si un control general, sau mai rar, de ordinul kilometrilor, intre un centru de televiziune si un emitator. In oricare dintre cazuri, transmisiuneaq se face pe cabluri coaxiale, care sunt caracterizate prin: 138

1) Impedanta caracteristica ZC. De regula ZC = 75 si in cazul cuprului Zc =

εr r

D log d , unde er=

permitivitatea electrica relativa a izolantului, D = diametrul interior al camasii exterioare, d = diametrul conductorului central; 2) Variatia impedantei caracteristice cu frecventa Z C = f(); 3) Valoarea si variatia timpului de intarziere de grup t g. Variatia lui arata defazajele diferite suferite de semnale la frecventele joase si inalte din spectrul de VF. 4) Atenuarea pe unitatea de lungime. R a  4,35 + 9  10 -8 ε r r f  tgδ ;in care: R = rezistenta distribuita; f = frecventa; tg  = factorul de pierderi;" a" ZC este de ordinul 0,03 dB/m la f = 10 MHz. OBS. In primul rand trebuie asigurata adaptarea in domeniul de VF pentru ca, coeficientul de reflexie K sa fie cat mai mic. Pentru lungimi de cabluri de peste cativa zeci de metri trebuie compensata atenuarea si intarzierea de grup cu ajutorul unor amplificatoare si retele de corectie. Pentru lungimi de pana la cativa zeci de metri nu este necesara decat inchiderea cablului pe o rezistenta egala cu impedanta caracteristica (75 ). Pentru cuplarea a doua monitoare de exemplu la o camera se poate folosi schema din figura 6.1. Daca la iesirea din camera U = 1 V vv, la monitoare ajunge doar U=2/3.3/4=0,5Vvv, atenuarea fiind a = 20 lg1/2 = -6 dB. OBS>. La deconectarea unui monitor, se monteaza o rezistenta egala cu 75  in locul lui.


Fi 3.1

12/93

5/14/2018


100% 75% 70%

nivel sincro (S) nivel stingere(B) nivel negru(N

10%

nivel alb A t

Fig.3.2 5) Variatia atenuarii cu frecventa. 6.1.2. Transmisiunea in RF\ Transmisiunea semnalelor de imagine se poate face in RF intr-una dintre benzile rezervate transmisiunilor de TV prin: 1) radiatie; 2) prin cablu coaxial, intr-un singur sens sau bidirectional; 3) prin fibre optice. Transmisiunea prin cablu a semnalelor de TV se practica intr-un singur sens (sau unidirectional), in cazul legaturilor intre un centru TV si un emitator TV, intre un centru si o instalatie de distributie pe cablu CATV (Common Antenna Television), sau intre ultima si abonati. Se pun aceleasi probleme ca in VF, cu deosebirea ca atenuarile sporesc cu frecventa. La anumite distante se introduc amplificatoare corectoare pentru compensarea atenuarii. In sistemele iterative sau bidirectionale (two way cable TV), care au aparut recent, transmisiunea de date catre abonati (printre care si de semnale TV) se face la frecvente mai mari de 50 MHz, la frecvente mai mici fiind amplasate canalele de intoarcere de la abonati pentru cereri de informatii, servicii de plati, comenzi, rezervari, etc. In cazul transmisiunii prin radiatie sunt prevazute mai multe benzi de TV. In Europa aceste benzi sunt situate in diverse domenii de frecventa si fiecare banda cuprinde un numar de canale de TV astfel (pentru standardul nostru norma D, K -OIRT): 1) domeniul FIF (foarte inalta frecventa) sau VHF ( MB ); - banda I TV - 48 ... 66 MHz - canalele 1, 2; - banda II TV - 76 ... 100 MHz - canalele 3 ... 5; - banda III TV - 174 ... 230 MHz - canalele 6 ... 12. 2) domeniul UIF (ultra inalta frecventa) sau UHF ( A, MB): banda IV TV - 470 ... 528 MHz canalele 21 ... 60; banda V TV - 582 ... 960 MHz canalele 21 ... 60. 3) domeniul SIF (super inalta frecventa) - banda VI TV - 11,7 ... 12,5 GHz. Un canal TV ocupa 8 MHz, pentru transmisiunea de imagine si sunetul aferent. Dat fiind ca pentru transmisiunea imaginii se foloseste MA, ca banda semnalului in VF este de 6 MHz si ca s-a acceptat o latime de canal de 8 MHz, este evident ca nu se va face o transmisie clasica de MA cu BLD (banda laterala dubla), ci o transmisiune cu BL partial suprimata, deci transmisiune cu test de banda laterala RBL (sau VSB = vestigial side band). Acest tip de MA - RBL este cunoscut ca tipul A 5b. In figura 3.3 se arata structura canalului (cum trebuie sa fie ocupat de programul emis de la un emitator de imagine si sunet pentru TV) in cazul normei D,de K TV (OIRT). Se observa ca BLS se trasmite in intregime, iar BLI este partial suprimata. Sunetul se transmite cu MF. Ecartul


13/93

intre cele doua purtatoare este 6 5 MHz (la CCIR: 5 5 MHz norma B G) Modulatia MA este negativa in sensul ca la

5/14/2018


varf de modulatie a purtatoarei corespunde negrul, respectiv nivelul S H+V din semnalul CVBS, si la fund de modulatie a purtatoarei - albul din semnal, ca in figura 3.2. Pentru a nu apare patrunderea imaginii pe sunet (sub forma de brum, in special la subtitrarea imaginii), semnalul de alb la emitator nu se reduce niciodata sub 10-12% din valoarea de varf. In diverse tari sunt acceptate diverse norme notate A...N, cu particularitatile lor. Prin caracteristica globala de transmisiune se intelege produsul caracteristicilor de transmisie si receptie. Caracteristica obtinuta trebuie ca dupa demodulare sa asigure spectrului semnalului de videofrecventa original. Admitem pentru inceput o caracteristica globala de transmisiune de forma celei din figura 3.3. Se observa ca pana la 1,25 MHz in jurul f pi, transmisiunea se face cu ambele BL, iar pentru frecvente mai mari cu BLU. Daca se face o demodulare simpla cu dioda (demodulare cu anvelopa), se observa ca pana la 1,25 MHz ambele BL contribuie la refacerea semnalului detectat, iar mai departe numai una dintre benzi. Se obtine o accentuare a frecventelor video joase. De asemenea se obtin si distorsiuni de cuadratura, care pot fi evitate prin demodulare de produs sincrona si cu defazaj nul, intre semnalul video si purtatoarea de imagine refacuta. Pentru evitarea accentuarii frecventelor joase, caracteristica receptorului se alege cu atenuare progresiva in jurul purtatoarei, ca in figura, avand valoare 1/2 la f pi, respectiv o atenuare de 6 dB. Aceasta caracteristica in jurul f pi se numeste de tip Nyquist, sau cu flanc Nyquist. In receptoarele de televiziune moderne se face o demodulare de produs cu ajutorul unui CI care contine un multiplicator analogic (ex: TDA 440). Aici se inmulteste semnalul asa cum soseste cu purtatoarea extrasa cu ajutorul unui FTB centrat pe 38 MHz. Intrucat nu se introduce nici un defazaj, si demodularea este sincrona, se evita distorsiunile de cuadratura. 3.1.3. Transmisiunea sunetului asociat Sunetul pe un canal. Dupa cum s-a aratat, programul sonor asociat imaginii se transmite in cazul TV comerciale prin modularea MF a unei purtatoare situate la partea superioara a spectrului de imagine. Transmisiunea cu MF, care asigura la locul de receptie un raport s/z mai bun ca in MA, permite ca puterea emitatorului de sunet sa fie mai mica decat audio inalte.a celui de imagine. Ca in orice transmisiune MF, se foloseste accentuarea - dezaccentuarea frecventelor Sunetul pe doua canale (ZWEITON ). Se poate asigura fie transmisiune mono, fie stereo, fie transmisiune simultana in doua limbi. Se asigura compatibilitate cu transmisiune normala de sunet din TV si se transmite un indicativ pentru ca decodorul din receptor sa recunoasca modul de lucru. S-au propus mai multe sisteme, dintre care pentru normele B si G (CCIR) s-a introdus sistemul cu doua purtatoare de sunet (figura 5) situate la 5,5 MHz, respectiv 5,7421875 MHz (diferenta de 2421,875 kHz este a 31-a armonica jumatatii frecventei de linii). Pentru recunostere se introduce la emitator un semnal pilot de 54,6875 kHz (7 x f H /2, care este nemodulat in cazul mono, modulat cu 117,5 Hz (f H /133) pentru stereo si cu 274,1 Hz (f H /57) pentru doua limbi. De la studio la emitator se transmite un cuvant de cod cu doi biti pe linia 16 a semnalului CVBS, care sa indice emitatorului tipula de transmisiune. Semnalul pilot moduleaza doua purtatoare cu semnal de recunostere cu o deviatie de frecventa de +/- 2,5 kHz. Din motive de compatibilitate, in cazul transmisiunii stereo, semnalul mono (M) se obtine prin matriciere la emitator. Pe primul canal se transmite semnalul M = (L+R)/2, in timp ce pe al doilea canal se transmite doar semnalul R, situatie diferita de cazul transmisiunii din radiodifuziunea stereo. Semnalul de sunet poate fi transmis digital cu ajutorul de impulsuri in cod, in timpul impulsurilor de sincronizare linii ale semnalului video analogic, de unde rezultamodulatiei transmisiunea SIS. 3.2. ACOPERIREA TERITORIULUI


14/93

5/14/2018


Cu cat creste frecventa undelor electromagnetice din domeniile FIF, UIF, SIF, propagarea acestora se apropie de conditiile de propagare optica. Zona de serviciu a unui emitator va fi de numai 60 - 70 km. Doar cu antene amplasate pe inaltimi se poate indeparta orizontul. Din straturile superioare a ionosferei nu se mai reflecta prin refractie succesiva nimic la sol. Totusi, prin fenomenul de difuzie troposferica sau ionosferica, se pot stabili unele legaturi.

3.2.2. Antene de emisiede propagare amintite, antenele de emisie vor avea o caracteristica de directivitate care Ca urmare a conditiilor concentreaza energia radianta la suprafata solului. Pentru aceasta se folosesc mai multe etaje de antene dispuse la distanta l/2 pe verticala. In plan orizontal, antenele trebuie sa aiba caracteristica omnidirectionala daca sunt situate in centrul unei zone cvasicirculare care trebuie acoperita, sau caracteristica directiva in functie de zona care trebuie acoperita (in apropierea unei granite, intr-o depresiune, etc.). Tipuri de antene: Se folosesc antene de tip fluture, formate din doua panouri cu dipoli  /2, dispiuse la 90° geometric si alimentate cu defazaj electric de 90°, sau antene cu panouri in . In cazul unei caracteristici omnidirectionale, se amplaseaza patru panouri cu antene in  la cate 90°, pe un pilon, acestea fiind alimentate in faza si cu puteri egale. Daca se schimba unghiurile dintre panouri si raporturile puterilor de alimentare, se poate modifica caracteristica de directivitate. In general, se lucreaza cu polaritate orizontala, polarizarea considerandu-se dupa campul electric E, deci dupa orientarea dipolului. In unele cazuri se foloseste si polarizarea verticala, de exemplu, pentru a evita interferentele intre doua emitatoare care transmit pe canale alaturate. Nu se recomanda polarizarea in cazul oraselor cu multe blocuri inalte, deoarece apar usor reflexii multiple, deci contururi multiple pe imaginea de televiziune. Parametri In antenele de televiziune se defineste un castig in raport cu un dipol elementar, castig exprimat in dB. Acest castig creste cu numarul de etaje ale antenei. Puterea aparent realizata (PAR) este data de produsul dintre puterea emitatorului si castigul antenei. Desi emitatoarele au de regula puteri de 10 - 20 kW, cu antene cu castig ridicat se pot obtine puteri aparente mari, de exemplu PAR = 1 MW. 3.2.2. Emitatoare de televiziune Acestea primesc semnale de VF si AF si trebuie sa le trimita pe canalul de RF alocat, cu modulatiile respective (MA - RBL la imagine si MF la sunet) si cu puterea data. Schemele emitatoarelor sunt in general de doua tipuri: 1) Primul tip foloseste cai separate pentru emitatorul de imagine si cale de sunet, amestecand semnalele pe aceeasi antena, cu ajutorul unei unitati numita diplexer. Pe calea de imagine, modulatia se face la frecventa finala de emisie, la nivel mic sau mediu de putere, dupa care etajele ce urmeaza trebuie sa fie amplificatoare liniare in clasa B. Pe calea de sunet, unde se foloseste MF, se poate merge pana la etajul final cu etaje care lucreaza in clasa C. 2) Al doilea tip foloseste modulatia la o frecventa intermediara pentru ambele cai (de regula aceleasi valori de frecventa intermediara folosite si intr-un receptor de televiziune), dupa care se face translatarea la frecventele de emisie cu ajutorul unui mixer. Filtrarea unei benzi laterale se face la putere mica. 3.2.3. Translatoare, radiorelee, sateliti Pentru acoperirea zonelor care nu sunt vazute de emitatoarele de putere mare, cum sunt depresiunile din regiunile de deal sau cele intramontane, se folosesc translatoare care receptioneaza semnalul emitatoarelor, il convertesc la o frecventa intermediara, si dupa aceea, dupa o noua mixare il transpun pe alta frecventa de emisie pentru ca sa nu se influenteze reciproc partea de receptie cu cea de emisie. Puterea este cuprinsa intre 1 W si 1 kW. Pentru transmisiunea programelor de televiziune de la studiouri la emitatoarele de pe teritoriu se folosesc in general lanturi de radiorelee, care lucreaza in gama undelor decimetrice si centimetrice. Transmiterea semnalelor de VF se face cu MF. De multe ori, sunetul se transmite cu MIC (modulatia impulsurilor in cod, PCM) in timpul S H pentru a nu folosi canale de sunet separate. Aceasta se numeste transmisiune SIS (sunet in sincro). Pentru tarile cu suprafete foarte mari este uneori avantajos sa se foloseasca in locul radioreleelor o retea de comunicatie prin satelit. De la o statie de sol se emite semnalul spreun satelit geostationar, de la care se receptioneaza programul distribuit printr-o serie de statii de sol de receptie, iar apoi, prin emitatoare sau translatoare, se acopera teritoriul. Asa se procedeaza in Algeria, Zair, India, etc. Se poate folosi un satelit geostationar si pentru receptia directa TV. La sol, pentru receptie este suficienta o antena parabolica cu diametrul de 0,8 - 1 m (sau la marginea zonelor: 3 - 3,6 m) Transmisiunea se face cu MF, iar receptia se face in banda VI, in jur de 12 GHz, cu un convertor de la 12 GHz intr-o noua frecventa intermediara de circa 1 GHz, dispus chiar la baza antenei si cu un echipament adecvat de conversie pe frecventa unie canal de televiziune obisnuit si de conversie MF/MA, se realizeaza un adaptor care permite intrarea intrun receptor de programelor televiziune. de televiziune 3.3.obisnuit Receptia 3.3.1. Generalitati


15/93

Receptia programelor de televiziune poate fi:

5/14/2018


1) receptie individuala: a) cu receptoare obisnuite in domeniile FIF, UIF; b) cu adaptor pentru domeniul SIF pentru receptia directa de pe un satelit de televiziune; 2) receptie colectiva: a) cu antena comuna (MATV - master antenna TV), ca in cazul celor folosite la blocurile de locuinte; b) cu antene si sistem de distributie comunitar (CATV - Common Antenna TV). Sistemele CATV se realizeaza prin cablarea unor cartiere, orase sau zone intregi de teritoriu. In mod obisnuit, transmisiunea se face intr-un singur sens de la centrul de televiziune la abonati. S-a introdus si sistemul bidirectional sau interactiv, abonatul putand transmite cereri sau putand beneficia de diverse servicii (telefonie,acces Internet). 3.3.2. Antene de receptie si fideri In cazul transmisiunii prin radiatie, receptia presupune existenta unei antene, a unui cablu de legatura (fider) si a uni receptor de televiziune. Ca antene de receptie se folosesc de obicei antene de tip Yagi, un dipol in  /2 si cu numar variabil de elemente pasive pentru a asigura castigul dorit. Dimensiunile acestor elemente pentru anumiti parametrii sunt in general precalculate si sunt date in literatura de spacialitate. Principalii parametrii electrici ai unei antene de receptie sunt: 1) Castigul G [dB] = 20 lg U A /U0, unde cu UA s-a notat tensiunea furnizata la borna de antena propriu-zisa, iar cu U0 s-a notat tensiunea furnizata de antena etalon (in conditii identice de camp si de adaptare la sarcina). Ca antena etalon se utilizeaza o antena dipol  /2 (dipol deschis sau inchis). Dipolul deschis are distributia de tensiuni si curent din figura. Acest dipol se foloseste rar,iesirea doar asimetrica pentru polarizarea verticala, cu de 75 , stalpul de sustinere trecand prin dipol. Dipolul inchis in  /2 are impedanta la rezonanta de 300 . 2) Directivitatea unei antene exprima proprietatile de selectivitate in spatiu ale antenei respective. Directivitatea se defineste prin trei parametri electrici: -raportul fata - spate (notat si RFS); -caracteristica (sau unghiul) de directivitate pe orizontala; -caracteristica de directivitate pe verticala.RFS reprezinta raportul dintre semnalul indus in antena cand ea este orientata spre emitator si semnalul indus in antena cand este rotita cu 180° (cu spatele spre emitator). Caracteristica de directivitate in plan orizontal, respectiv vertical, se obtine masurand semnalul indus in antena functie de orientarea ei fata de emitator. Unghiul in cadrul caruia marimea semnalului nu scade cu mai mult de 3 dB fata de valoarea maxima se numeste unghiul de deschidere al antenei in planul respectiv. Cele doua unghiuri se noteaza cu aE in planul antenei si cu aH in planul perpendicular (pentru polarizarea intermediara). Antenele de tip Yagi pentru un canal televiziune in FIF sau un grup de 4-6 canale in UIF sunt compuse dintrun element activ (dipol numit si vibrator) si mai multe elemente pasive, care modifica putin lungimea dipolului fata de valoarea  /2 (exista si dipoli cu  sau  /4). Elementel pasive sunt de doua tipuri: - directoare ,montate intre vibrator si emitator ( fata antenei), modificand campul electromagnetic in sensul cresterii intensitatii sale in zona vibratorului ( efectul de lupa); - reflectoare ,montate in spatele vibratorului ecranand antena fata de semnalele (posibil perturbatoare) de pe directia opusa emitatorului (ex: reflexii, semnal de pe un canal alaturat, etc.) Performantele antenelor Yagi sunt in functie de numarul de elemente. Numar de elemente 3 4 5 6 7 8 10 1 1 2 2 7 2 Castig [dB] 5 6 7 8 8,5 9 10,2 1 1 1 1 3 6 Pentru castiguri mari se utilizeaza sisteme din doua sau patru antene. Se prezinta cotele unei antene Yagi cu 5 elemente pentru canalele 7, 8, 10, 11 norma D/K - OIRT. http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

CANAL

lR

lV

16/93

lD1

lD2

lD3

dR

dD1

dD2

dD3

lbucl

7

978

815

695

5/14/2018

724

717

279

125

181

295

535

120 111 107

174 161 155

283 262 252

515 475 455


8 10 11

937 868 837

782 724 698

667 618 595

695 644 620

688 637 614

268 248 239

Performante: G =de 7 dB, = 58°, (ca aH =in80°, RFS4)»puterea 14 dB. se dubleaza, deci tensiunea creste cu 3 dB, dar pentru Pentru un sistem douaa Eantene, figura patru antene tensiunea creste cu 6 dB in conditiile unei sinfazari riguroase a semnnalelor. Conexiunile sunt executate cu cablu bifilar (panglica simetrica) cu Z C = 300 . Lungimile tronsoanelor l 1 = l 2 se prefera sa fie un numar intreg k de l/2. Fiderul (feeder) sau cablul de coborare poate fi cablu coaxial cu Z C = 75 (asimetric) sau cablu bifilar cu ZC = 300  (simetric). Caracteristici:


17/93

5/14/2018


f[MHz] Cablu bifilar uscat Atenuare dB/100m Cablu bifilar ud Atenuare dB /100m Cablu coaxial

5 3

10 4,8

20 7

50 13

700 17

5,5

9,6

22

50

85

6,5

9,5

14

24

29

Atenuarea cablului coaxial este mai mare ca la bifilar, dar nu este influentata de umiditate. Cablul coaxial asigura o protectie buna a semnalului fata de perturbatiile electrice ale mediului. Timpul de viata este de circa 8 ani la cablul coaxial (montat la exterior), fata de circa doi ani la caqblul bifilar. Costul cablului coaxial este de circa 4 ori mai mare ca la cel bifilar. In practica se foloseste doar cablul coaxial, fiind preferat cel cu armatura exterioara (manta) din fire de cupru impletite. Atenuarea reala este mai mare decat cea declarata de fabrica constructoare, datorita neadaptarilor impedantelor caracteristice, care au tolerante in gama 25% ... 300%, in functie si de frecventa. Cablurile mai groase au atenuari mai mici. Toate tronsoanele de cablu mai scurte (ex: antena - amplificator montat langa antena), trebuie sa fie muptipli de l/2. Se pune problema adaptarii si simetrizarii fiderului cu antena si receptorul. Acestea se realizeaza cu bucla de linie coaxiala sau cu un transformator de adaptare si simetrizare. Buclele in  /2 sunt selective si deci folosibile doar pentru un canal de televiziune. Se realizeaza dintr-un tronson de cablu coaxial astfel:

Fig. 3.9

Fig. 3.10

In calculul dimensiunii l trebuie sa se tina seama de lungimea electrica, care este diferita de cea geometrica datorita permitivitatii miezului (de regula polietilena cu r = 2,25), care modifica viteza de propagare. Rezulta un factor de scurtare de 0,66. Pentru micsorarea reflexiilor, in anumite cazuri, da rezultate conectarea unui conductor intre punctele A si M. Atenuarea adaptarii cu bucla este sub 0,5 dB pe canalul respectiv. Practic, solutia este valabila pentru un grup de canale (ca si intreaga antena, de altfel), atenuarea fiind mai mica de 1 dB pentru o gama de frecvente de ordinul a 20 MHz in FIF (2 canale) si 50 - 60 MHz in UIF (5 - 6 canale), spre frecventele inferioare canalului pe care este realizata adaptarea. Transformatoarele de simetrizare pe inel de ferita (pentru FIF) sau in aer (sau cablaj imprimat pentru UIF) se pot folosi intr-o banda foarte larga, cu dezavantajul unei atenuari de circa 1 dB. 3.4. Receptorul de televiziune 3.4.1. Schema bloc a receptorului de televiziune A

150 b

a

A

150 b <=> 75

A’

a

M

150

150 l( /2)

manta

A’

1. 1 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

18/93

b

5/14/2018


Receptorul este de tip superheterodina, care lucreaza in regim de supradina, adica cu frecventa f h a oscilatorului local OL mai mare decat frecventa semnalului f s. Acest receptor are cale comuna pentru imagine si sunet. De la intrarea de antena, se intra in selectorul de canale SEL.FIF-UIF. In selector se face o amplificare de RF si, cu ajutorul unui oscilator local OL si a unui schimbator de frecventa SF, se face translatarea spectrului semnalelor de intrare in frecventa intermediara FI si odata cu aceasta si inversarea lor ca esalonare in frecventa. Purtatoarele de imagine si sunet f pi si f ps, f ps - f pi = 6,5 MHz, dupa translatarea in FI devin f ii si f is, f ii - f is = 6,5 MHz. Dupa selector urmeaza calea de amplificare comuna pentru f ii si f is. Amplificatorul de frecventa intermediara AFI.I+S contine un FTB pentru a realiza caracteristica de tip Nyquist si amplificatorul propriu-zis. Din demodulatorul DEM.I se extrag cele doua semnale: cel de VF si sunetul modulator MF pe 6,5 MHz. Urmeaza amplificatorul de videofrecventa AVF (pentru imagine) si calea de sunet, care contine amplificatorul AFI.S, demodulatorul DEM.S si AAF. Pentru asigurarea sincronizarii, semnalul CVBS se aduce la un separator S din care se extrage semnalul S H+V, iar in circuitele de triere T se separa S H si SV, care comanda cele doua blocuri de baleiaj BH si BV. De regula, se introduce si un circuit de reglaj automat al amplificarii RAA realizat cu un circuit poarta. Tensiunea de la iesirea acestuia comanda amplificarea in AFI si amplificarea ARF din selector. Rolul reglajului este acela de a mentine constanta tensiunea de VF la variatii ale tensiunii de intrare (post apropiat sau departat). Un televizor in culori contine in plus un decodor corespunzator sistemului de TVC, trei AVF care urmeaza dupa dematriciere si care comanda catozii unui cinescop tricrom, precum si partea suplimentara legata de baleiaje pentru corectiile E-V si eventual N-S. 3.4.2. Receptia sunetului Din punct de vedere al receptiei sunetului, receptoarele sunt de trei tipuri: 1 - cu cai complet separate pentru imagine si sunet dupa SF din selector. S-a folosit la inceputurile televiziunii. Asigura o buna separare intre imagine si sunet, dar avea marele dezavantaj ca la variatii ale frecventei OL sunetul rezulta cu distorsiuni sau disparea cu totul, din cauza faptului ca banda totala la AFI.S si DEM.S era de numai 150 - 200 kHz. 2 - receptorul de tip intercarrier (cu cale comuna in FI) - cel mai folosit. Sunetul se extrage ca rezultat al heterodinarii intre semnalele cu f ii si f is distantate la 6.5 MHz. Aceste semnale fiind prezente la demodulator, vor rezulta combinatii de tipul +/- mf ii, +/- nf is, in care m si n sunt numere intregi. Mai departe, din cauza filtrarii, nu pot trece decat trei semnale: a) semnalul de VF demodulat, cuprins intre 50 MHz si 6 MHz, este semnalul util care asigura reproducerea imaginii; b) un semnal avand frecventa de 6,5 MHz, modulat MF cu semnalul de AF de sunet si cu o modulatie suplimentara in amplitudine cu semnalul de imagine. Acestsesemnal este util timp are doar MFpuncte, si trecevariabila numai spre AFIS. Daca ajunge dupa AVF si pe catodul cinescopului, va observa pe atat ecran ca ocatretea fina de ca intensitate si structura dupa semnalul de sunet modulator. Acest inconvenient numit "patrunderea sunetului pe imagine", se poate elimina prin introducerea unui circuit de rejectie acordat pe 6,5 MHz, dispus intre AVF si cinescop. Modulatia MA nedorita (cu componentele de imagine) a semnalului de 6,5 MHz modulat MF cu semnalul de sunet constituie "patrunderea imaginii pe sunet" si se manifesta sub forma de brum. Eliminarea neajunsului se face prin dozarea corecta a amplitudinilor semnalelor f ii si f is, asa cum se va arata in continuare. c) semnalul de AF, rezultat in unele tipuri de receptoare prin demodulare directa MF pe flancul unui circuit acordat, cuprins intre 20 Hz si15 Hz. Acest semnal reprezinta un alt mod de patrundere a sunetului pe imagine si se suprapune peste componentele de JF din spectrul de VF. Se manifesta pe ecran sub forma unor dungi orizontale, variabile ca numar, pozitie si luminanta in ritmul sunetului. Eliminarea se obtine asigurand atenuarea convenabila pentru f is in AFI.I+S. 1. 2 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

19/93

5/14/2018


Pentru a elimina sunetul de pe imagine, atenuarea acestuia in FI ar trebui sa fie cat mai mare, dar pentru a recupera sunetul prin heterodinare, acesta trebuie sa aiba inca amplitudine suficienta. Se va alege un compromis care mai trebuie sa tina seama si de faptul ca imaginea se transmite cu modulatie negativa, ca albul deci este la minimum de purtatoare si ca trebuie pastrat un raport minim intre amplitudinile PI si PS in timpul transmisiunii. Pentru a nu apare patrunderea imaginii pe sunet, nivelul de alb la emisie nu trebuie sa scada sub valoarea de 12%. Daca la varf de modulatie semnalul S H+V corespunde la purtatoare 100%, din cauza atenuarii pe flancul Nyquist in receptor se regaseste la 50%. In cazul nivelului de alb, din 12% se regaseste din acelasi motiv 6%. S-a constatat ca daca sunetul este sub 3%, nu apare patrunderea imaginii pe sunet. In raport cu atenuarea de la frecventele centrale ale curbei, valoarea aceasta reprezinta circa 30 dB. Evaluarea s-a facut in situatia in care puterile de emisie ar fi fost egale. Tinand cont de raportul real al acestora, se poate deduce valoarea exacta a atenuarii corespunzatoare. respecta acest raport din cauza unuipatrunderea acord defectuos, sau pe a unei atenuari incorecte, si se transmit imagini cu multCand alb, nu ca se scene luminoase sau subtitrari, apare imaginii sunet. Deoarece cea mai importanta componenta din spectrul de imagine este cea cu frecventa de 50 Hz (de la S V si BH), efectul se va manifesta sub forma de brum. 3 - receptia cu sunet cvasiparalel elimina neajunsurile primelor doua tipuri de receptoare. Imaginea are o cale complet separata iar sunetul se extrage intr-o a doua cale tot prin heterodinare, dar in alte conditii. Din schema bloc din figura 3.13 se observa o filtrare completa a sunetului pe calea de FI imagine. Pe calea de sunet se aduc insa PI si PS cu amplitudini egale. Se recupereaza PI, care se introduce in amplitudine constanta intr-un demodulator de produs, la iesirea caruia se obtine printr-un filtru de 6,5 MHz doar PS translatata la 6,5 MHz cu MF utila si fara MA parazita. Ulterior se va face demodularea MF.

3.4.3. Selectorul de canale Acesta trebuie sa asigure in FIF si UIF: - adaptarea si simetrizarea in raport cu fiderul; - amplificarea necesara, de regula 30 dB; - atenuarea frecventei intermediare la cel putin -40 dB; - atenuarea frecventei oglinda f 0 = f s + 2f i = f h + f i; - schimbarea de frecventa; - reglajul automat al amplificarii (20 ... 40 dB in functie de schema folosita); - reducerea radiatiei oscilatorului local. Se prezinta o schema bloc de selector FIF - UIF: Se observa ca in UIF, SF (mixerul) din partea de FIF este folosit ca amplificator de FI. In FIF se foloseste schimbarea de frecventa aditiva cu OL separat, iar in UIF - mixerul autooscilant. In FIF se folosesc circuite discrete pentru acord, iar inInUIF Pentru acord se folosesc varicap, pentru comutarile benzilor emitorul) I, II, III seunui folosesc diode (in de comutatie. mod- linii. normal RAA se face reglanddiode tensiunea (sauiarcurentul) in baza (respectiv tranzistor functie de conexiune). Pentru RAA se folosesc si atenuatoare cu diode PIN sau amplificatoare cu tetrode MOS (pe o grila se aplica semnalul de la antena, pe cealalta grila - tensiunea RAA). Tetrodele MOS se folosesc si ca mixere, pe cele doua grile aplicandu-se cele doua semnale de mixat. Ex: TEC.MOS cu doua grile cu canal n initial: BF 960 ... BF 966, 980, 981.


20/93

5/14/2018


3.4.4. Amplificatorul de frecventa intermediara In AFI se realizeaza: - caracteristica Nyquist; - rejectia canalelor adiacente; atenuarea sunetului la valoarea dorita; - partea cea mai mare a amplificarii din receptor (60 - 80 dB); - reglajul automat al amplificarii. Din mai multe motive, valoarea frecventei intermediare s-a ales (in cazul normei noastre) f i = 38 MHz. Se prezinta o caracteristica tipica de AFI:

Dupa variante de schema cu elemente discrete si cu circuite sincrone sau decalate acordate, s-au realizat variante de AFI cu un CI amplificator de banda larga (ex: TDA 440) si un singur bloc la intrarea AFI care asigura forma dorita a caracteristicii AFI, inclusiv rejectiile necesare. Selectivitatea poate fi realizata fie cu un FUS (filtru cu unde acustice de suprafata, SAW = surface acoustical wave), fie cu un filtru trece-banda FTB care contine si circuite de rejectie. FUS este foarte compact si nu necesita nici un reglaj ulterior. Ca montura se prezinta ca si capsula unui cristal de cuart. FTB contine de obicei doua circuite de rejectie ca structuri dublu T (sau T podit) si un circuit combinat serie - derivatie pentru asigurarea atenuarii sunetului.


21/93

5/14/2018


Demodulatorul MA pentru imagine nu mai foloseste demodularea de anvelopa (cu o dioda), ci cea de produs in acelasi CI cu AFI. Acesta contine un multiplicator analogic unde se inmulteste semnalul cu purtatoarea extrasa cu ajutorul unui circuit acordat pe 38 MHz. Detectia fiind sincrona si fara defazaj, se elimina distorsiunea in cuadratura. Circuitul de RAA este realizat tot in CI de FI, sub forma unei porti analogice cu amplitudine. Poarta este deschisa de impulsurile de intoarcere din baleiajul H, astfel ca sa lase sa treaca numai impulsurile S H din intregul semnal CVBS. In aceste conditii, tensiunea de RAA nu depinde de continutul imaginii, care variaza de la scena la scena, ci de purtatoare, deci de campul existent la locul de receptie. Sunt situatii in care in blocul AFI se monteaza si AFIS si demodulatorul de sunet, realizate cu CI (de ex: TBA 120). Nu se mai foloseste solutia cu discriminator de raport cu doua diode. Demodularea se face cu un multiplicator analogic, dar tinand seama ca pe semnalele sunt modulate o transformare a acestora. Pe cele doua ale multiplicatorului se introduc: una - semnalul cu MF siMF, pe trebuie cealaltafacuta un semnal care trece printr-un circuit ca cel dinintrari fig.3.16 (sau printr-un filtru ceramic).

Condensatorul CC introduce un defazaj de  /2, iar circuitul LC derivatie are o caracteristica de faza de tipul  Df 1, rezultand caracteristica globala j = + jd 2 ca in fig 3.17. jd = -arctg2  Q s 2 f 0 Daca banda este restransa in jurul frecventei f 0 = 6,5 MHz, caracteristica 3 este practic liniara si va rezulta o relatie liniara intre faza si frecventa semnalului modulator (respectiv amplitudinea semnalului de AF). In acest caz, Df   j = - 2 Q s 4. La f 0 rezulta ca j = 5, iar demodulatorul se mai numeste demodulator in cuadratura. 2 2 f 0 Multiplicatorul analogic va functiona ca element sensibil la faza. La iesire, dupa filtrare, se va obtine numai componenta lent variabila proportionala cu semnalul de AF. 3.4.5. Amplificatorul de VF In receptoarele de televiziune sarcina AVF este constituita de cinescop, care prezinta pe catod o capacitate de maximum 10 pF. La bornele acestei capacitati trebuie sa se asigure semnale in amplitudine de 40 - 50 V pentru cinescoapele mici si 80 - 100 V pentru cele mari. Pentru astfel de amplitudini, tensiunea de alimentare trebuie sa fie de ordinul 150 - 200 V. Amplificarea este circa 30 - 40 dB. Ca sa se realizeze banda sufucienta de frecventa (cca 5 - 6 MHz), respectiv fronturi bune ale acestor semnale de VF de amplitudine foarte mare, trebuie folosite etaje care sa asigure viteza mare de variatie a semnalelor de iesire, de sute de volti pe ms (SR - slew rate mare). Variantele cele mai simple folosesc etaje de putere in clasa A, cu corectii in circuitul de iesire si cu reactie negativa serie-serie selectiva in emitorul tranzistorului care lucreaza in montaj cu EC. Rezistenta de sarcina trebuie sa fie de valoare redusa, pentru a nu introduce distorsiuni de amplitudine la frecvente inalte (datorita capacitatii de intrare in cinescop in paralel cu R sarcina). Tranzistorul trebuie sa fie de putere, puterea disipata fiind 1 - 10 W in functie de tipul schemei si de marimea cinescopului (ex: BF 459). Varianta aceasta prezinta3007 dezavantajul ridicat sausarcina la TVC. La TVC se folosesc si scheme in clasa A (ex: Telecolor - in montajconsumului BC), dar mai ales la in cinescoapelemari clasa B sau AB (cu activa - ex: Cromatic) In AVF se realizeaza stingerea pe verticala prin blocarea tranzistorului, cu ajutorul impulsurilor B V aduse de exemplu cu o dioda pe rezistenta din emitorul TB. Stingerea pe orizontala de obicei se realizeaza pe grila cinescopului cu impulsuri de la transformatorul de iesire linii. In circuitul de iesire al TB se introduce si circuitul de rejectie LC paralel, acordat pe 6,5 MHz, care asigura eliminarea sunetului aparut in AVF dupa detectie. De asemenea, se poate asigura si limitarea curentului de fascicol, astfel incat sa fie protejate cinescopul si dioda redresoare de FIT. La intrarea etajului final se poate face reglajul amplitudinii semnalului pentru a asigura reglarea contrastului. Reglajul trebuie facut astfel incat nivelul de negru sa nu fie afectat de amplitudinea semnalului de VF. Una dintre metodele cele mai folosite la TVAN este sa se realizeze o punte intre etajul preamplificator si etajul final, iar intr-o diagonala a puntii sa se introduca potentiometrul de reglaj al contrastului. 1. 5 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

22/93

5/14/2018


Doua brate ale puntii sunt formate din VT1 (TS prefinal) cu Rc si R e (de pe Rc se culege semnalul de VF), iar celelalte brate sunt formate din R1, R2 (divizor de tensiune). R 1, R2 se aleg astfel incat potentialul V B = VA pentru negrul din semnalul de VF. In aceste conditii, prin deplasarea cursorului potentiometrului P se schimba numai amplitudinea semnalului de videofrecventa, dar nivelul de negru ramane constant. 3.4.6.Tendinte actuale si de viitor -Introducerea de facilitati suplimentare: telecomenzi cu infrarosu, afisarea de ora, canal, comenzi (ON SCREEN DISPLAY), acord pe imagine, sinteza de frecventa, sistem teletext, toate fiind realizate digital; -Introducerea a ceea ce se numeste imagine in imagine (picture in picture). Pe ecran se decupeaza o portiune mica de imagine in care se afiseaza imaginea corespunzatoare altui program. In momentul in care al doilea program devine interesant, se comutaunor canalul; -Realizarea televizoare plate cu ecrane de 0,9 x 1,2m. -Televiziunea de inalta definitie HDTV, televizoare cu raport de aspect = 16/9 (ecran plat) -Introducerea intrarilor si iesirilor de videofrecventa pentru magnetoscop (VCR) si jocuri TV. Imaginea redata este de calitate mai buna, deoarece se reduc distorsiunile datorita modularii - demodularii necesare daca se foloseste intrarea de radiofrecventa a televizorului (intrarea de antena); -Introducerea intrarilor RGB pentru acces de la calculatoare, de la decodoare de teletext (TTX) si/sau videotext (VTX); -Asocierea cu un adaptor pentru receptia directa de pe satelit; -Digitalizarea partiala a receptoarelor de televiziune. Ex: in figura, intre demodulare si etajele finale prelucrarea semnalelor de audiofrecventa si videofrecventa se face digital, necesitand cele doua convertoare, CAN si CNA. Daca numai sunetul este codat digital, se numeste NICAM;

-Realizarea terminalului inteligent sau a terminalului videointegrat (IVT - Integrated Video Terminal). Receptorul de televiziune devine inteligent fiind asociat cu: magnetoscop, sisteme teletext si videotext, calculator folosit ca instrument de calcul la domiciliu si de conversatie cu un calculator central; -Pentru programele transmise prin satelit sau prin CATV, exista tendinta de a introduce accesul conditionat al telespectatorilor la aceste programe. Accesul conditionat se realizeaza prin codarea (cifrarea) semnalului. Pentru decodare, abonatul care a platit, primeste un decodor. Se construiesc si decodoare care pot fi deblocate cu carte de credit inteligenta (SMART CARD).


23/93

5/14/2018


CAP.4. DISPOZITIVE DE REPRODUCERE A IMAGINILOR 4.1. Tubul cinescop pentru alb-negru Principiul de functionare. Este un tub cu fascicol electronic focalizat si ecran luminiscent asemanator tubului catodic din osciloscoape, dar cu deosebirea ca in cinescop semnalul video moduleaza in intensitate fascicolul electronic, care exploreaza suprafata ecranului. Deviatia fascicolului este efectuata de un sistem de deflexie magnetica, situat in exteriorul tubului. Tuburile cinescop obisnuite, utilizate Constructia. de deflexie mare (90-110º). Elementele constructive sunt in televizoare si monitoare, au ecranul dreptunghiular si unghiul prezentate in figura 4.1. 1- termocatod (catod incalzit de filament); 2- grila de comanda (grila Wehnelt); 3- grila ecran (legata la 6); 4- primul anod (de accelerare); 5- anod de focalizare; 6- al doilea anod; 7- strat conductiv sau vopsea conductoare, depusa pe fata interioara a balonului si legata electric cu un al doilea anod 6 si cu borna exterioara 9 (borna de FIT); 8- luminoforul ecranului; 10bobine de deflexie (B H, BV); 11- fascicol electronic. Electrozii 1, 2 si 3 actioneaza ca o lentila tun electronic electrostatica convergenta, ce formeaza un catod virtual pe fig. 4.1. axul tunului electronic, in imediata apropiere a tip tetroda termocatodului. Electrozii 4, 5 si 6 actioneaza ca o a doua lentila care formeaza in planul ecranului imaginea reala a catodului virtual. Distanta focala a acestei lentile se modifica de obicei prin variatia tensiunii aplicate anodului 5 (grilei) de focalizare G3. Obs: Tuburile actuale nu mai sunt tetroda clasica, caci au grila ecran 3 intre 4 si 5. Uzual, catodul este la U=50 ... 100V, grila de comanda este la un potential negativ de cativa zeci de volti fata de catod (UG1=-30 ... +65V;-55 ...+55V reglaj luminozitate la televizoarele alb-negru), UG2=510V (300V la tuburi cu diagonala mica), UG3=0...510V. Al doilea anod este alimentat la FIT=18kV (11kV la sport, 9kV la diagonala 16 cm). Filtrarea acestei tensiuni redresate monoalternanta este realizata de capacitatea (nF) dintre acvadag (12) si 7. Aceasta capacitate de 2-3 nF la 18kV ramane incarcata cateva minute dupa oprirea televizorului si se recomanda descarcarea ei printr-o rezistenta mica (100). In tubul cinescop pot aparea descarcari accidentale, care induc tensiuni mari in toate conductoarele sau traseele de circuit, si pun in pericol tranzistoarele si C.I. din televizoare. Pentru eclatarea (limitarea) tensiunilor periculoase (peste 1300V vv) se prevad eclatoare (dist=d) calibrate, pe toate piciorusele soclului tubului cinescop. Nu este permisa descarcarea direct la masa a FIT (mai ales in timpul functionarii), marirea distantei la eclatoare (ex: cu surubelnita), sau lungirea ori intreruperea firului de masa cu agrafa al cinescopului. Ca luminofori se folosesc sulfuri, selenuri, silicati, wolframati sau fluoruri ale elementelor din coloana a doua a tabelului lui Mendeleev (Zn, Cd, Mg, etc.). La aceste materiale se adauga pentru activare Ag, Mn, Cu, Cr, s.a. Eficienta ecranului "alb" obisnuit este de 6-12 Cd/W, ea fiind imbunatatita prin "aluminizare", adica prin depunerea unei foite foarte subtiri de Al (0,5-1m) pe suprafata interioara a luminoforului. Caracteristica de modulatie a cinescopului. Ba=f(Uc) reprezinta curba de variatie a stralucirii aparente a ecranului Ba in functie de tensiunea aplicata electrodului de comanda Uc. La tensiuni anodice mari, B a este aproximativ proportionala cu curentul fascicolului electronic if astfel ca practic, caracteristica de modulatie este data sub forma if =f(Uc). Caracteristica de modulatie este functie de electrodul pe care se aplica semnalul de comanda, excitatia (modulatia) pe catod fiind mai avantajoasa decat cea pe grila (fig. 4.2). In determinarea plajei de lucru a reglajului de stralucire se tine seama ca nu trebuie depasita valoarea de 300 A pentru if , in caz contrar fiind puse in pericol redresorul de FIT si luminoforul tubului cinescop. Practic, variatia curentului in limitele 60-120A este suficienta pentru o imagine cu luminozitate normala (30 ... 50 nit). Exista si cinescoape speciale, numite cinescoape de proiectie, cu ajutorul carora se proiecteaza imaginile pe un ecran mare, folosind un sistem optic cu obiective obisnuite sau cu oglinda sferica concava. Aceste cinescoape au dimensiuni mai reduse ale ecranului (6...23cm), dar straluciri foarte mari (10 3...105nit). Asemenea straluciri se asigura cu tensiuni de accelerare intre 25 si 100kV, curenti i f foarte mari, ajungand la o putere specifica a fascicolului de explorare de 0,1...0,3W/cm 2. Functionand intr-un regim electric fortat si in conditii mai grele de temperatura, durata de functionare a cinescoapelor de proiectie nu depaseste cateva sute de ore. (La cinescoapele obisnuite durata de functionare este 5000-10000 ore.) 1. 7 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

24/93

5/14/2018


fig. 4.2.

4.2. Tuburi cinescop tricromatice Aceste tuburi sunt folosite in receptoarele televiziunii color pentru transformarea semnalelor video corespunzatoare culorilor fundamentale (R, G, B) sau a semnalelor diferenta de culoare), in energie luminoasa, capabila sa reproduca imaginile televiziunii color. Tipuri de cinescoape tricromatice. Dupa modul de reconstituire a imaginii se deosebesc cinescoape tricromatice de tip simultan, in care fiecare dintre culorile fundamentale R, G, B este prezenta, in principiu, in fiecare moment (in afara de cazul in care luminanta culorii este nula), si cinescoape de tip secvential, in care numai una dintre cele trei culori R, G, B este redata la un moment dat. In acest caz, viteza de succesiune a culorilor trebuie sa fie suficient de mare pentru ca ochiul sa nu poata discerne culorile separat, astfel incat prin "integrarea" celor trei culori sa se obtina senzatia corespunzatoare imaginii in culorile transmise. Ca exemple de tuburi din prima categorie se pot mentiona: tubul tricromatic cu masca perforata (cu tunurile in -delta sau in linie), tubul cu trei tunuri electronice si cu grila de postfocalizare, tubul trinitron, etc., toate aceste tuburi folosind trei fascicole electronice comandate de semnalele E R, EG, EB. Tuburile cinescop cu actiune secventiala sunt prevazute cu un singur tun electronic, care excita succesiv luminoforii corespunzatori culorilor fundamentale. Se pot da ca exemplu tubul cromatron cu un singur fascicol, cinescopul cu indexare, tubul tip banana etc. 1) Cinescopul tricromatic cu masca perforata (Shadow Mask) a fost realizat de firma RCA in 1950 (varianta in "delta"). Ecranul tubului este un mozaic realizat dintr-un numar foarte mare de granule de luminofori R, G, B (500.000x3), asezate in varfurile unor echilaterale careapropiere se succeda cu regularitate. Fascicolele sunt formate de trei tunuri dispuse in triunghiuri triunghi (tunuri in ). In(triade), imediata ecranului (10-20mm) se aflaelectronice o masca perforata (de cca 0,15mm grosime), cu orificii circulare (=250m), al caror numar este egal cu cel al triadelor (ex:500.000, obtinute prin mijloace foto). Sistemul electrono-optic al tubului este astfel construit incat cele trei fascicole focalizate trec sub un unghi de cca 1º prin orificiile mastii, pentru a cadea apoi pe luminoforii a caror culoare corespunde cu semnalul video aplicat tunului electronic respectiv. Transparenta mastii nu depaseste 15-18%, obtinerea unei straluciri acceptabile necesitand tensiuni de accelerare de 25kV la un curent de fascicol de 1...1,5mA. Puterea ceruta generatoarelor de baleiaj creste si ea de 1,5...3 ori fata de AN, in functie de unghiul de deflexie (90º sau 110º) si de diametrul gatului tubului (36,5 sau 29,1mm). Tuburile in "delta" necesita un numar foarte mare de reglaje in exploatare, pentru o reproducere corespunzatoare a culorilor pe intreaga suprafata a ecranului. De asemenea, aceste tuburi sunt foarte sensibile la campurile magnetice perturbatoare (campul magnetic terestru, etc.), necesitand instalarea unor bobine de demagnetizare si a unor ecrane magnetice speciale. In prezent, aceste tuburi au fost inlocuite de o varianta perfectionata realizata tot de RCA in 1972: tubul cu masca perforata, cu autoconvergenta, cu tunurile asezate "in linie" tip PIL (Precision In-Line). Cei trei luminofori formeaza grupuri efectul de moar) - figura 4.3. de benzi verticale, doua triade alaturate fiind decalate cu jumatate de pas (pentru a micsora

R G B R G B

R G B

fig. 4.3.


25/93

5/14/2018


Masca din tabla de otel 0,1mm este prevazuta cu orificii in forma de fante, cate una pentru triada. Prin asezarea in linie a tunurilor, distorsiunile de trapez ale rastrelor R si B sunt simetrice (rastrul G este lipsit de aceste distorsiuni), iar compensarea lor se asigura prin astigmatismul campului magnetic al bobinelor de deflexie. In acest scop, prin constructie, bobinele de deflexie H introduc mici distorsiuni tip "perna" (fig. 4.4.a), iar bobinele V - distorsiuni tip butoi (fig. 4.4.b), aceste campuri actionand la fel ca o lentila "cilindrica" intr-un sistem optic echivalent (aceasta a dus la denumirea de tub cu autoconvergenta). b) a)

fig. 4.4. Reglajul puritatii culorii se efectueaza simplu, prin deplasarea fascicolului doar pe orizontala, uniformitatea culorilor fundamentale pe intreg ecranul nefiind influentata de variatia campului magnetic terestru (care conduce doar la deplasarea fascicolelor in plan vertical). Este necesar ca axele celor trei fascicole sa fie paralele cu axa tubului (cu o abatere sub +/-0,5º) si perfect simetrice, iar bobinele de deflexie sa fie realizate cu mare precizie, ele fiind fixate rigid pe gatul tubului, imediat dupa reglare de catre fabrica constructoare. Autoconvergenta se poate asigura numai la unghiuri mici de deflexie. La unghiuri mari (110º), sunt necesare masuri speciale pentru a realiza convergenta dinamica la extremitatile rastrului. In acest scop se pot folosi 4 bobine suplimentare, care formeaza o lentila magnetica cu 4 poli. In acest caz convergenta statica, puritatea culorii si simetria rastrului se regleaza cu magneti permanenti inelari asezati pe gatul tubului (formand unitatea multipol). Blindajul magnetic la aceste tuburi se gaseste in interiorul lor, pe peretii balonului de sticla, si este realizat dintr-un material cu proprietati feromagnetice, cu o permeabilitate magnetica initiala mare. Avand o caracteristica de magnetizare dupa o curba de histerezis, blindajul magnetic capata in timp o magnetizare remanenta. Din acest motiv, la fiecare punere in functiune a televizorului, la televizoarele fara telecomanda, tubul cinescop este supus unor cicluri succesive de camp magnetic alternativ descrescator, incepand de la o valoare mai mare (7-11A), pana la 0 (2mA) intr-un timp cat mai scurt. Se folosesc 1-2 bobine de demagnetizare in serie cu 1-2 termistoare cu coeficient pozitiv de temperatura (PTC). Dintre producatorii actuali de astfel de tuburi se remarca RCA-SUA cu sistemul PIL-54 (marcata cu 2 puncte - A) - figura 4.5, gat subtire29mm, Philips-Olanda cu sistemul 20 Ax sau 30 Ax - gat gros - 36,5mm - tunuri coplanare "in-line".

A

Ca urmare a randamentelor diferite ale luminoforilor, pentru obtinerea unei imagini albe, ponderile curentilor celor trei in cadrul curentului total anodic vor fi diferite. acestor se facepentru prin "reglajul alb"fascicole care consta in reglarea amplitudinii semnalelor R, G, B Stabilirea (uzual numai G siponderi, B) pe catozi, obtinereapunctului pe ecrande a imaginii albe. O alta problema care apare este datorata caracteristicilor de comanda ale celor trei tunuri (figura 4.6).

fig. 4.5.

fig. 4.6.

Tensiunile pe cei trei catozi pentru care intensitatile curentilor de fascicol se anuleaza (tensiunile "de taiere") au valori diferite. Pentru o redare corecta a negrului, tunurile trebuie sa se deschida simultan, ceea ce se obtine prin reglarea 1. 9 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

26/93

5/14/2018


tensiunilor de taiere ale curentilor de fascicol pe fiecare tun electronic (reglajul punctului de negru). Daca tuburile de 110º au avantajul unei lungimi mai mici la diagonale mari (67cm), tuburile de 90º au avantajul unui consum de energie mai mic, iar cele moderne pana la 51cm diagonala nu necesita corectia de perna nici pe verticala nici pe orizontala. Din punct de vedere al stralucirii si contrastului se remarca si tuburile BLACK STRIPE tip SSI si RIS ale firmei TOSHIBA si HITACHI (marcat cu 4 puncte - B). La acestea, intre benzile de luminofori, se intercaleaza benzi negre pentru marirea contrastului. 2) Tubul tricromatic trinitron, creat de firma SONY in 1968, este un cinescop cu masca cu trei fascicole a caror focalizare si convergenta sunt asigurate de un singur sistem electrono-optic. Trei tunuri electronice formeaza trei fascicole electronice coplanare, fascicolul G fiind situat in axul tubului. Luminoforii sunt in forma de benzi ce formeaza triada RGB. Masca (grilaare deconfiguratia apertura) consta dintr-o trinitronului din figura 4.7.foita metalica cu cate o fanta pentru fiecare triada. Sistemul electrono-optic al M - Modulator; E - Grila ecran; A – primul anod (electod de focalizare); A2 - al doilea anod; PDI si PDE - placi de deviere (interioare si exterioare); GA - grila de apertura.

fig. 4.7. Dupa ce sunt focalizate cu cele doua lentile (figurate cu linie intrerupta), fascicolele R si B sunt supuse actiunii campurilor dintre placile PDE si PDI, care le asigura convergenta necesara in planul ecranului. Potentialul aplicat placilor PDE este mai mic decat potentialul placilor PDI cu o cantitate U conv (necesar pentru obtinerea convergentei), care are o componenta continua Uconv o=250...350V si o componenta parabolica (cu frecventa f H) ΔUconv=30...60V, ca in figura 4.8. Reglajul convergentei se reduce la ajustarea acestor tensiuni.

fig. 4.8.

Reglajul convergentei la tuburile SONY moderne (1990) se face asemanator ca reglajul focalizarii la tuburile inline , ca in figura 4.9. Istoric: datorita vibratiilor parazite ale mastii (grilei de apertura), initial s-au fabricat doar TV cu diagonala mica. Apoi tehnologia a permis in 1973 diagonala de 45,7cm (unghi 114º), 1976 - 81,7cm iar in prezent 114,3cm. Lungimea fig.de4.9. tunului a fost micsorata la 152mm si unghiul de deflexie marit la 114º. La tuburile black-trinitron, ecranul tubului 1. 10 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

27/93

5/14/2018


reprezinta o portiune din suprafata unui cilindru, ceea ce reprezinta mai multe avantaje fata de cele cu masca perforata, care au ecranul o portiune din suprafata unei sfere. Colturile sunt drepte, fara distorsiuni si nu reflecta lumina ambianta. Ecranul negru este mai usor suportat de ochi, iar contrastul este mai mare. Un tub foarte plat este supertrinitronul, cu tun de tip superbrix. El are diametrul lentilei G4 (L2) marit de la 12,4 la 14,4mm, distanta L1 - L2 marita de la 27mm la 40mm, ceea ce permite fascicole cu 30% mai mici (subtiri). Ecranul folosit este de tip Titanbright Layer, format dintr-un invelis de dungi de carbon peste care se afla un strat de dioxid de titan de 5…10m. Creste eficienta luminozitatii fosforului, rezultand o stralucire cu 10 - 15% mai mare. Stralucirile mari scurteaza viata catodului, de aceea se foloseste un catod din indiu, catod folosit si la tuburile trinitron de 45 inci (114,3cm). Acest tip de catod poate genera un curent de fascicol cu 20% mai mare decat al catodului normal cu oxid, fara a i se reduce viata. Indiul este adaugat la baza catodului cu oxid si ajuta la controlul reactiei intre stratul de oxid si metalul de baza. Avantaje: masca trinitronului are o transparenta de 22-24% asigurand o stralucire a ecranului cu 50% mai mare decat la un tub cu masca perforata. Masca are insa o rezistenta mecanica scazuta, pentru ecrane mari luandu-se masuri speciale, ceea ce mareste mult pretul. Diametrul gatului tubului este mic (29,1mm), iar datorita convergentei bune, se pot fabrica tuburi scurte cu unghiuri de deflexie de 114  sau chiar 120. 3) Tubul tricromatic cu efect penetron are un singur tun si se foloseste la monitoare de control sau la calculatoare, avand unghiul de deflexie mic (cca. 50). 4) Tubul tricromatic cu semnal de indexare este un exemplu de tub cu reproducere secventiala a culorilor. El nu s-a impus, caci desi comutarea culorilor se realizeaza cu circuite complexe, parametrii finali (stralucire, saturatie) sunt modesti.

4.3. Posibilitati de realizare a televizorului "plat" Acesta este un TV redus practic la doua dimensiuni. Au fost incercate urmatoarele metode de refacere a imaginii: - explorarea cu fascicol electronic; - adresarea tip matrice (pe linii si pe coloane); - adresarea individuala. In explorarea cu fascicol electronic (in tub cu vid) s-au incercat 2 variante: 1) tuburi cu sisteme electrono-optice complicate, care asigura "intoarcerea" fascicolului electronic pentru reducerea lungimii tubului; 2) tuburi cu catod plat si in sisteme de comanda pentru a permite trecerea fascicolului spre luminoforii ecranului numai in puncte bine determinate. Ex: ecranul tip DIGISPLAY al firmei NORTHROP CORP. (SUA), cu adresare matriceala. Panourile electroluminiscente - realizate din straturi cu structura granulara (comandate in c.c. sau c.a.) sau tip pelicula (comandate in c.a.), prezinta avantajul pretului. Se pot folosi si ecrane panou cu LED-uri (adresare individuala) sau cu cristale lichide (adresare matriceala). Ultimele prezinta inertie cam mare. Exista dispozitive de afisaj de televiziune cu descarcare in gaze (cu plasma). Pentru ecrane peste un metru patrat se folosesc si sisteme cu laser.

Cap.5. CIRCUITE DE DEFLEXIE 5.1. Introducere Circuitele de deflexie asigura în televiziune energia, forma necesara, periodicitatea corecta (sincrona) a curentilor care comanda sistemele de deflexie pentru analiza sau sinteza imaginii. Circuitele, ca si sistemele de baleiaj carora le sunt destinate, se pot clasifica dupa: 1) forma în care se face baleiajul: - baleiaj liniar; - baleiaj spiral; - baleiaj sinusoidal, etc. 2) locul în care sunt folosite: 1. 11 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

28/93

5/14/2018


- baleiaj pentru cinescop; - baleiaj pentru videocaptor. 3) metoda folosita: - analogica; - digitala. În televiziunea obisnuita (comerciala sau pentru marele public) se foloseste baleiajul analogic, liniar, cu viteza constanta, pentru a se asigura o explorare întretesuta. În alte sisteme, de exemplu camerele cu dispozitive videocaptoare integrate cu cuplaj prin sarcina (CCD), se folosesc baleiaje digitale. În continuare se prezinta sistemele de baleiaj clasice folosite pentru cinescoape, acestea fiind cele mai raspandite.

5.2. Deflexia magnetica Deoarece deflexia electrostatica cere tensiuni foarte mari pentru a desfasura fascicolul electronic pe ecrane de dimensiuni mari si implica marirea lungimii tuburilor, pentru cinescoape, ca si pentru marea majoritate a tuburilor videocaptoare, se foloseste deflexia magnetica. Aceasta se realizeaza cu ajutorul a doua perechi de bobine dispuse unele în jurul celorlalte pe gatul tubului. În practica, bobinele îmbraca si o parte din conul tubului. Cele doua perechi de bobine avand axele perpendiculare, vor produce deflexia dupa cele doua directii, H si V. În campul magnetic, un electron se misca dupa un arc de cerc, iar de la iesirea din campul produs de bobinele de deflexie si pana la ecran, pe tangenta la cerc dusa în punctul de iesire din camp (fig. 5.1). Unghiul  este dat de relatia l I B sin = = e , unde l este lungimea R mv campului bobinelor de deflexie, v este viteza cu care intra electronul în campul magnetic B, M este m masa electronului, R este raza arcului de cerc. Daca se neglijeaja distanta PM, se poate considera ca centrul de deflexie M este Fig. 5.1 dispus la jumatatea bobinelor de deflexie (P). Daca se presupune ecranul sferic amplasat la distanta L de centrul de deflexie M, deviatia totala pe ecran va fi Y s = Lsin. mv 2 Daca se tine seama de egalitatea energiei cinetice cu lucrul mecanic produs de camp asupra electronilor: eU a = , unde 2 Ua este tensiunea de accelerare, se obtine Y s =

e 2m



B

l  L  B  I , unde I este curentul prin bobinele de deflexie.

Ua Se observa ca într-un cinescop, daca nu se iau masuri de prevedere, la cresterea luminozitatii ecranului (deci la cresterea curentului de fascicol, adica la scaderea Ua datorita rezistentei interne a redresorului FIT), se mareste dimensiunea imaginii (bluming-înflorire). Dintre distorsiunile care intervin la deflexie, cele mai importante sunt cele care se datoresc formei ecranului, deoarece acesta nu se face sferic, ci aproape plat. sin Deviatia Y p = L  tg = L 6. Cu cat distanta este mai mare fata de centrul ecranului (în ambele sensuri), liniile 2 - sinsi nu echidistante, ca la ecranul sferic. Aceasta se numeste distorsiune simetrica. de rastru vor fi mai departate între1ele,

Daca se cumuleaza efectele pe cele doua directii si se tine seama ca la colturi unghiurile de deflexie sunt cele mai mari, se va obtine o imagine sub forma de perna ( ), cu linii care nu sunt echidistante si avand o curbura cu atat mai accentuata cu cat unghiul de deflexie este mai mare. Aceasta se numeste distorsiune de perna sau de tangenta . La curentii care variaza liniar cu timpul, se vor obtine deplasari neliniare pe ecran. Pentru evitarea acestor distorsiuni se vor face corectii.

5.3. Cerinte impuse deflexiei Pentru a asigura o deflexie corecta cu un cinescop dat, trebuie sa se asigure energia necesara pe care s-o debiteze circuitele, amper/spirele care sa asigure curenti de forma si valoare convenabila, cu distorsiuni compensate. 1. 12 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

29/93

5/14/2018


Energia necesara Wm depinde de cinescop. Pentru cinescoapele curente, energia este de 0,8 mJ în cazul unei diagonale de 31 cm TV-AN, ajundand la circa 2 mJ pentru cele de 65 cm. În cazul TVC energia ajunge la 4-5 mJ. Puterile necesare pentru deflexie vor fi: - PH = WmH f H = (15...80) VA; - PV = WmV f V = (5...25) 10-2 VA. Acestea sunt puteri reactive. În realitate intereseaza puterile, respectiv energiile care trebuie asigurate de etajele finale ale circuitelor de deflexie în bobine, iar acestea vor depinde de comportamentul bobinelor. Asa cum se va vedea, bobinele se comporta inductiv la f H si rezistiv la f V. Pentru baleiajul orizontal trebuie asigurata o energie: 1 1 2 2 WmH = 2 L M  I HM = 8 L H  I HVV , iar pentru baleiajul vertical trebuie asigurata puterea PV = RVI2Vef = 1...5 W. Pentru televizoarele alb-negru cu tuburi, folosindu-se tensiuni mari la curenti mici, LH = 0,8...1mH. Cu TB de putere, se micsoreaza tensiunea de alimentare, marindu-se curentul rezultand LH = 80...120mH. Valoarea maxima pentru LH este dictata de timpul de întoarcere pe orizontala, tinand cont si de capacitatile parazite L Hmax = 2...5mH. Uzual, la bobinele de deflexie pe orizontala, rezistentele exprimate în  sunt de acelasi ordin de marime cu inductantele exprimate în mH. Pentru bobinele de deflexie pe verticala (de campuri) LV = 1...10mH. Valorile inductantelor depind si de tipul constructiv al bobinelor (sa sau tor) si de modul cum se leaga acestea (serie sau paralel). Tinand seama de frecventele de lucru f H = 15625Hz (TH = 64s) si f V = 50Hz (TV = 20ms), pentru bobinele de linii (deflexia pe orizontala) rezulta tLH = LH / R LH >>TH => comportament aproape pur inductiv (xH >> RH), iar pentru bobinele de deflexie pe verticala => tLV = LV / RLV TV deci un comportament aproape pur rezistiv (xV RV), fara a se putea neglija XV. Daca se foloseste explorarea cu viteza constanta, cele doua campuri uniforme si perpendiculare între ele, trebuie sa varieze liniar cu timpul, ca si curentii care produc aceste campuri.

Deoarece întoarcerile de la dreapta la stanga si de jos în sus nu sunt utile din punct de vedere al analizei sau sintezei imaginii, se folosesc curenti care au forma de dinte de fierastrau. Cunoscand comportamentul bobinelor, forma tensiunilor la borne rezulta ca în figura 5.2. Valorile curentilor depind de tipul bobinelor si de cinescopul folosit, fiind mai mari la bobine toroidale, care sunt de joasa impedanta, si mai reduse la cele de tip sa. Valorile specifice sunt de 2...5Avv, ajungandu-se uneori chiar si la 10 - 12Avv. Corectii :În circuitele de baleiaj trebuie facute corectii care sa elimine: 1) distorsiunile nesimetrice produse de rezistentele de pierderi sau de neliniaritatile circuitelor ; 2) distorsiunile simetrice produse ca urmare a folosirii ecranului plat; 3) distorsiunile de perna care rezulta pana la urma tot din cauza ecranului plat. Corectia distorsiunilor simetrice se poate realiza gasind o forma adecvata a campului, respectiv a curentului de deflexie. Se impune o variatie neliniara a curentului, care va avea forma de 'S' ca în figura 5.3.


30/93

5/14/2018


Forma de 'S' va fi cu atat mai pronuntata cu cat unghiul de deflexie f este mai mare (evident, mai mare pe H decat pe V). Aceasta se numeste corectia în 'S' sau de ecran plat. Pentru corectia formei imaginilor, deci a pernei propriu-zise, se impun corectii suplimentare. Ex: în AN se folosesc magneti care îndreapta marginile rastrului; în TVC nu se folosesc magneti, deoarece ar influenta puritatea culorii, ci se folosesc corectii dinamice, care realizeaza modularea în amplitudine a curentilor de baleiaj pe cele doua directii. Acestea sunt cunoscute sub numele de corectie Est-Vest (pe orizontala) si Nord-Sud (pe verticala).

Un cinescop tricrom cu masca perforata "in line" tip PIL-54 de 110° are distorsiuni de rastru E-V de circa 8% si distorsiuni N-S de circa 1% (care nu se mai corecteaza). Tuburile moderne cu diagonala pana la 51cm si unghi de deflexie de 90°, nu mai necesita corectii.

Fig 5.3

5.4. Constructia bobinelor de deflexie Modul în care sunt distribuite spirele în jurul gatului tubului este foarte important pentru uniformitatea campului rezultat. Forma liniilor de camp da o anumita forma a rastrului si a sectiunii fascicolului. Exista doua mari tipuri de bobinaje: 1) bobinaje pentru rastru dreptunghiular (camp uniform), pentru tuburile care nu necesita corectii sau la care corectiile se fac cu magneti. Ex: bobinajul cosinusoidal: În acest caz legea de distributie a amperspirelor (sau a spirelor, daca I = ct. prin toate spirele) se poate exprima sub forma n = n0cosa, ca în figura4. În figura exista doua perechi de bobine în sectiune. Se observa o simetrie para fata de axa X si una impara fata de origine. Alt exemplu este bobinajul sectionat, daca se dispun spire numai între anumite unghiuri, la sectiuni unice, sau la sectiuni duale (fiecare ramura a bobinei din pereche are doua fascicole de conductoare). 2) bobinaje pentru rastru predistorsionat (camp neuniform). Corectia distorsiunilor de ecran plat se poate face si daca se constuiesc bobine care sa distorsioneze în mod voit rastrul. Daca distorsiunea conduce la o forma de butoi, se poate face compensarea distorsiunii de perna introduse de ecranul plat. Cu bobine adecvate se pot face astfel de predistorsionari si pentru a compensa distorsiunea de convergenta în cazul celor trei fascicole din cinescoapele tricrome. Tipuri constructive de bobine În general se construiesc doua tipuri de bobine: - bobine în forma de sa (ca în fig 5.5.) -figbobine 5.6.) în forma de tor, sau toroidale (ca în Bobinele se pot combina de regula în 3 moduri: 1) sa-sa (pentru linii-respectiv campuri);- la TVC Philips (W<) 2) sa-tor (sa pentru linii, tor pentru campuri);- cele mai uzuale la TVAN si TVC 3) tor-tor (W>) În prima situatie se pune uneori un ecran exterior - dintr-o ferita, care sa constituie un ecran magnetic ce izoleaza din si spre exterior. Cand se foloseste a doua varianta, bobinele de campuri bobinate pe un tor de ferita, sunt montate la

Fig 5.5

Fig 5.6

exterior. În ultimul caz, ambele bobine se bobineaza pe acelasi tor.

Pentru TVAN se folosesc de regula sa pentru linii dispuse pe gatul tubului si toroidale pentru campuri dispuse la exterior (în figura urmatoare se prezinta jumatate din înfasurarile necesare la tub). Se foloseste bobinajul cosinusoidal, iar pentru îndreptarea marginilor pernei se pun niste mici magneti suplimentari: Pentru centrare se folosesc inele magnetice. Distorsiunile simetrice se corecteaza actionand asupra formei curentilor de baleiaj. Ordinul de masura al curentilor este IHvv =2-4 Avv si IVvv =1-2 Avv. În cazul TVC, la cinescoapele moderne s-a cautat sa se rezolve problema autoconvergentei. Ex: cinescoape cu tuburi coplanare (in-line de tip 20 AX sau 30 AX, cu gatul gros - 36,5 mm) sau de precizie (PIL - normal sau PIL - 54 - cu gat subtire 29 mm). Se utilizeaza magneti permanenti montati în exteriorul gatului sau la modelele noi în interior, care sa asigure convergenta statica, iar bobinele de deflexie sunt astfel construite încat sa se asigure si convergenta dinamica. Bobinele sunt realizate cu un bobinaj de precizie (cu ajutorul calculatorului) cu distributie variabila, astfel încat sa apara un camp 1. 14 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

31/93

5/14/2018


predistorsionat în forma de perna pentru H si în forma de butoi pentru V. Chiar dupa asigurarea autoconvergentei, raman unele erori care trebuiesc corectate pe cele doua directii. Astfel corectia divergentei pe verticala a liniilor orizontale se realizeaza cu o distorsiune în bobine, echivalenta cu un camp tetrapolar (camp cu orientare 0/90°). Corectia divergentei pe orizontala a liniilor verticale se realizeaza folosind bobinaje suplimentare alimentate de la BV, obtinandu-se un camp tetrapolar cu orientare 45°/45° în sectiune. La tuburile PIL bobinele toroidale de precizie tip PST (precision static toroid) se fixeaza din fabrica pe gatul tubului, constituind cu tubul un ansamblu integrat ITC (integrated tube components). La 30 AXN-S, bobinele sa-sasisunt Bobinaexterne sa de liniicinescoapele asigura si corectia necesitand cate intersanjabile. un magnet pe partile orizontale ale bobinelor. La TVC moderne se urmareste îmbunatatirea conturantei imaginii prin modularea în viteza a curentului de baleiaj orizontal cu derivata semnalului de luminanta. Fig 5.7 Pentru aceasta, modulatorul respectiv debiteaza pe doua bobine auxiliare SVM (Scan Velocity Modulation = modulatia vitezei baleiajului). Ele sunt realizate sub forma imprimata, montate în serie, avand o inductanta de cativa mH si dispuse pe suprafata interioara a bobinelor de deflexie.

Valorile caracteristice pentru deflexia TVC actuale sunt: IHvv = 5 Avv în cazul bobinei H de tip sa ( LH = 1,5 mH, RH = 1,3  ) si IVvv = 2 Avv la bobina V de tip sa ( L V = 10 mH, RV = 6 ), respectiv circa 1Avv la cele V toroidale, de obicei conectate în serie ( LV = 26 mH, RV = 10  ).

5.5. Baleiajul orizontal (BH) 5.5.1. Generalitati Blocul de baleiaj pe orizontala asigura deplasarea fasciculului pe orizontala (pe linii), de la stanga la dreapta pe timpul cursei directe TdH si de la dreapta la stanga pe timpul cursei inverse sau de întoarcere T iH, în mod periodic, cu perioada T H = TdH + TiH = 52s + 12s = 64s pentru standardul nostru.

Se da schema bloc generala a partii de baleiaj pe orizontala pentru un cinescop in figura 5.8. Oscilatorul este sincronizat cu impulsurile SH sosite de la emisie. Asa cum se va vedea, din energia existenta în bobinele de baleiaj pe orizontala, se poate recupera o parte, care poate fi folosita printre altele si la realizarea unor surse de alimentare auxiliare. Curentul prin bobine va trebui sa fie de forma liniar-variabila cu timpul (ddf). Tensiunea la bornele bobinelor va fi data de di derivata curentului U H = L H dtH 7. Aceasta va fi constanta în cazul de fata. Prin urmare, daca se aplica pe bobina o tensiune constanta comutata periodic de etajul final care va lucra ca un comutator, se va obtine curentul necesar de forma ddf.


32/93

5/14/2018


5.5.2 Principiul de functionare al etajului final de baleiaj pe orizontala

Fig 5.9 Schema electronica simplificata a etajului final de baleiaj pe orizontala (fig 5.9) se compune din comutatorul K cu conductie bidirectionala, capacitatea de întoarcere C (ce include si capacitatea parazita a bobinelor Cp), care, împreuna cu inductanta LH a bobinei de deflexie, determina durata cursei inverse, rezistenta RH echivalenta pierderilor din circuit si sursa E de tensiune continua.Comutatorul K consta din TB de comutatie, VT si dioda rapida antiparalel VD (în loc de TB se poate folosi si un tiristor rapid). Pentru simplitate nu se tine cont, pentru început, de RH (presupunem RH=0). In aceste conditii capacitatea C nu influenteaza asupra variatiei curentului Ih pe durata cursei directe. Prin aplicarea la momentul t0 a unui impuls pozitiv pe baza lui TB (fig. 10), acesta este adus în stare de conductie la saturatie (VD fiind blocata) si, ca urmare, la bornele bobinei de deflexie se aplica o tensiune constanta, adica uH = E, care determina o crestere a curentului prin bobina dupa o lege liniara: i H (t ) 

1 LH

t1

U

t2

H

dt



E LH

t

Acest curent, notat cu iH+, curge de la +E prin bobina si TB pe durata jumatati cursei directe (t 0 - t1), atingand valoarea E TdH  maxima: I HM = . Prin urmare, deviatia fasciculului de explorare pe durata t 0 - t1 (sau t3 - t4), se realizeaza pe seama LH 2 energiei furnizate etajului de catre sursa E. La momentul t 1, prin aplicarea unui impuls negativ pe baza TB, are loc blocarea acestuia si ca urmare, înceteaza variatia a curentului. baza energiei magnetice înmagazinate în bobina, care de fapt energia necesara deflexiei, Wmliniara = (1/2) LHIHM2, ia Pe nastere în circuitul derivatie LHC, o oscilatie libera cureprezinta perioada

T0  2 L H  C Circuitul derivatie este lasat sa oscileze numai o semiperioada, necesara pentru a se asigura întoarcerea fasciculului de explorare pe seama energiei existente în bobina. Prin urmare, prima semiperioada a oscilatiei libere de curent iHi = IHM cos(0t), pe durata careia curentul prin bobina variaza de la valoarea +I HM la -IHM, poate fi folosita pentru întoarcerea fasciculului de explorare cu conditia ca perioada oscilatiei libere T 0 = 2TiH. C se determina din conditia obtinerii unei anumite durate a cursei inverse TiH   L H  C <12s. (C include si Cp a bobinelor) Pe durata primei semiperioade a oscilatiei libere de curent (t 1 - t2), dioda VD este blocata de UHi + E. UHi este tensiunea care di apare la bornele circuitului oscilant derivatie pe durata cursei inverse, fiind de forma U Hi  L H Hi  U Hi ma x sin(0 t ) . dt Cunoasterea UHimax este importanta pentru a putea alege TB, dioda si C din punct de vedere al tensiunii maxime de lucru. Pentru 2 determinarea se 2au în vedere relatiile anterioare, sau urmatorul bilant energetic: Wm = (1/2) Lei HIHM = We =( 1/2) CUHImax

E TdH   TdH  LH = E , care functie de TiH, este de 7..9 ori mai mare I HM =  0 L H IHM = LH C 2 T iH T iH LH 2 decat E, atingand valori de circa 1KV. Tensiunea de alimentare E a etajului final este functie de tubul cinescop folosit si de bobinele de deflexie alese, adica de energia necesara deflexiei. E=30...200V. In cazul normei OIRT, pt E = 120V, TdH = 52s, TiH = 12s, de unde rezulta   52 120 = 816,8V UHimax = 2  12

Rezulta U Himax =


33/93

5/14/2018


Uzual TiH < 12s; daca TiH = 10s rezulta UHimax = 1017,8V; daca TiH = 11s rezulta UiHmax = 908V. Trebuie observat ca prin întreruperea condensatorului C ramane doar Cp paralel cu bobinele LH de unde rezulta cresterea lui uiHmax, determinand strapungerea TB sau VD. La înlocuirea dispozitivului strapuns trebuie determinata cauza ce a dus la distrugerea lui (C, etc). Aparitia la bornele circuitului oscilant a celei de-a doua semiperioade a oscilatiei libere (reprezentata cu linie întrerupta în fig 5.10), aduce dioda în stare de conductie, asigurand astfel suntarea circuitului oscilant de catre sursa E si comanda începerii cursei directe. Ca urmare, pe de-o parte, se amortizeaza oscilatiile nedorite de la începutul cursei directe si, pe de alta parte, se aplica din nou la bornele bobinei de deflexie tensiunea E, care determina o crestere liniara a curentului iH de la -IHM la val 0. Acest curent, notat cu iH-, curge prin dioda si bobina spre sursa E, asigurand ca energia magnetica înmagazinata de bobinele de deflexie pe durata jumatati cursei directe (t0-t1), sa fie restituita sursei E, pe durata jumatati cursei din ciclul urmator (t2-t3). Procesul se numeste recuperare paralela a energiei, iar dioda poarta numele de dioda de recuperare paralela si de amortizare. Prin aplicarea la momentul t3, a unui impuls pe baza TB, acesta este adus în starea de conductie la saturatie, iar dioda este blocata. Functionarea se repeta ca la momentul t0. T 1  2  TiH Ti  0 ; T0  H 2 f 0  1 2 0  2  f 0    L H  C T0 Ti H

Fig 5.10

5.5.3. Etaje finale reale de baleiaj pe orizontala. Schema electrica reala a etajului final se caracterizeaza prin Rh diferit de 0. In R H întra rezistenta ohmica a bobinei de deflexie, rezistenta TB saturat si a diodei deschise, rezistenta interna a sursei E, rezistenta de pierderi a C, pierderea de putere în miezul de ferita, precum si pierderile de putere datorate consumului surselor auxiliare obtinute de la baleiaj pe orizontala. Intrucat energia magnetica disponibila are valori mari, ea se foloseste si pentru obtinerea tensiunii foarte înalte (FIT), a celorlalte tensiuni necesare pe electrozii cinescopului (accelerare, focalizare, filament), precum si pentru diverse etaje: BV, amplificator AF, VF, etc. Prezenta acestor pierderi de putere determina ca energia recuperata sa fie mai mica decat energia absorbita de la sursa de alimentare. Cu alte cuvinte, pentru a acoperi pierderile de putere din circuit, etajul final trebuie sa absoarba în mod suplimentar 1. 17 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

34/93

5/14/2018


aceasta putere cand TB se afla în stare de conductie, deci durata t 3t4 este mai mare decat durata t2t3, (fig.10), ceea ce este echivalent cu prezenta unei componente de curent continuu (Icc absorbit de la E) în i H . Prezenta lui Rh diferit de 0, conduce la o lege de variatie exponentiala pentru curent, adica:

  L 1  e iH (t) = R H  E

t H / R H

  . In  

aceasta situatie apar distorsiuni nesimetrice deoarece la sfarsitul cursei directe, viteza de variatie a i H scade, deci scade viteza de explorare. Obiectele aflate în partea dreapta a imaginii TV apar comprimate. Pentru eliminarea acestor distorsiuni (pe langa faptul catrebuie circuitele de baleiaj se realizeaza pierderi minime) prevadCresterea elementesedeobtine corectie a liniaritatii peaplicata orizontala. Pentru corectie crescuta valoarea curentuluicuspre sfarsitul curseisedirecte. marind tensiunea pe bobina pe timpul cursei directe în mod liniar crescator cu timpul, cu o valoare convenabila. Aceasta se poate realiza: 1) direct, prin adaugarea unei componente de tensiune TLV (liniar variabila); 2) indirect, prin introducerea în serie cu bobina L H a unei bobine de corectie Lcor. Bobina de corectie are un miez de ferita saturabil prin polarizare cu un magnet permanent. Inductanta bobinei scade, la cresterea curentului datorita cresterii gradului de saturare al miezului de ferita. Daca la bornele LH + L cor se aplica E = const, la bornele L H apare o tensiune liniar crescatoare. Corectia distorsiunilor simetrice aparute ca urmare a folosirii ecranului plat, se realizeaza folosind curent în forma de 'S'. Pentru aceasta se introduce în serie cu bobina L H un condensator Cs, care formeaza un circuit serie avand frecventa de rezonanta de 2,5-3 ori mai mica decat f H. Curentul va avea forma unei portiuni de sinusoida care asigura corectia necesara. La un etaj final real, comutatorul bidirectional se poate realiza cu: 1) TB avand (în paralel) o dioda antiparalel (ex: BU406 + 6DRR4P); 2) TB cu dioda antiparalel în aceeasi capsula (ex: BU407D); 3) cvasisimetric, ca BU205, BU208 (jonctiunea baza-colector se comporta ca dioda cu conductie directa pe prima parte a cursei directe);

4)tiristor cu dioda antiparalel, separate sau montate în aceeasi capsula. La noi în tara cele mai frecvente sunt variantele 2 si 3. BU407D comuta tensiuni reduse (200-400v) si curenti mari (4-6 Avv); BU205 (1000-1200v) si curenti mici (1-2 Avv), fiind realizate în tehnologie tripla difuzie. Ca exemplu se prezintacomuta schematensiuni de la unmari TV stationar (cu CI): Pentru ca prin bobina de deflexie BDH sa nu treaca componenta continua Icc absorbita de la sursa E, care ar determina o deplasare permanenta spre dreapta a fasciculului de explorare, alimentarea în curent continuu a BDH se face prin bobina L 1 care este mult mai mare decat LH (L1 » 10LH), iar separarea în curent continuu a etajului final se face prin Cs. Cs mai are înca 2 roluri: 1) se comporta ca un rezervor de energie, care se încarca pe prima parte a lui TdH(t2-t3;fig 5.10), recuperand energia si se descarca pe a doua parte, cedand energie; 2) asigura corectia în 'S' a curentului pentru eliminarea distorsiunii de ecran plat. Cs nu înfluenteaza cursa inversa, caci Cs >> C1. L1 fiind din punct de vedere al componentei alternative în paralel cu BDH, nu influenteaza LH caci L1 = 10*LH. Pe de 1. 18 Fig 5.11 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

35/93

5/14/2018


alta parte L1 mai mare implica faptul ca E sunteaza neglijabil circuitul oscilant. L1 constitue de fapt si primarul unui transformator (de linii, de înalta tensiune), folosit si pentru alte alimentari. Uzual în loc de VT2 si VD1 se foloseste un tranzistor cvasisimetric BU205. Aceste tranzistoare au timpul de stocare ts = 1..2s si timpul de cadere tc = 0,2-1s. Pentru a reduce puterea de comutatie pe care aceste TB trebuie sa o suporte la începutul cursei inverse, cand tensiunea creste rapid, trebuie realizata o scadere rapida a curentului de colector. Se poate obtine un tc < 1ms daca ts se prelungeste pana la circa 10s. In acest scop se foloseste LB din baza VT2, care asigura o prelungire a timpului în care jonctiunea BE 2 se mentine deschisa, dupa aplicarea impulsului negativ de tensiune din secundarul Td. Pentru a asigura conditii de lucru mai usoare tranzistorului VT2, etajul prefinal lucreaza în contratimp cu etajul final (ON-OFF), respectiv cand primul este în conductie la saturatie, cel de-al doilea este blocat, si invers. Astfel, cand VT1 e saturat, reflecta în secundarul transformatorului o rezistenta foarte mica, adica circuitul BG2 este aproape scurtcircuit (T2 fiind blocat). Regimul de lucru al VT2 nu este la curent de baza constant (EC), ci apropiat de curent de emitor constant (BC), VT2 putand suporta UCEs = 1500V > UCE0 = 700V (750V). Grupul RC din primarul Td elimina supratensiunile care apar la comutare (varfurile desenate cu linie întrerupta). Pentru corectia distorsiunilor nesimetrice se foloseste Lcor cu miez de ferita si magnet permanent cilindric, cu posibilitatea de modificare a pozitiei axei N-S fata de bobina. Reglarea dimensiunilor rastrului pe orizontala presupune posibilitatea reglarii amplitudinii I HM de deflexie. In acest scop s-a introdus Ldim. O modificare a dimensiunilor rezulta si prin modificarea tensiunii E. Rezistorul RA are rolul de a amortiza oscilatiile parazite care pot sa apara la intrarea în conductie a diodei, adica la începutul cursei directe. Aceste oscilatii pot lua nastere în oricare din bobine, dar cel mai frecvent apar în Lcor. Efectul pe ecran este o perdea de dungi verticale, în partea stanga a ecranului, cu luminozitate alternanta ( efect de

perdea). Recuperarea serie In unele cazuri se foloseste o tensiune de alimentare redusa, de ex la TV portabile alimentate la reteaua de bord auto (12V DC). Tensiunea necesara pe cursa directa a baleiajului pe orizontala la cinescoape obisnuite (31 cm) si la valori uzuale ale inductantelor si curentilor, este de circa 25V. Ca sa se obtina 25V din 12V se poate folosi o schema cu recuperare serie (fig.12).Acesta este un montaj cunoscut, folosit mult în schemele cu tuburi electronice. La pornire cand VD s conduce, Cb apare în paralel pe înfasurare. Ca urmare Cr se încarca la o n tensiune U CR = U B ac = (2...3)U B , care este n ab noua sursa de la care functioneaza montajul. Pe a doua parte a cursei directe, Cr apare conectat în paralel pe transformatorul (VT1 conductie), iarPrin pe prima parte apareT1între b sifiind c (VDînS în conductie). bobina Lh va circula un curent liniar variabil cu corectia în 'S' prin Cs. Ca final linii se foloseste pentoda PL500 dioda de recuperare serie VDs se utlizeaza PY88, iar Cr = 47nF/1300V nu se conecteaza la masa.

OBS: Acest montaj nu se foloseste ca atare în cazul TB care, spre deosebire de tuburi, lucreaza la curenti mari, care trec prin capacitati. Ar rezulta Cr si Cb scumpe, deoarece ar trebui sa aiba rezistenta de pierderi foarte mici. El se utilizeaza însa asociat cu recuperarea derivatie, ca montaj cu recuperare serie-paralel (mixta). O varianta este cea din fig.13, care functioneaza ca etaj cu recuperare si convertor de tensiune cu transfer direct Fig 5.13 de energie de la sursa U B la Cr pe timpul cursei directe TdH, cat dioda VDs conduce. Astfel se asigura marirea tensiunii de alimentare de la UB = 10,8V la UR = 25V la TV SPORT. 5.6. Sursele de tensiune obtinute de la baleiajul pe orizontala Pentru alimentarea TV, s-ar obtine cel mai bun randament global, daca aproape intregul aparat s-ar alimenta de la BH, care este cel mai mare consumator de energie si dispune la sfarsitul cursei directe de o energie mare acumulata in bobinele de deflexie. De la BH se pot obtine tensiunile FIT de focalizare, de alimentare pentru AVF, AAF, BV, filamentele TK, etc. 1. 19 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

36/93

5/14/2018


Redresorul FIT. Asigura tensiunea de alimentare a anodului de accelerare al cinescopului. Ex: 9 kV pentru diagonala 16 cm, 11 kV - pentru 31 cm (Sport).

Fig 5.14

In TVAN se foloseste un transformator ridicator (ex: T1 – fig 5.11), si un redresor monoalternanta cu o dioda de inalta tensiune. Sunt redresate doar impulsurile pe timpul intoarcerii. Curentul de fascicol este mic: cca. 250 A. Pentru filtrare se foloseste chiar capacitatea cinescopului (depunerea de acvadag din interiorul conului este lagata la anod, iar cea din exterior la masa). Redresorului FIT trebuie sa aiba R interna cat mai mica, astfel incat la variatia luminozitatii, deci a curentului de fascicol, dimensiunile imaginii sa ramana constante. In TVAN R interna necesara  4M, ceea ce se poate asigura facandu-se un acord al secundarului pe armonica a treia (se poate demonstra ca valoarea optima este 478). (vezi fig 5.14) L22 este inductanta de scapari + cea+aun bobinajului pentru armonica a treia. C reprezinta capacitatile parazite C montat suplimentar intre doua tensiuni ale transformatorului. Astfel se asigura conditii mai usoare pentru TB final linii (U mai mica), marirea tensiunii FIT, deci un transformator mai economic. Marirea unghiului de conductie al diodei FIT duce la scaderea R interne, a redresorului FIT. In TVC curentii de fascicol ajung la 1 (chiar 2 mA la tuburi cinescop vechi), fiind necesara o rezistenta interna de 1,5 - 2,5 M . Se folosesc scheme de reglaj automat al dimensiunilor imaginii (ex: telecolor), rezistente bleeder pe FIT, precum si triploare de tensiune (cu diode si condensatoare inglobate intr-un material izolator si neinflamabil). Aceste multiplicatoare de tensiune se pot folosi si la TVAN (in special TV rusesti). Desi schema este de triplor de tensiune sinusoidala, din cauza impulsurilor de intoarcere cu factor de umplere p = 18%, rezulta uc = 2,14 ui, deci dublor de tensiune in impulsuri. (vezi fig 5.15)

Fig 5.15 Fig 5.16

Pentru TVC se mai adauga 2D si 2C, rezultand o schema de cvintuplor de tensiune sinusoidala, rezultand uc=3,28 ui, rezulta triplor de tensiune in impulsuri.La Telecolor rezulta R interna = 2,4 M, realizandu-se acordul pe armonica a saptea. Un transformator de linii perfectionat este cel cu secundarul sectionat si intercalat cu diode SPLIT (line output transformer). Acordul se face pe armonica a noua, R interna = 1,6 M. Scade volumul si greutatea redresorului FIT. Scade capacitatea parazita reflectata in primar cu 80%. (vezi fig 5.16) Fiecare secundar redreseaza prin dioda si capacitatea parazita Cp iar tensiunile de ie_ire se insumeaza. Diodele sunt inglobate in sticla si sunt introduse intre infasurari. Pentru alte tensiuni obtinute de la BH se respecta regulile: 1) Pentru consumatorii la tensiuni mari = 200 ... 500 V si I < 1mA se redreseaza impulsurile de pe timpul intoarcerilor; 1. 20 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

37/93

5/14/2018


2) Pentru consumatorii la tensiuni mici = 25 ... 30 V (150 V pentru AVF) si I = zeci mA se redreseaza tensiunea de pe cursa directa.

5.7. Baleiajul vertical (BV) Etajele finale de BV sunt de tipurile amplificatoarelor de AF: -etaje cu TB in clasa A, B, AB, cu sarcina activa, etc; -etaje cu TB sau tiristoare in comutatie; -C.I. amplificatoare audio de uz general (TDA 2030); -C.I. TB finalemodulate in clasa Bin(TDA -C.I. specializate in clasa D cucuimpulsuri pozitie1170); (TDA 2600). Astfel se reduce puterea disipata de la 20 ... 30W (TVC) la circa 8W. Corectia de neliniaritate si corectia in "S" se asigura prin introducerea de componente parabolice si de gradul 3. Durata intoarcerii verticale, nu trebuie sa depeseasca 1 ms. Exista doua metode pentru a scurta durata Tiv pentru tensiune de alimentare mica: 1)marirea tensiunii de alimentare pe timpul Tiv cu ajutorul unui grup VD||C in colectorul tranzistorului final (pentru schema cu 2 TB in clasa B); 2)dublarea tensiunii de alimentare pe timpul Tiv prin incarcarea unui condensator la Ualim pe timpil Tdv si descarcarea lui in serie cu Ualim pe timpul Tiv. Pentru oscilatoarele BV este necesar ca perioada libera de oscilatie To > TV.

5.8. Sincronizarea baleiajelor Circuitele de BH si BV trebuie sa functioneze sincron si sinfazic cu semnalele de sincronizare. Ca oscilatoare aservite pentru BH se utilizeaza scheme cu TB sau cu C.I. (TBA 950, A 225D, etc). Sincronizarea baleiajului orizontal se face indirect, cu ajutorul unui circuit de tip PLL. Ca la orice circuit PLL, si in TV se defineste o banda de urmarire (mentinere) si una de prindere (captura), care au valorile de 1...3kHz, respectiv 0,3...1,6 kHz, depinzand de clasa TV. Banda de urmarire se refera la capacitatea unui circuit PLL care s-a prins deja, de a urmari variatiile de frecventa ale semnalului de intrare, iar banda de captura la capacitatea de a se prinde pe o frecventa data. In conditiile de sincronism si in prezenta perturbatiilor, este de dorit ca circuitul sa fie cat mai lent posibiul, deoarece in acest caz impulsurile parazite nu vor reusi sa scoata circuitul din sincronism. In aceste conditii, daca se pierde sincronismul, de exemplu din cauza unor perturbatii foarte puternice sau de lunga durata, circuitul va restabili sincronismul destul de greu. Apar deci cerinte contrarii: - este nevoie de un timp de raspuns mare, pentru ca perturbatiile sa influenteze cat mai putin circuitul; - convine un timp de raspuns mic, astfel incat odata sincronismul pierdut sa poata fi refacut cat mai repede. Aceasta problema este rezolvata in sincroprocesoarele integrate prin prezenta unui bloc de comutare a plajei de sincronizare. De exemplu, la TBA 970, in conditii de sincronism, se comanda o valoare mare pentru timpul de raspuns, adica o capacitate totala C4 + C9 mare. In starea de nesincronism se comanda deconectarea lui C9 prin deblocarea lui T1 (figura 5.17). Sincronizarea baleiajului vertical se face de obicei direct, introducand impulsurile Sv (printr-o dioda) pe baza unui tranzistor bipolar al CBA din oscilatorul vertical. Cum acesta functioneaza cu T 0 mai mare decat Tv, Sv il deblocheaza mai devreme, facandu-l sa oscileze pe f v. In schemele noi (ex: TDA 8303 A), se foloseste un divizor cu 625 de la 2f H, rezultand f V (ca intr-un sincrogenerator.)

TBA 950

comp.faza

VT1

osc.lin

2K comutator faza Fig 5.17

9

4

13

+

C4=.1F

C =10 F

10nF


38/93

5/14/2018


CAP.6. SISTEME DE TELEVIZIUNE COLOR 6.1. NOTIUNI GENERALE 6.1.1. CONDITII IMPUSE UNUI SISTEM DE TELEVIZIUNE COLOR Televiziunea color pentru marele public a trebuit sa se dezvolte pe infrastructura existenta in cadrul retelei de televiziune alb-negru. Din acest motiv, sistemele de televiziune color trebuie sa corespunda cerintelor impuse de televiziunea alb-negru. In televiziunea alb-negru se transmite un singur semnal, cel de luminanta. In televiziunea color insa, trebuie sa se transmita 3 semnale pentru cele 3 culori primare. Modul in care se alege si mai ales cum se transmit aceste semnale trebuie sa asigure ceea ce se numeste compatibilitate. Compatibilitatea directa este posibilitatea de a receptiona fara perturbatii suparatoare, pe un televizor alb-negru, programele transmise in culori. Perturbatiile sunt date in acest caz de transmisiunea informatiilor suplimentare de culoare si se manifesta pe ecranele alb-negru sub forma unei retele fine de puncte cunoscute sub numele de vizibilitatea subpurtatoarei. De aici rezulta: 1) Semnalele de televiziune color si cele de televiziune alb-negru trebuie sa aiba aceeasi largime de banda deoarece se folosesc aceleasi emitatoare si receptoare. 2) In cazul televiziunii color compatibile va trebui sa existe un semnal de luminanta care sa fie acelasi cu cel care s-ar obtine daca imaginea transmisa ar fi captata cu o camera alb-negru. 3) Semnalele care poarta celelalte informatii referitoare la crominanta (nuanta si saturatie) nu trebuie sa afecteze valoarea luminantei. Compatibilitatea inversa reprezinta posibilitatea ca un televizor color sa poata reproduce in alb-negru, fara nici un reglaj suplimentar, emisiuni transmise in alb-negru fara alterarea definitiei sau treptelor de contrast. Pe langa acestea, sistemul trebuie sa mai asigure: - O transmisiune fidela a nuantelor si saturatiei culorilor atat pe suprafete mari cat si la treceri (fie pe H, fie pe V). - Sensibilitate redusa la diafotie, fie intre informatiile de culoare, fie intre acestea si luminanta. - Sensibilitate redusa la zgomote si perturbatii in general. - Sensibilitate redusa la distorsiunile obisnuite si in special la cele de castig de faza diferentiala introduse in lantul de transmisie. - Efectuarea mixajelor in mod simplu. - Inregistrarea fara complicatii a semnalelor pe banda magnetica. Tinand seama de aceste criterii s-au elaborat cateva sisteme de televiziune color compatibile: 1) NTSC (National Television System Comitee -U.S.A.- 1953) 2) SECAM (Sequentiel a Memoire -Franta-1958-Henry de France) 3) PAL (Phase Alternation Line -R.F.G.-1962-Walter Bruch) 4) FAM (Frequency and Amplitude Modulation) si LIR (Line Referance ) folosit doar pentru inregistrari pe banda magnetica. 5) SECAM 4, care este o perfectionare a sistemului ART (Amplitude Reference Transmission), insa nu este in uz. Cel mai raspandit sistem necompatibil de televiziune color, este sistemul secvential la frecventa campurilor -1940-CBS (Columbia Broadcasting System). 6.1.2. CARACTERISTICI COMUNE ALE SISTEMELOR COMPATIBILE DE TELEVIZIUNE COLOR

Cele 3 sisteme compatibile NTSC, PAL, SECAM se aseamana mult intre ele. Micile diferente principiale au dus la diferente esentiale de realizare.

a) Principiul captarii In general captarea se face cu o camera cu 3 tuburi videocaptoare folosind oglinzi sau prisme si filtre. La iesire se obtin semnalele primare ER, E G, E B, corectate cu un factor  care tine cont de neliniaritatea tuburilor videocaptoare. Filtrele pe cele 3 cai si amplificatoarele se aleg si se regleaza astfel ca la captarea unei imagini alb-negru sa se obtina 3 semnale egale ER=EG =EB si in cazul albului amplitudinea acestora sa fie 1V vv. 1. 22 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

39/93

5/14/2018


b) Principiul redarii La redare se pot folosi: - Un cinescop tricrom cu masca sau grila avand 3 fascicule - Un cinescop tricrom cu in singur tun cu comutare secventiala - Trei cinescoape alb-negru avand filtre RGB si cu oglinzi pentru suprapunere pe un ecran de proiectie (este posibila si proiectarea directa, fara oglinzi). -Trei dispozitive de proiectie care proiecteaza imaginile pe un ecran tot prin suprapunere. Pentru fiecare fascicul (din acelasi tub sau din tuburi diferite) se foloseste ca semnal de comanda unul din cele 3 semnale primare refacute la receptie. Imaginea rezultata se obtine pe baza amestecului aditiv (prin suprapunerea pe ecranul de proiectie sau prin alaturarea punctelor pe ecranul cinescopului tricrom). Astfel se creaza ochiului senzatia imaginii in culori.

c) Principiul transmisiunii semnalelor de televiziune color In banda de baza (videofrecventa, VF), transmisiunea se asigura prin semnalul video complex de televiziune color (CVBS); acesta contine in principal semnalul de crominanta si semnalul de luminanta. Semnalul de crominanta este obtinut prin modulatie din semnalele de culoare. Semnalul de luminanta EY trebuie sa asigure compatibilitatea. El va trebui sa tina seama de caracteristica de sensibilitate spectrala a ochiului. Deoarece in fata unui ecran in culori ochiul face ponderarea luminantei in functie de lungimea de unda a radiatiilor, iar in fata unui ecran alb-negru nu poate face acest lucru, ponderarea trebuie realizata inainte de transmisiune. Semnalul de luminanta se alege ca o combinatie a celor 3 semnale primare: E Y = a  E R + b  E G + c  E B unde coeficientii respectivi respecta relatia: a+b+c=1. Daca se alege ca alb de referinta albul de tip "c" (x =0,31, y =0,316, z =0,374) iar culorile primare R=610nm, G=535nm,

B=470nm, rezulta valorile coeficientilor: a=0,3, b=0,59, c=0,11, deci E Y = 0,30  E R + 0,59  E G + 0,11  E B . In cazul in care se transmit imagini alb-negru, avem: EY = ER = EG = EB, la alb sunt 1V vv. Semnalele de culoare trebuie sa fie in numar de doua pentru ca la redare, impreuna cu semnalul de luminanta, sa conduca prin operatii liniare (matricieri), la obtinerea celor 3 semnale primare care comanda fasciculele cinescoapelor. Semnalele de culoare se aleg astfel incat: - In combinatie cu EY sa poata conduce la obtinerea semnalelor E R, EG, EB. - Sa se anuleze pentru imaginile acromatice, pentru ca la receptia unei emisiuni alb-negru pe un televizor color, partea din schema pentru culoare sa fie blocata. - Sa se respecte principiul stralucirii constante, adica sa nu contribuie deloc la luminanta, aceasta fiind data doar de semnalul EY. Din aceste motive se transmit semnale diferente de culoare (sau semnale proportionale cu acestea): E R - E Y = 0,70  E R - 0,59  E G - 0,11  E B R G E Bobserva - E Y =ca-0,30 - 0,59 nu + 0,89  Ediferenta  Etrebuie  E B obtinandu-se din primele doua: Se cealalta transmisa, 0,30 0,11 EG - EY = (E R - E Y ) (E B - E Y ) 0,59 0,59 Pentru transmisiuni alb-negru, diferentele de culoare se anuleaza. Deasemenea se poate arata ca diferentele de culoare nu contribuie la luminanta. Tinand cont de particularitatile ochiului, banda acestor semnale se poate reduce la 1-1,5Mhz.

f sp=(2n+1)

E

nf H

(n+1)f H

f

Fig. 6.1

Spectrul semnalului EY ca si cel al diferentelor de culoare sunt spectre discrete, cu concentrari de energie in jurul frecventelor care sunt multipli intregi ai f H, respectiv multipli pari ai f H /2. Intreteserea spectrelor Pentru a efectua transmisia in VF a semnalului de televiziune color in aceeasi latime de banda ca in alb-negru, semnalele diferenta de culoare trebuie intercalate in zonele cu energie minima din spectrul semnalului EY. Se va face o translatie a tuturor componentelor spectrale ale semnalelor diferenta de culoare cu f H /2 printr-o modulatie in jurul unei purtatoare (care in cazul de fata se numeste subpurtatoare f sp), situata undeva la frecvente mai inalte in spectrul semnalului 1. 23 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

40/93

5/14/2018


EY, astfel ca sa incapa benzile laterale rezultate prin modulatie, pana la limita superioara a benzii necesare pentru E Y. Daca se alege pentru subpurtatoare o frecventa egala cu un multiplu impar al f H /2, adica f sp=(2n+1)f H /2, limitele spectrale ale semnalului de crominanta se vor situa la jumatatea intervalelor intre componentele spectrale de luminanta. Aceasta asigura o intretesere, o intercalare a spectrelor semnalelor de luminanta si crominanta . Subpurtatoarea va fi modulata de semnalele diferenta de culoare. Se face o modulatie dubla in cuadratura (MAQ) in cazul sistemelor NTSC si PAL, sau o modulatie simpla in frecventa (MF) in cazul sistemului SECAM, MAQ se obtine din insumarea a 2 semnale modulate MA-PS (purtatoare suprimata) (in cazul de fata a semnalelor diferenta de culoare). Prin insumare rezulta un semnal EC numit semnal de crominanta, modulat simultan in amplitudine si faza: E C  (E B  E Y ) sin SP  t  (E R  E Y ) cos SP  t , sau punand in evidenta modulul si faza:

EC = EC

EC

 sinSP  t   C  , in care:

= (E R  E Y ) + (E B  E Y ) ; 2

2

c

= arctg

ER - EY EB - EY

j Fazorul reprezentativ al semnalului MAQ este: F = F  e C . EC poarta informatia referitoare la nuanta (prin C) si la saturatia culorii (prin | E C | ). Semnalul CVBS (Composite Video Blanking Synchronizing Signal) Semnalul complex obtinut, daca are si semnale auxiliare se noteaza CVBS, adica contine componente de culoare (EC), video (EY), blancare adica stingere (BH+V) si sincronizare (SH+V) (In romaneste SVCC (semnal video complex color)). Asa cum se va vedea, se mai introduce un semnal de sincronizare a culorii (E SC) sau (SC), numit burst. Acesta se introduce (cu unele particularizari care tin de sistem) pe palierul posterior al semalului B H. Semnalul CVBS se exprima sub forma E M

H+V, B H+V, si E SC. Procedeul prin care s-a realizat translatarea spectrelor, intercalarea = EY+ES+ECde , inculoare care prin ES obtinut s-a notatinSfinal semnalelor si s-a CVBS se numeste codare, iar blocul care efectueaza aceste operatii se numeste codor. Pentru a ramane cu o idee generala asupra formei semnalului CVBS, s-a facut o reprezentare in figura 2. S-a considerat cazul unei transmisiuni a semnalului de crominanta cu MAQ. S-a ales un semnal corespunzator unei mire standard de bare color dispuse in ordinea descrescatoare a luminantelor, avand luminanta maxima 100% si saturatia 100%. Valorile pentru crominanta si luminanta (amplitudine si faza) s-au calculat cu formulele anterioare. Reprezentarea s-a facut atat pentru VF cat si pentru RF, pentru cazul unui semnal care ar constitui anvelopa inferioara de modulatie la modulatie negativa (negrul la maxim de purtatoare). Astfel se observa depasirile la varf de modulatie (sincro) si la fund de modulatie (alb) in cazul televiziunii color (fig 6.2). Se va arata in subcapitolul urmator cum se evita supramodulatia care apare. In RF, transmisiunea se face ca si in televiziunea alb-negru. Prin urmare, semnalul CVBS moduleaza conform standardului o purtatoare RF, careia i se asociaza si sunetul. La redare, dupa demodulare, daca a fost vorba de o transmisiune color in RF se face decodarea intr-un decodor, ca sa se obtina din nou semnalele primare. Decodorul contine demodulatoare de produs, cand codarea s-a facut cu MAQ, sau demodulatoare de frecventa, cand codarea s-a facut in MF


41/93

5/14/2018


Fig. 6.2

6.2. SISTEMUL NTSC 1953 - SUA - Firma HAZELTINE, CHARLES HIRSCH. In prezent America de Nord, America de Sud, Japonia, etc.

6.2.1. PRINCIPIUL SISTEMULUI NTSC Principiul este cel din subcapitolul anterior. Semnalul de luminanta E Y are expresia din subcapitolul anterior. Apar insa o serie de particularitati datorite in primul rand latimii de banda reduse a canalului de televiziune din SUA (4,5 MHz intre purtatoarele de imagine si sunet). Astfel limita superioara a benzii de video se situeaza la circa 4,2 MHz. Ca urmare, daca s-ar transmite semnalele de diferenta de culoare cu banda de 1...1,2 MHz, ar trebui aleasa subpurtatoarea la circa 3 MHz si banda laterala inferioara ar ajunge pana la circa 2 MHz unde componentele semnalului EY sunt importante si zonele libere intre componentele spectrale sunt foarte reduse. De aceea, pornind de la particularitatile ochiului s-au gasit alte semnale carora li se poate reduce banda mai mult. Semnalele de culoare se aleg tinand seama de faptul ca ochiul nu distinge la fel de bine detaliile in culori dupa orice directie din diagrama colorimetrica (ex: micsorand detalii colorate fine portocalii si verzi, cele verzi au fost vazute la gri inchis de o anumita dimensiune in jos). Astfel s-au ales doua culori fictive I si Q, la care corespund doua axe: axa I, numita axa de mare definitie, fiindca ochiul distinge mai bine culorile, si axa Q, numita axa de definitie redusa pentru ca ochiul distinge mai slab variatiile de culoare. Semnalele corespunzatoare E I si EQ nu vor trebui sa aiba benzi egale, ci EI se va transmite cu banda larga, de circa 1,2 MHz, iar EQ cu banda ingusta, de circa 0,6 MHz. Semnalele de culoare EI si EQ se pot exprima in raport cu vechile axe R - Y si B - Y:

EI=0,74(ER - EY) - 0,27(EB - EY) = 0,6ER - 0,28EG - 0,32EB E =0,48(E - E ) + 0,41(E - E ) = 0,21E - 0,52E + 0,31E

R cu ajutorul Y B Y fiind combinatii R G ale semnalelor B si Qse pot obtine unor matrici, liniare primare. Caracteristica sistemului NTSC este faptul ca, subpurtatoarea de crominanta (Esp = Esp0cosspt), unde f sp este frecventa subpurtatoarei, este modulata simultan in amplitudine cu doua informatii diferite, date de semnalele E I si E Q, dupa care se suprima subpurtatoarea. In procesul de modulare apar doua subpurtatoare, avand aceeasi amplitudine si frecventa si un decalaj de faza de 90°. Acest tip de modulatie se numeste in cuadratura si principiul are schema bloc din figura 6.3.

Fig. 6.3

Semnalul de crominanta EC = EQ sin spt + E I cos spt. Punand in evidenta modulul si faza EC = EC  sin(sp t + c) EC

=

2

2

EQ + E I si C = arctg

EI

EQ EC poarta informatia referitoare la nuanta (prin C) si la saturatia culorii (prin modulul lui EC).

6.2.2. CRITERII DE ALEGERE A SUBPURTATOAREI DE CROMINANTA Se impun mai multe conditii: 1. 25 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

42/93

5/14/2018


Prima ar fi cea referitoare la benzile de frecventa ale semnalelor E Y, respectiv EI si EQ. E Y are banda destul de redusa, de 4,2 - 4,5 MHz, iar celelalte doua au E I = 1,2 MHz, respectiv E Q = 0,6 MHz. E I nu se va putea transmite in ambele benzi laterale, deoarece s-ar ajunge cu componentele sale de modulatie la frecvente prea joase, acolo unde EY are componente importante. EI se va transmite cu rest de banda laterala (RBL) cu banda inferioara intreaga si cea superioara partial atenuata, putand astfel plasa subpurtatoarea la frecvente mai inalte. EQ se va transmite cu ambele benzi si atunci conditia ce rezulta este f sp + f maxQ = f sp + (0,2..0,3)f sp = 4,5 MHz, deci f sp = (3,45..3,75)MHz. Din capitolul 6.1.2. a rezultat f sp = (2n+1)f H /2. Se realizeaza astfel nu numai intreteserea spectrelor, dar se obtine si cea mai redusa vizibilitate a subpurtatoarei pe ecranul unui televizor alb-negru (comparativ cu PAL si SECAM). Intradevar, daca subpurtatoarea s-ar fi ales egala cu un multiplu par de f H /2: f sp = 2n f H /2, aceasta s-ar fi vazut pe ecran sub forma unor bare verticale albe Aceasta si negreardeactiona grosime foarte mica, deoarece duratalinie linieidinarcamp fi aparut numar par de semiperioade de subpurtatoare. asupra luminantei la fel pepeoricare si pe un liniile de acelasi rang din campurile sau cadrele succesive. Alegand f sp = (2n+1)f H /2, pe o linie (ex.linia 1) apare un numar impar de semiperioade , pe linia urmatoare (linia 2), ca si pe linia de acelasi rang din cadrul urmator (linia 526, un cadru avand 525 linii in NTSC), acestea vor fi in antifaza. Se obtine o structura ca de tabla de sah, intr-o miscare lenta de sus in jos. Structura aceasta e mai putin suparatoare decat cea sub forma de bare. Decalajul de f H /2 se numeste offset de jumatate de linie. Pentru a reduce vizibilitatea structurii parazite care apare datorita interferentei, in raport cu purtatoarea de imagine f pi si cu purtatoarea sunetului asociat f ps, frecventa batailor posibile intre aceste frecvente trebuie sa fie tot un multiplu impar de f H /2: f ps - (f pi + f sp) = (2n’+1) f H /2, in care n’ este un numar intreg oarecare. Calculand ecartul dintre cele doua purtatoare f pi - f ps = f sp - (2n’+1) f H /2 =(2n+1)f H /2 - (2n’+1)f H/2 = (n+n’+1)f H (deci multiplu intreg de f H)=4,5MHz. Datorita divizoarelor simple folosite cand s-a elaborat NTSC, s-a ales 2n+1 = 455, de unde rezulta f sp = 455 f H /2 pentru standardul SUA. Pentru ca n’ sa fie intreg s-a ales cea mai apropiata frecventa f H de cea din televiziunea alb-negru (f H = z V = 525 60/2 = 15750, T H = 1/f H), adica f H = 15734 Hz. Pentru f V rezulta ca f V = 2 f H /525 = 59,94 Hz fata de valoarea de f la /2 alb-negru de 60 Hz, deci un usor nesincronism al imaginii cu frecventa retelei de alimentare, f sp = 3,579545...MHz 3,58 MHz, obligatoriu oscilator stabilizat cu cuart. La emisie f H si f V se obtin prin divizari succesive de la f sp.

6.2.3. SEMNALUL COMPLEX CVBS - NTSC. BURSTUL . In subcapitolul 6.1.2. s-a observat ca pentru culorile galben, turcoaz si verde apare o supramodulare a purtatoarei, deci distorsiuni ale semnalului de televiziune. De asemenea, pentru culorile rosu si albastru aparea o suprasarcina a emitatorului. Din studii statistice s-a constatat ca daca la o imagine sub forma de mira de bare colorate cu luminanta maxima 100% se admite o depasire de maxim 33% fata de alb, respectiv de negru, atunci in conditiile transmiterii unor imagini obisnuite nu va aparea supramodulatie. Limitand amplitudinea semnalelor video de crominanta la 1,33 pentru culorile galben si turcoaz, respectiv 0,33 pentru rosu si albastru vor rezulta noile semnale diferenta de culoare ponderate ca fiind (ER - EY)/1,14 si (EB - EY)/2,03. Se pot reface calculele si rezulta o figura cu toate amplitudinile mai mici fata de cea de la capitolula 6.1.2. cu deloc o supramodulatie de maximum 33%. Pentru nu avea supramodulatie se lucreaza cu mire color cu luminanta si saturatia de 75%. Aceasta corespunde situatiei culorilor din natura. Pentru culori viu saturate o sa apara totusi o supramodulatie de circa 10%. Pentru semnalele EI si E Q se poate obtine in mod automat o ponderare daca se da axelor I si Q ale semnalelor un avans de 33° fata de axele de coordonate ale semnalelor modulate cu ER - EY, respectiv EB - EY. Semnalul CVBS - NTSC va fi de forma EM = E Y+EC+ES = E Y+EQsin( spt+33°)+ EI cos(spt+33°)+ES, unde s-a notat cu E S semnalele de sincronizare SH+V, blocare (stingere) BH+V si Esc (sau SC), semnalul de sincronizare a culorii (burst). In continuare sa vedem necesitatea burstului. La folosirea unor oscilatii cu purtatoarea suprimata demodulatorul trebuie sa primeasca o informatie (burstul) pentru a reface purtatoarea (in cazul de fata subpurtatoarea) cu faza si frecventa corecta ca sa poata avea loc o demodulare sincrona in demodulatorul de produs folosit. Burstul este sinusoidal cu frecventa f sp., dar defazat cu 180°, pentru a atenua vizibilitatea subpurtatoarei de culoare pe ecranul tubului cinescop. Durata semnalului este cuprinsa intre 2,23ms si 3,07ms, avand 8 - 11 oscilatii complete (standard 10), din care cauza i se mai spune semnal "salve " sau "salva". si este amplasat pe frontul Amplitudinea varf la de varf a burstului practic cu aegalizarile impulsului sincronizare posterior al impulsului stingere linii. Ineste timpul 9H categala dureaza si Sde nu se transmite. V, burstul

6.2.4. CODORUL NTSC


43/93

5/14/2018


Fig. 6.4 Codorul NTSC

In schema bloc se observa corectoarele de  care tin cont de neliniaritatile tuburilor videocaptoare. Dupa ce au fost create cu ajutorul unei matrici, semnalele E I si EQ vor avea banda limitata de FTJ. Liniile de intarziere sunt introduse pentru a compensa intarzierile introduse de filtre, astfel ca la iesire semnalele sa fie din nou in faza .Pentru MAQ subpurtatoarea a fost defazata cu 33°. Burstul se formeaza cu un impuls adecvat F numit si burst key (BK), care lipseste pe durata 9H, fiind eliminat cu o poarta.

6.2.5. DECODORUL NTSC


44/93

5/14/2018


Fig. 6.5 FTB separa semnalul de crominanta din jurul subpurtatoarei (si odata cu acesta si unele componente de luminanta din banda respectiva care ar provoca diafotia luminanta - crominanta). O linie de intarziere tY introdusa pe calea de luminanta compenseaza intarzierea suferita pe calea de culoare. Burstul este extras cu o poarta P comandata cu F avand frecventa f H pentru a asigura aservirea oscilatorului local pe f sp. Demodulatoarele de produs primesc subpurtatoarea regenerata sincrona si sinfazica, pentru a asigura demodularea pe cele doua cai, I si Q. Daca cinescopul este comandat pe grile, este suficienta prima matrice, deoarece spatiul grile-catod comun face a doua

dematriciere cu EY pe catod si semnalele diferenta de culoare pe grile. Daca cinescopul este comandat pe catozi este necesara si a doua matrice pentru obtinerea semnalelor primare.

6.3. SISTEMUL PAL PAL (Phase Alternative Line) a aparut in 1962 - TELEFUNKEN RFG - Walter Brunch, pentru a corecta neajunsul major al NTSC: o mare sensibilitate la distorsiunile de faza si in special de faza diferentiala, care introduc distorsiuni importante de culoare (virarea nuantei culorilor). Semnalele de baza din PAL sunt similare cu cele din NTSC. Astfel semnalul de luminanta E Y difera doar prin banda alocata, respectiv 5,2 MHz in cazul standardelor B,G (CCIR) si 6,2 MHz pentru D,K (OIRT). Semnalele diferenta de culoare au aceleasi valori ponderate si se noteaza cu Eu = (E B - E Y)/2,03 = 0,493 (EB - E Y) si EV = (ER - EY)/1,14 = 0,877 (ER - EY). Pentru semnalele diferenta de culoare benzile sunt de 1,2 MHz.

6.3.1. PRINCIPIUL CORECTIEI DE FAZA Tinand seama de aparitia liniei de intarziere in sistemul SECAM ca memorie pe durata unei linii de televiziune (64s), W.Brunch a avut ideea de a transmite unul dintre semnalele ponderate de diferenta de culoare cu faza alternata cu frecventa f H /2, respectiv cu +90° si -90°, pe doua linii succesive de televiziune. Chiar denumirea sistemului provine de la aceasta operatie: faza (P) componentei EV alterneaza (A) ca semn de la o linie (L) la alta. Pentru ilustrarea principiului se considera reprezentarea grafica a lui E C in diagrama fazorilor Eu, EV pentru doua linii consecutive n si n+1, in figura 6.6a.


45/93

5/14/2018


Fig. 6.6b

Fig. 6.6a

EV schimba faza de la o linie la alta. Pe linia n apare, dupa modularea MAQ, fazorul notat cu E C(n)(C) iar pe linia n+1 EC(n+1)(-C). Aceasta-i situatia fara eroare de faza diferentiala (fig 6.6a); E C  E V sin( sp t )  E U cos( sp t ) sau E C  E C sin(sp t   c ) in care 2

2

E v + E u si C = arctg

Ev

Eu Fazorii de pe cele doua linii succesive au expresiile: EC

=

j

 j

F  E C  e c , F*  E C  e c Se presupune o eroare de faza diferentiala  (introdusa de exemplu, undeva in lantul de televiziune din cauza ca semnalul de crominanta se suprapune pe valori diferite ale semnalului de luminanta). Ca urmare se va obtine pentru linia n, ca si pentru n+1, un decalaj de acelasi sens (EC(n)(C+), EC(n+1)(-C+ ).(fig.6.6b) Daca la decodorul PAL pe linia n+1 se face o noua inversare de faza a semnalului EV (n+1) cu 180° si se face o sumare intre acesta si semnalul de pe linia n, E V (n) intarziat cu durata unei linii (t H), se observa ca se va obtine un fazor E C(n+1)()cos( ), care are faza corecta, corespunzatoare nuantei culorii reale, dar o amplitudine mai redusa, daca sumatorul are un factor 1/2. Eroarea este data de diferenta cuprinsa intre coarda si arcul de cerc. Aceasta introduce o desaturare a culorii. Cum ochiul accepta distorsiuni mari de saturatie, se poate corecta o eroare de faza de pana la =40° (factorul de desaturare cos  = 0,76).

6.3.2. CRITERII DE ALEGERE A SUBPURTATOAREI DE CROMINANTA Sunt aceleasi criterii ca la NTSC. Daca s-ar folosi offset de f H /2 ca la NTSC, componentele spectrale ale semnalului Eu (care are faza constanta = 0°), ar fi amplasate la multipli impari ai frecventei f H /2 si atat intreteserea cat si reducerea vizibilitatii subpurtatoarei ar fi asigurata. Cat priveste EV, care schimba faza cu 180° de la linie la linie cu frecventa f H /2, componentele spectrale ar fi amplasate la multipli pari ai f H /2, deci ar coincide cu componentele spectrale ale semnalului de luminanta. Structura data de vizibilitatea subpurtatoarei pe un ecran alb-negru ar fi compusa dintr-o structura de tabla de sah (data de Eu) peste care se suprapune o structura sub forma de bare verticale (data de E V), care ar fi foarte suparatoare. Ca sa se asigure cea mai redusa vizibilitate a subpurtatoarei, pentru PAL se alege o subpurtatoare cu un offset de sfert de linie, dupa f relatia: f SP = (284 - 1 )f H + v . De la televiziunea alb-negru f V = 50Hz, f V = 2f H /z, de unde rezulta ca f H = zf V /2 = 4 2 15625 Hz, f sp este aproximativ a 567-a armonica a f H /2, valoare destul de ridicata fata de NTSC, deoarece si latimea canalului de televiziune este mai mare in Europa fata de SUA.

 

4 f sp f H =

f V 



2 

1135

 

; f SP =  284 -

1 4

+

f H 625  1

=

1135 + 4 4  625

f H


46/93

5/14/2018


Aceasta relatie foloseste pentru obtinerea lui f H prin divizarea lui f sp.Pentru normele B,G,H,I, f sp = 4,43361875 MHz +/- 1 Hz sau +/- 5Hz, functie de norma. Valoarea aproximativa se noteaza cu 4,43MHz. Structura data de vizibilitatea subpurtatoarei pe un ecran alb-negru este mai complicata, pentru f sp = (284 - 1/4)f H, fiind un fel de tabla de sah cu patratele inegale, ceva mai suparatoare decat in cazul NTSC. Se mai poate obtine o ameliorare a vizibilitatii daca se da structurii si o deplasare aditionale laterala de la un camp la altul. Aceasta se realizeaza adaugand f V /2 la expresia f sp. In acest caz rastrul de interferenta dat de diafotia dintre componentele de luminanta si crominanta pe calea de culoare este minim si stabil pe ecran, iar rastrul perturbator dat de vizibilitatea subpurtatoarei pe ecranul alb-negru se misca lent pe verticala. Acest rastru perturbator se formeaza secvential pe durata a 8 campuri, avand deci o frecventa de 1135 + 4 repetitie de 50/8 = 6,25Hz TH = TSP .Se observa ca numai 4  625 dupa un interval de timp corespunzator la 4x625 linii, deci dupa 4 cadre, respectiv 8 campuri, se obtine un numar intreg de perioade de subpurtatoare, dupa care se revine la aceeasi faza. Succesiunea punctelor de interferenta este aratata in figura, urmarindu-se miscarea unui punct negru de interferenta pe durata mai multor campuri succesive. La sistemul NTSC frecventa rastrului perturbator este 60Hz/4 campuri = Fig. 6.7 15 Hz. 6.3.3. SEMNALUL COMPLEX CVBS - PAL. BURSTUL.

La fel ca la NTSC EM = EY+EC+ES, pentru imagini cu luminanta si saturatie de 75% nu apare supramodulatie, unde ES = SH+V+BH+V+SC. Semnalul de sincronizare de culoare S C (burst), ca si la NTSC, este necesar pentru sincronizarea si sinfazarea oscilatorului din decodor. Burstul are frecventa subpurtatoarei de crominanta si este compusa din 10 +/- 1 oscilatii complete (durata totala fiind cuprinsa intre 2,03 si 2,48 s). Amplitudinea burstului este egala cu jumatate din amplitudunea impulsurilor SH. Defazajul burstului se socoteste fata de axa Eu (care are aceasi faza cu a subpurtatoarei de crominanta), si se transmite cu faza schimbata de la o linie la alta. timpul E V este 135° (SucIn ) sau candliniilor EV estecand negativ, fazapozitiv, este deatunci -135°faza (sau burstului +225°)(Seste VC). Precizia necesara pentru faza burstului este de +/-1°. Burstul se formeaza introducand pe fiecare linie in modulatorul U, un semnal -Suc (deci cu faza 180°), iar in modulatorul V, un semnal +Svc, care ca si E V va fi comutat la modulare, schimband faza subpurtatoarei cu +/-90°, cu frecventa f H /2. Fig. 6.8 Pentru transmisie burstul este amplasat pe umarul posterior al impulsului de stingere linii, la o distanta de 5,5s, fata de frontul anterior al SH. Transmiterea burstului este intrerupta pe o durata de 9H in jurul SV.

6.3.4. CODORUL PAL


47/93

5/14/2018


Fig. 6.9 Codorul PAL Principial, lucrurile stau ca si la codorul NTSC. Difera latimea de banda a filtrelor FTJ a celor doua semnale diferenta de culoare E u si EV, care in cazul normelor D, K (OIRT) poate fi 1,3...1,5 MHZ. De asemenea, difera modul de formare al burstului, care se obtine prin adaugarea impulsurilor -Suc si +Svc, la semnalele Eu si E v inainte de modulatoare, dupa o fixare prealabila a nivelului, astfel ca negrul sa fie pe 0V. La randul lor, semnalele Suc si Svc s-au format intr-un formator cu ajutorul impulsului burst key (BK), care are perioada f H si lipseste pe durata 9H in jurul lui S v (cu decalajul de rigoare) si coincide cu palierul posterior a lui B H. Se observa prezenta comutatorului 0/180° pentru modulatorul V. O linie de intarziere cu t = 0,4 - 0,7 s este formata dintr-un conductor izolat infasurat pe un strat conductor care acopera un cilindru din material dielectric (figura1). Pentru controlul capacitatilor parazite se infasoara o folie metalica suplimentara peste spire. Ex: linie de intarziere de luminanta tip LI 390 (IPEE Curtea de Arges) ti = 390 ns +/-40 ns, banda = 0,5...5 MHz.

6.3.5. DECODORUL PAL

Fig. 6.10 Pe calea de crominanta se gaseste un FTB centrat pe 4,43 MHz un amplificator poarta (killer) care poate fi blocat (BAC) la transmisiuni alb-negru (cand lipseste burstul) sau la receptie slaba (cand semnalul de culoare este cu zgomot mare), si un bloc de separare a semnalelor. Acest bloc este format dintr-o linie de intarziere =TH, un amplificator (care sa compenseze atenuarea introdusa de linie si care are doua iesiri in antifaza) si doua sumatoare. In absenta erorilor de faza, semnalele de la iesirea celor doua sumatoare sunt semnale modulate reprezentate in subcap.6.3.1.unde s-au presupus sumatoare cu factor 1/2. Daca sumatoarele au factor 1, rezulta semnalele pentru intrarea cu 1. 31


48/93

5/14/2018


demodulatoare: 2Eusinspt + 2Eucosspt pentru U si 2E Vcosspt + 2EVsinspt pentru demodulatorul V corespunzator liniilor de televiziune cu defazaj de +90°. Demodularea corecta este asigurata daca subpurtatoarea regenerata se introduce cu faza corecta (0° la demodulatorul U si +/-90° la demodulatorul V, la fel ca la emisie). Apoi urmeaza dematricierea, pentru a obtine semnalele primare care comanda cinescopul. Pentru a introduce subpurtatoarea cu faza si frecventa corecta la demodulatoare, este prevazut un oscilator local aservit. Aceasta lucreaza intr-o bucla PLL impreuna cu comparatorul, care este un detector de faza. La sincronism bucla asigura la iesire defazaj de 90° in raport cu faza de referinta aleasa dupa S uc (deci 180°) obtinut de la detectorul de burst. Tot de aici se extrage si Svc, a carui infasuratoare se prezinta sub forma unei succesiuni de impulsuri de polaritate alternata (din cauza comutarii fazei cu +90° la codare). Cu acest semnal se pozitioneaza faza corecta a burstului care comanda comutatorul pentru introducerea subpurtatoarei cu secventa corecta la demodulatorului V. In prezenta unei erori de faza diferentiala , semnalele modulate la fiecare iesire din sumatoare va fi: 2Eucos sinspt + 2Eusin cosspt pentru intrarea in modulatorul U si 2EVcosb cosspt + 2EVsin sinspt pentru V, pentru linii cu defazaj 90°. Fazorul situatiei a fost prezentat in subcapitolul 6.3.1. La demodularea de produs prin inmultire cu sin spt si respectiv cosspt, vor ramane dupa filtrare semnalele 2E Ucos si 2EVcos, celelalte componente disparand. Aceste semnale traduc corect nuanta culorii dar reprezinta culori desaturate din cauza erorilor de faza, care introduc factorul de desaturare cos Blocul de separare a semnalelor se comporta ca filtru pieptene la iesirea U pentru semnalul E V si invers. Ca rezultat, diafotia dintre cele doua canale de culoare va fi eliminata. De asemena, diafotia luminanta-crominanta va fi redusa fata de NTSC, deoarece componentele spectrale ale semnalului de luminanta situate la f H /2, vor fi atenuate cu 3dB. Calea de luminanta a decodorului PAL contine o linie de intarziere cu Y = 0,33 - 0,7 s, care compenseaza intarzierea suferita de semnalele de culoare si o celula de reflectie centrata pe subpurtatoarea de 4,43 MHz, care sa elimine componentele de crominanta. In acest mod se elimina si unele componente din spectrul semnalului de luminanta. Pentru a elimina numai componentele de crominanta, in decodoarele mai pretentioase se poate introduce un filtru - pieptene. Componentele de crominanta EU si E V sunt distantate la f H /2 iar intre ele (la f H /4 de fiecare) se afla componentele lui EY. Pentru a realiza filtrul care sa lase sa treaca numai componentele E Y, se poate folosi o structura care contine o linie de intarziere cu  = 2TH =642=128 si un sumator care sumeaza semnalele EY direct si EY intarziat. O linie de intarziere = TH = 64s este realizat din sticla speciala avand la ambele capete traductoare de tip piezoelectric care se comporta impreuna cu circuitele de adaptare ca circuite rezonante. In general, in interiorul liniei au loc una sau mai multe reflexii pentru a realiza linii cat mai compacte. Banda de frecventa trebuie sa fie de cca 3MHz, centrata in jurul subpurtatoarei de 4,43 MHz. Intarzierea nu trebuie sa fie exact egala cu T H = 64s = 283,75 T sp. Deoarece in sumatoarele din decodor semnalele trebuie sa se adune in faza sau antifaza, linia va avea  = 283,5 Tsp sau  = 284 T sp. Se alege de obicei prima varianta si rezulta  = 63,94s. De multe ori linia se face cu timp de valoare usor inferioara si cu un circuit electric de intarziere reglabila de ordinul 0,06 s cu care se regleaza durata exacta a intarzierii totale. Linia trebuie sa aiba o buna stabilitate a lui  cu temperatura cu cca +/-2,5 ns intre 5 si 50°C. Deoarece linia de intarziere este scumpa, in trecut, mai ales la televizoare portabile s-au folosit decodoare simple (PALS), fara linie de intarziere, la care ochiul observatorului este cel care integreaza eroarea de nuanta. Denumirile folosite pentru PALS sunt "simple PAL" sau "PAL visual integration" (integrare vizuala). El este eficace doar pentru unghiuri de eroare mai mici de 10°. In prezent se folosesc decodoare PAL cu linie de intarziere PAL - DL (delay line), numite si "standard PAL". Fata de schema bloc prezentata exista variante mai proaste, care extrag burstul inainte de blocul de separare a semnalelor, precum si variante mai bune, la care oscilatorul pilot functioneaza pe 2f sp = 8,867238 MHz. Astfel se evita utilizarea unui circuit de defazare cu 90° pentru demodulatorul U.

6.4. SISTEMUL SECAM Sistemul SECAM (Sequentiel a Memoire - secvential cu memorie) a aparut in Franta - 1958 - Compania Franceza de Televiziune (CFT).

6.4.1. PRINCIPIUL SISTEMULUI SECAM S-a aratat ca pornind de la impefectiunile ochiului, care nu distinge bine detaliile in culori, s-a putut reduce definitia pe orizontala, reducand astfel latimea de banda a semnalelor de culoare la mai putin de un sfert din banda semnalului de luminanta. Pe verticala definitia a ramas aceeasi ca la alb-negru, deci destul de mare. Henri de France a aratat ca semnalele de culoare de banda ingusta de pe doua linii succesive nu difera esential. Astfel el a renuntat la transmiterea simultana a semnalelor de culoare si a ales transmiterea succesiva sau secventiala a acestora. In aceste conditii nu se mai face modulatia dubla in cuadratura, deoarece ramane un singur semnal de culoare de transmis la un moment dat. Astfel se evita riscul de diafotie de culoare. Pentru modulatia subpurtatoarei de culoare, initial s-a folosit MA, dar s-a trecut ulterior la MF. Pentru reducerea vizibilitatii subpurtatoarei, s-au facut diverse artificii privind frecventele subpurtatoarei, 1. 32 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

49/93

5/14/2018


caracteristicile de modulatie, etc. Astfel, dupa sistemul initial SECAM - MA s-a trecut prin numai putin de 6 variante ale sistemului SECAM - MF (1, 2, 3, 3a, 3b, 3 optimum - 1969, in uz). S-au utilizat 2 subpurtatoare, accentuari in VF, in IF, schimbari periodice de faza ale semnalelor pe linii si campuri, etc. Pentru refacerea semnalelor primare la receptie este nevoie de existenta simultana a lui E Y si a celor doua semnale de culoare. Pentru aceasta, Henri de France a introdus o memorie realizata cu o linie de intarziere avand  = T H. Astfel in calea de culoare, vor exista doua semnale de culoare simultan: primul pe linia curenta, iar al doilea de pe linia precedenta intarziata cu T H. Fiind vorba de doua cai de semnal, o cale directa si una intarziata si de transmisiunea secventiala a celor doua semnale de culoare, va trebui introdus un comutator care sa aduca in mod corect semnalele de la iesirile acestor cai la demodulatoarele corespunzatoare celor doua semnale de culoare. Dupa demodularea lor se face dematricierea si rezulta semnalele primare.

6.4.2. SEMNALELE DE BAZA FOLOSITE Semnalul de luminanta EY este acelasi ca si la NTSC si PAL. Cele doua semnale diferenta de culoare E R - EY si EB - EY au o excursie maxima de  0,525 si  0,667 in cazul transmisiunii unor bare cu luminanta si saturatie 75%. Se prefera sa se lucreze cu amplitudini unitare ale semnalelor, rezultand doua semnale diferenta de culoare ponderate notate D R si DB, de semne contrare pentru a reduce efectele ce apar datorita erorilor de faza diferentiala in timpul tranzitiilor de culoare. 1 DR    E R  E Y   1,9  E R  E Y  0,525 1 B D  0,667  E B  E Y   1,5  E B  E Y  DR si DB se transmit succesiv (secvential) cu frecventa liniilor astfel: cadrul I : linii impare DB; linii pare DR; cadrul II : linii impare DR; linii pare DB; cadrul III : linii impare D B; linii pare DR. De asemenea, la fiecare a treia linie si la fiecare camp se inverseaza faza subpurtatoarei corespunzatoare . Aceste artificii asigura pe ecranele alb-negru o structura intretesuta a rastrului parazit, miscorand vizibilitatea subpurtatoarelor. Banda de frecventa a semnalelor DR si DB este 1,5 MHz. Ele sufera doua accentuari: prima in VF (inainte de modulare MF) si a doua in IF, dupa modulare. Accentuarea in VF se practica si in radiodifuziunea MF, deoarece marirea deviatiei de frecventa la frecvente inalte, imbunatateste raportul semnal/zgomot (la frecvente inalte). Aceasta se realizeaza facand o accentuare (crestere, preaccentuare) a amplitudinii dupa legea:  f  2 f 1 +   1 + j  f 1 A(f)  f 1  A VF = = = f A(f 1 )  f  2 1 + j   1 +  kf 1 kf 1   cu f 1 = frecventa de referinta = 85 kHz k = factor de multiplicare = 3 In figura 1 se arata curba de accentuare in VF combinata cu cea a unui FTJ care limiteaza banda la 1,5 MHz (clopot). La receptie se va face o dezaccentuare dupa curba inversa (anticlopot). D R si D B vor prezenta varfuri din cauza efectului de derivare care apare Fig.6.11 la tranzitiile de culoare. Aceste varfuri trebuie limitate pentru a nu depasi latimea canalului de crominanta. Limitarea va deforma putin semnalele, deformare mai pronuntata in cazul tranzitiilor intre doua culori foarte diferite si foarte saturate (ex: verde - mov, rosu - albastru, galben turcoaz). Apar dungi colorate noi (ex: intre verde si mov apare gri). Pragurile de limitare se aleg diferite pentru cele doua semnale si pentru cele doua sensuri.

6.4.3. MODULAREA 1. 33 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

50/93

5/14/2018


Pentru a reduce efectul limitarii in cazul tranzitiilor de culoare, la SECAM s-au ales frecvente subpurtatoare diferite pe cele doua linii succesive: f OR = 282f H = 4,40625 MHz +/- 2kHz (indicele "0" = repaus fara modulatie) f OB = 272f H = 4,25000 MHz +/- 2kHz Spre deosebire de PAL, unde se cerea o precizie a f sp de 10-6, la SECAM este suficienta doar o precizie de 5x10 -4. De asemenea s-au introdus doua deviatii standard pentru valorile maxime ale semnalelor (+/-1), adica pentru palierele semnalelor corespunzatoare regimului permanent. Astfel: f R1 = +/- 280kHz pentru DR = +/- 1. f B1 = +/- 230 kHz pentru D B = +/- 1. Pentru valorile deviatiei maxime, care corespund varfurilor limitate dupa accentuare, deci tranzitiilor, s-au introdus de asemenea limite; ele nu sunt simetrice:  350 KHz  500 KHz f B max =  f R ma x =  - 500 KHz - 350 KHz Cu aceste valori se pot deduce si valorile pragurilor de limitare:  f Rmax 350 =+ = +1,25 UR(+) = +  f R1 280  f Rmax 500 == +1,8 U R(-) =  f R1 280 Bmax = + 500 = +2,18 U B(+) = +  f  f B1 230  f Bmax 350 == -1,52 UB(-) =  f B1 230 Pe ecranul unui televizor alb-negru subpurtatoarele modulate in frecventa, deci cu frecventa instantanee variabila si cu amplitudinea constanta, s-ar observa ca o structura de puncte perturbatoare, in miscare, structura cu atat mai suparatoare cu cat amplitudinea subpurtatoarelor este mai mare in raport cu cea a semnalului video de luminanta EY. S-a observat statistic ca frecventele instantanee ale subpurtatoarelor se situeaza foarte frecvent in vecinatatea imediata a frecventelor de repaus f OR, f OB, deoarece in natura culorile nu sunt niciodata saturate. Ecarturile de frecventa de valoare mare care apar in mod ocazional, corespund cel mai adesea unor energii ale semnalului de valori reduse si sunt vulnerabile in raport cu zgomotul. Astfel a aparut ideea de a reduce amplitudinile subpurtatoarelor modulate in jurul frecventelor f OR, f OB, la circa 23% din valoarea semnalului EY = 0,7 Vvv (461/2 mV) si de a mari amplitudinea la frecvente mai departate. Astfel se va imbumatati raportul semnal/zgomot. Aceasta accentuare se numeste accentuarea in IF, dar curbele de accentuare - dezaccentuare se mai numesc "anticlopote", respectiv "clopote" la receptie. Caracteristica de accentuare este descrisa de expresia: 1 + jQ(f 2 - f c2 ) A IF = 1 + jkQ(f 2 - f c2 ) cu Q=16, K=0,0788, f C = 4,286MHz, frecventa centrala a caracteristicii de accentuare IF. Ca urmare a trecerii semnalului prin circuitul de accentuare IF, se va obtine un semnal cu Fig. 6.12 amplitudinile inegale pentru diverse bare ale mirei color. Chiar si pe durata unei bare, amplitudinea va varia putand sa apara varfuri la inceputul barelor, acolo unde frecventa instantanee difera de cea corespunzatoare palierului din cauza accentuarii in VF.

6.4.4. SEMNALUL CVBS - SECAM. SEMNALUL DE SINCRONIZARE SI IDENTIFICARE A CULORII. 1. 34 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

51/93

5/14/2018


Semnalul complex are expresia: EM = EY+EC(R,B)+ES, unde ES = SH+V+BH+V+SC. SC este semnalul de sincronizare si identificare a culorii. Daca se omit tranzitiile, expresia semnalului de crominanta EC(R,B) va fi: EC(R,B) = kEYvv|AIF|cos{2[f 0(R,B)+D(R+B)f 0(R,B)]t} si reprezinta un semnal MF cu o modulatie suplimentara MA din cauza accentuarii in IF. Spre deosebire de NTSC si PAL, la SECAM se emite subpurtatoare si pentru imaginea alba sau neagra. Din acest motiv, la transmisiunile la distanta in radiofrecventa cu modulatie pozitiva la imagine (albul la varf de modulatie), sau la modulatie negativaredusa (albulputerea la fundemitatorului, de modulatie) in cazuldinamica receptoarelor cu sunetPentru intercarrier (cale comuna pentrua imagine si sunet) trebuie respectiv de modulatie. SECAM zona de serviciu emitatorului se va reduce cu circa 20% in raport cu cea pentru alb-negru la un raport semnal/zgomot identic. Semnalul SC nu este semnal de sincronizare de culoare (burst) deoarece in SECAM nu este nevoie de el. Demodularea se face cu discriminatoare sau in cazul CI, cu demodulatoare in cuadratura (o demodulare de produs realizata cu multiplicatoare analogice functionand ca elemente sensibile la faza), in care se inmulteste oscilatia MF originala cu o oscilatie MP transformata din MF, care nu necesita subpurtatoare refacuta. SC se compune din doua semnale complet diferite: unul pentru restabilirea subpurtatoarei (sincronizare) si celalalt pentru identificarea culorii. Subpurtatoarea cu o frecventa egala cu cea de repaus este restabilita imediat dupa impulsul de sincronizare pe linii. Pe palierul posterior al lui B H (unde se transmitea burstul la celelalte sisteme), se transmite semnalul cu f OR sau f OB corespunzatoare liniilor ce se transmit. Prin analogie cu celelalte sisteme, acestea sunt numite tot semnale de sincronizare. Aceste semnale permit saturarea limitatoarelor si discriminatoarelor, eliminand astfel aparitia zgomotului caracteristic la receptionarea unor transmisiuni cu MF in absenta semnalului modulator. De asemenea, constituie o frecventa de referinta pentru receptor, referinta utilizabila in mai multe scopuri, si in special pentru ca discriminatoarele sa fie in masura sa lucreze corect de la inceputul cursei active a liniilor, si eventual pentru a permite o eventuala corectie automata a derivei lor. In continuare sa aratam necesitatea semnalelor de identificare a culorii. In decodorul SECAM exista comutatorul care trebuie sa asigure trimiterea semnalelor DR si DB, care sosesc fie pe cale directa, fie pe cale intarziata, numai la modulatoarele corespunzatoare. Altfel spus, daca la emisie semnalul D R se transmite pe linia "n", comutatorul electronic de la receptie trebuie sa dirijeze D R tot pe linia "n". Comanda acestui comutator pentru dirijarea culorilor in sincronism cu emisia este data de anumite semnale, numite semnale de identificare a culorii (sau simplu: semnale de identificare). Aceasta comanda nu este necesar sa se dea la fiecare linie.Concordanta receptiei cu emisia se face numai la inceputul campurilor, urmand ca aceasta sa se pastreze pana la sfarsitul campului prin intermediul impulsurilor de sincronizare linii. Semnalele de identificare se transmit pe intervalul a 9 linii succesive ale palierului posterior al impulsului de stingere pe verticala, si anume pe timpul liniilor 7..15 in cazul campurilor impare si pe timpul liniilor 320...328 in cazul campurilor pare. Aceste semnale rezulta din modularea in frecventa a celor doua subpurtatoare cu semnale D R si DB de forma trapezoidala ca in figura 6.13.


52/93

5/14/2018


Fig. 6.13

Rostul portiunii liniar variabile este acela de a face sa nu apara regimuri tranzitorii suparatoare, din cauza accentuarii in VF sau IF. Dupa modularea MF, din cauza trecerii prin circuitul anticlopot, semnalele vor avea amplitudini diferite.

6.4.5. CODORUL SECAM Pe calea de luminanta se observa o linie Y de compensare a intarzierii care apare pe calea de crominanta, un filtru opreste - banda FOB, care reduce nivelul componentelor de luminanta in jurul valorii subpurtatoarelor pentru a micsora diafotia luminanta - crominanta, si doua sumatoare care aduna mai intai stingerea si sincronizarea, iar in final formeaza semnalul CVBS - SECAM. Pe calea de crominanta se introduc semnale de tensiune liniar variabila de frecventa liniilor, numai pe o durata de 9H din timpul stingerii pe verticala B V, in semnalele diferenta de culoare, din care se vor forma identificarile. Urmeaza apoi: filtre, accentuari, limitari, fixarea nivelului si modularea MF. Oscilatoarele sunt prevazute cu un control automat al frecventei centrale ( CAF ) si lucreaza alternativ o linie din doua, fiind comandate cu semnale de frecventa f H /2 in opozitie de faza. Semnalele MF dispuse succesiv D R, DB, etc sunt limitate si li se inverseaza faza conform secventei stiute, iar in final intervine circuitul anticlopot pentru accentuarea IF, unde se face si blocarea semnalului de crominanta pe timpul 9H.

EC

DB(+)

Fig. 6.14

Obs: S-ar putea realiza un codor cu un singur modulator, la care se comuta caile si oscilatorul.

6.4.6. DECODORUL SECAM


53/93

5/14/2018


CVBS EM

Fig. 6.15

Pe calea de culoare se face intai o dezaccentuare IF cu ajutorul circuitului clopot, care joaca si rolul de FTB pentru a elimina EY. Dupa un amplificator de culoare si un limitator MA se observa cele doua cai de semnal: calea directa si calea intarziata (= T H = 64 s). Comutatorul ( sau permutatorul ) trebuie sa fie pozitionat corect: pe pozitiile 1 - 3 si 2 - 4 cand pe calea directa vine DR si pe cea intarziata D B, sau pe pozitiile 1 - 4 si 2 - 3, cand semnalele sosesc invers. Demodulatoarele de cale DEM R si DEM B trebuie sa aiba caracteristici de demodulare inverse, din cauza semnalelor opuse ale semnalelor D R si DB. Pozitionarea corecta a comutatorului de cai se face cu ajutorul unui CBB care lucreaza cu frecventa f H /2, fiind comandat cu f H. Faza sa este comandata de o poarta in care se compara un semnal avand un f V (cu durata de circa 0,7 ms, incepand cu intoarcerea pe verticala din receptor) si semnalul de identificare integrat. Ultimul, daca schema cere impulsuri de identificare negative se poate obtine de la iesirile E R - E Y sau EB - E Y. Pentru semnal pozitiv se foloseste iesirea EG - E Y a unei matrici. Semnalul de la iesirea portii (BAC) se foloseste si la deblocarea caii de culoare. Cand acesta lipseste (la transmisii alb-negru, la semnal prea slab, la zgomot mare pe culoare sau la semnal incoerent din cauza pozitionarii incorecte a comutatorului), calea de culoare este blocata (BAC). Semnalele obtinuteeste dupa dematriciere, amplificate corespunzator, Linia de intirziere mai optima decat in PAL, deoarece trebuie comanda sa aiba o catozii preciziecinescopului de +/ -70ns, tricrom. fata de PAL unde se cerea o precizie de +/-7ns. Pentru SECAM s-au folosit si linii metalice. Obs: in afara de norma franceza cu 625 de linii, exista si o norma "E" cu z = 819 linii cu f H =20475 Hz.

6.5. COMPARATIE INTRE PRINCIPALELE 3 SISTEME DE TELEVIZIUNE Criteriile de comparatie sunt: compatibilitatile (directa si inversa), conditiile de redare a culorilor, principalii parametri legati de zgomot, distorsiuni (sensibilitate si tolerante) si facilitatile pe care le permit anumite sisteme. Ele vor fi tratate in ordine. 1) Compatibilitatea directa Nici unul dintre sisteme nu reda corect luminanta pe cinescop alb-negru, deoarece corectia de gamma se face in canalul de camera pentru fiecare culoare separat si nu dupa matricierea pentru EY, iar AN  TVC la cinescoape. Astfel se transmite semnalul: ' c c c c c E y  0,30  E R  0,59  E G  0,11  E B  E Y  (0,3  E R  0,59  E G  0,4  E B ) cel care ar fi trebuit transmis. Din acest motiv luminanta reala redata pe un cinescop alb-negru va fi intotdeauna mai mica decat cea corecta. In plus, raportul semnal/zgomot se inrautateste mai mult pentru portiunile mai intunecoase ale imaginii. Din punct de vedere al vizibilitatii rastrului perturbator situatia cea mai buna este la NTSC, la PAL fiind mai putin buna. La SECAM vizibilitatea este cea mai pronuntata cu toate precautiunile luate (inversari, asimetrii, decalaje), mai ales cand se transmit culori saturate sau tranzitii de culoare. De asemenea pot aparea suprailuminari din doua in doua linii (efect de jaluzea). 2) Compatibilitatea inversa: este buna la cele trei sisteme, deoarece caile de crominanta sunt blocate la transmisiuni de alb-negru (BAC). 3) Redarea plajelor de culoare se face corect la toate cele trei sisteme. 1. 37 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

54/93

5/14/2018


4) Redarea tranzitiilor de culoare. La NTSC, daca distorsiunile A( ) din lantul de televiziune conduc la disimetrii pentru semnalul EQ modulat, apare diafotia I - Q si vor aparea plaje cu culori false la tranzitii de culoare. La PAL, tranzitiile verticale sunt redate bine, iar cele orizontale introduc nuante false, dar efectul nu este perceptibil datorita medierii care se face pe doua linii succesive. La SECAM, tranzitiile verticale sunt redate corect, cu exceptia trecerilor intre doua culori saturate mult diferite (ex: galben turcoaz, verde - mov, rosu - albastru). Tranzitiile orizontale sau oblice dau linii cu culori false si apare senzatia de deplasare. 5) Sensibilitatea la zgomot si perturbatii. Deoarece principiul luminantei constante nu este respectat din cauza corectiei de gamma, protectia scade. Sistemul NTSC este robust, protectia fiind comparabila cu cea de la alb-negru. La PAL protectia este mai buna, deoarece la decodare, semnalul este dublu, iar zgomotul creste cu 2 . Pentru doua linii succesive, ameliorarea este egala cu 2 , deci 3dB. La SECAM, din cauza repetarii semnalului de pe o linie se va repeta si zgomotul. Deci apare o dublare a zgomotului. Daca in televiziunea alb-negru, scaderea pronuntata a semnalului util fata de zgomotul de fond, se manifesta prin perturbatii ale luminozitatii cunoscute sub numele de "purici", la receptia semnalului SECAM, cand se atinge pragul de functionare al discriminatoarelor, manifestarea se caracterizeaza prin aparitia unor liniute colorate denumite (datorita formei si culorii lor) "pestisori (de aur)". Acesti pestisori nu trebuiesc confundati cu "bulele" colorate care apar la transmisiile de televiziune prin satelit. 6) Diafotia la NTSC apare diafotia cromatica cand semnalele au benzi nesimetrice. Apare si diafotia luminanta-crominanta, daca la intrarea decodorului se pune un FTB obisnuit si cu un filtru pieptene. Efectul se manifesta sub forma unui rastru parazit de puncte fine in culori. La PAL, din cauza modului in care se face decodarea, diafotia cromatica (U->V sau V->U) este anulata. Daca linia de intarziere se deregleaza, protectia la diafotia luminanta-crominanta nu mai e asigurata. In ceea ce priveste diafotia luminanta-crominanta in subcapitolul 6.3.5, aratatprincipiului ca se obtineadoptat o imbunatatire de 3dB fataDiafotia de NTSC. La SECAM, diafotia cromatica nu exista dins-acauza pentru transmisie. luminanta-crominanta poate aparea cand componentele de luminanta din spectrul de crominanta au amplitudini mult mai mari decat subpurtatoarea. Atunci culorile sunt date de semnalul de luminanta. Pentru a elimina acest efect, pe calea de crominanta se poate prevedea la codorul SECAM o MA suplimentara a semnalului Ec in functie de amplitudinea semnalului EY cuprinsa in spectrul corespunzator benzii de crominanta. 7) Distorsiunile liniare. La NTSC se impune limita de +/- 4dB pentru caracteristica A( ) la f sp, ca sa nu se remarce variatii de saturatii a culorii. Se poate prevedea un reglaj automat de crominanta (RAC) pornind de la amplitudinea burstului. Pentru  se prevede o toleranta de +/- 250 ns ca sa nu se observe deplasari ale imaginii in culori fata de alb-negru. La PAL lucrurile se prezinta aproape identic. La SECAM distorsiunile liniare se remarca in situatia in care apar limitari ale benzii si pot aparea mai ales in prezenta zgomotului care imcepe sa dicteze culorile. 8) Distorsiunile neliniare. Prin aceste distorsiuni se inteleg de regula, distorsiunile de castig diferential si de faza diferentiala. La NTSCdeaceste fac sa20° apara intre EY si EC si dau erori de saturatie (eroarea admisa 40%), respectiv nuantadistiorsiuni (eroarea admisa sau intermodulatia chiar 10°). Erorile de faza pot proveni: - de la emisie, unde eroarea este destul de redusa ca urmare a dispozitivelor de control; - din propagare si in particular din reflexii multiple si interferente posibile, care sunt dificil de sesizat si stapanit. - din receptor, unde eroarea de faza este greu controlabila in cazul utilizarii lui de catre telespectator. Initial, receptoarele TVC-NTSC erau prevazute cu un reglaj de corectie a fazei accesibil telespectatorului. Numai ca telespectatorul nu stia intotdeauna sa-l foloseasca corect. Actualmente, TVC-NTSC sunt prevazute cu un reglaj automat al nuantei culorilor (ATCAUTOMATIC TINT CONTROL), eficace pana erori de 10°-20°. O eroare de faza mare de circa 45°, face ca movul sa vireze in rosu, galbenul spre galben-verde. La PAL, pentru erorile de castig diferential, lucrurile se prezinta ca si la NTSC, iar pentru faza diferentiala se poate merge pana la +/-40°. La SECAM, aceste distorsiuni sunt neglijabile. 9) Zona de serviciu a emitatorului . La SECAM este mai redusa cu 20% si echipamentul de studio este mai complicat la SECAM. 10) Ecourile. Acestea se manifesta asupra imaginii in culori, prin combinarea a doua efecte: - aparitia unei imagini cu luminanta decalata ca si in alb-negru (dubluri); - o perturbatie asupra semnalului de crominanta, caruia ii modifica amplitudinea si faza. La NTSC si PAL, ecourile se manifesta si asupra burstului, daca intarzierea este mica (1 s) si asupra semnalului EC. La NTSC cea mai puternica perturbatie apare atunci cand semnalul de ecou este in cuadratura cu semnalul de luminanta. La SECAM, eroarea principala este cea de luminanta. La ecouri importante si selective (in banda de crominanta) protectia la zgomot poate scadea atat de mult incat apare captarea canalului de catre semnalul perturbator, care se manifesta prin efectul de pestisori.


55/93

5/14/2018


11) Mixajul si efectele speciale . Semnalele NTSC si PAL care folosesc MAQ se pot mixa direct, semnalul de crominanta rezultat fiind suma vectoriala a celor doua semnale care se mixeaza. Prin urmare, culoarea obtinuta dupa mixare rezulta din amestecul celor doua culori care se mixeaza. La SECAM, unde se foloseste MF amplitudinea subpurtatoarei este constanta (fara accentuarea in IF). Daca s-ar aduna amplitudinile semnalelor, ar aparea erori mari de saturatie, dar din cauza frecventelor instantanee diferite ale celor doua semnale care se mixeaza, ar apare batai. Din acest motiv, un mixer SECAM prevede decodarea si efectuarea mixajului separat pentru EY si EC, iar apoi se face codarea din nou. Rezulta un mixer mult mai complicat decat in cazul celorlalte sisteme. 12) Inregistrarea magnetica. Initial, cand performantele magnetoscoapelor nu erau asa de bune (erori mari de viteza, timpi de intarziere laperformantelor, iesire, etc.), sistemul SECAMpermit era singurul care permitea inregistrarea direct pe banda. Astazi insa, odata cu imbunatatirea toate sistemele o inregistrare la fel de buna. Concluzie: Balanta inclina in favoarea sistemului PAL, mai ales daca se are in vedere ca pastrand toata informatia de culoare (in SECAM se renunta la jumatate), sistemul PAL este inca susceptibil de imbunatatiri.

6.6. TRANSCODAREA SEMNALELOR DE TELEVIZIUNE COLOR In lume exista trei sisteme de televiziune color: NTSC, PAL, SECAM, si mai multe standarde sau norme de exploatare, dintre care in televiziunea color se mentin inca normele: B, G, (CCIR), H, D, K, (OIRT), I, L cu 625 linii si 50 Hz si norma M cu 525 linii si 60 Hz. Mai exista norma engleza A cu 405 linii si franceza E cu 819 linii, mai putin folosite. Pentru schimbul international de programe este necesar sa se faca trecerea dintr-o varianta in alta. Trecerea dintr-un sistem de televiziune color in altul, in cazul aceleiasi norme de explorare sau baleiaj, se numeste transcodare simpla sau conversie de sistem. Daca se face simultan si conversia de norma, procesul se numeste transcodare-conversie sau

conversie de standard sistem. Transcodarea simpla si PAL-SECAM se face decodand semnalul CVBS/PAL si apoi facand o recodare pentru a obtine semnalul CVBS/SECAM. Pentru eliminarea efectelor suparatoare pe caile de la decodor se folosesc filtre pieptene ca sa elimine componentele nedorite. Transcodarea SECAM/PAL se face la fel. In acest caz intervine problema preciziei cu care se emite frecventa subpurtatoarei. In SECAM aceasta este de 10 -4, iar in PAL se cere o precizie de 10 -6. De aceea se fac uneori in paralel doua transcodoare care sa urmareasca precizia impusa atat la frecventa liniilor cat si la frecventa campurilor. Pentru transcodarea complexa, care include conversia de sistem si de standard, lucrurile sunt mai complicate. Metodele electrono-optice care se folosesc in televiziune alb-negru (camera-monitor sau tub cu doua fascicole), nu se pot folosi in televiziunea color. Transcodoarele pentru televiziunea color sunt pur electronice si se pot baza pe metode analogice sau digitale, in prezent folosindu-se cele digitale, care utilizeaza convertoare cu memorii de camp si de linii si interpolatoare.

CAP. 7. DISPOZITIVE DE CAPTARE ŞI REPRODUCERE A IMAGINII DE TELEVIZIUNE 7.1. Tuburi videocaptoare 7.1.1. Consideraţii generale Tuburile videocaptoare sunt cele mai utilizate dispozitive pentru captarea imaginilor. Ele au două funcţii principale: transformarea imaginii optice, a scenei de transmis, în "imagine electrică". Prin "imagine electrică" se înţelege o distribuţ ie de curenţi sau de sarcini (de potenţial electric), proporţională cu luminanţa imaginii optice captate. Această funcţie se bazează pe efectul fotoelectric extern sau intern. În primul caz, elementul constructiv al tubului care îndeplineşte acestfotoconductivă rol, se numeşte (Ex: DISECTORUL). În al doilea caz, acest element se numeşte ţintă fotosensibilă sau ţintă (Ex:fotocatod VIDICONUL). 2) explorarea linie cu linie şi cadru cu cadru a acestei imagini electrice pentru obţinerea semnalului de imagine corespunzător. După principiul de acţiune, tuburile videocaptoare se clasifică în tuburi cu acţiune instantanee şi tuburi cu acumulare de sarcini. În tuburile cu acţiune instantanee, mărimea semnalului este determinată de fluxul radiant incident pe elementul de suprafaţă al fotocatodului "explorat" în momentul respectiv (Ex: DISECTORUL). În tuburile cu acumulare, energia radiantă incidentă este transformată mai întâi în sarcini electrice ce se acumulează pe un electrod special denumit "ţintă". Între două explorări succesive ale unui element de imagine, pe ţintă se formează un "relief" de potenţial, a cărui distribuţie corespunde cu distribuţia energiei radiante în imaginea optică a


56/93

5/14/2018


obiectului televizat. Semnalul electric ia naştere prin explorarea ţintei cu un fascicol electronic, care efectuează "comutaţ ia" (lectura) sarcinilor acumulate pe ţintă, transformând variaţiile de potenţial în curent electric proporţional cu aceste variaţii. După modul în care se realizează procesul de comutaţie a ţintei de acumulare, tuburile cu acumulare se împart în două categorii: 1) tuburi cu explorare cu electroni rapizi. Ţinta este explorată de un fascicul de electroni cu energie mare, coeficientul de emisiune secundară al ţintei, >1 (Ex: SUPERICONOSCOPUL). 2) tuburi cu explorare cu electroni lenţi. Ţinta este explorată de un fascicul a cărui electroni sunt frânaţi în imediata apropiere a ţintei, <1 (Ex: SUPERORTICONUL) Caracteristicile mai importante ale tuburilor videocaptoare sunt trei: 1) Caracteristica lumină-curent, numită şi caracteristică de transfer de amplitudine, reprezintă variaţia curentului de semnal is în f uncţie de iluminarea fotocatodului i s=f(E). Obişnuit, această caracteristică are o lege de variaţie exponenţială, astfel încât, folosind o scară logaritmică, ea se reprezintă printr -o dreaptă al cărei coeficient unghiular este factorul  (gamma) al tubului videocaptor. 2) Caracteristica sensibilităţii spectrale reprezintă de obicei variaţia relativă (raportată la curentul maxim) a curentului de ieşire în funcţie de lungimea de undă  a radiaţiei incidente pe electrodul fotosensibil i sr=f(), în ipoteza că intensitatea radiaţiilor incidente este aceeaşi la toate lungimile de undă din spectru. Uneori, această caracteristică se prezintă prin cu rba de variaţie a sensibilităţii, exprimată în mA/W sau mA/lumen, în funcţie de . În cataloage se indică şi sensibilitatea integrală, care se exprimă prin mărimea curentului la ieşire pentru cazul în care electrodul fotosensibil este iluminat cu lumină albă (fiind impus de obicei şi un anumit raport semnal/zgomot). 3) Pentru aprecierea rezoluţiei unui tub videocaptor, se foloseşte fie funcţia de transfer de modulaţie (FTM), fie caracteristica profunzimii de modulaţie. FTM, utilizată ca măsură a distorsiunilor liniare introduse de traductorul lumină -curent, este similară funcţiei de transfer a unui circuit electric, ea reprezentând variaţia amplitudinii relative a semnalului electric de ieşire în funcţie de frecvenţa spaţială. În practică însă, în locul unor mire cu distribuţie sinusoidală a luminozităţii se foloseşte mira cu bare albe şi negre de lăţime egală. În diverse zone ale electrodului fotosensibil se determină numărul maxim M de bare albe şi negre (linii de televiziune) ce se încadrează pe un segment de dreaptă egal cu înălţimea imaginii h. Curba m r=f(N) este denumită caracteristica profunzimii de modulaţie sau caracteristica de apertură în domeniul frecvenţă. În anumite condiţii (raport semnal/zgomot, factor de contrast, etc), caracteristica profunzimii de modulaţie permite să se aprecieze puterea de rezoluţie a tubului videocaptor.

Pe lângă caracteristicile enumerate, mai prezintă importanţă o serie de parametri calitativi, cum ar fi: -raportul semnal/zgomot la ieşire (Y) -mărimea curentului de întuneric şi a neuniformităţilor fondului imaginii. -inerţia caracterizată prin mărimea semnalului remanent după întreruperea iluminării electrodului fotosensibil. De asemenea este necesar să se mai cunoască: 1. polaritatea semnalului la ieşire; 2.lipsa sau prezenţa în semnalul de ieşire a componentei continue, care furnizează informaţia asupra strălucirii medii a imaginii. Mai importante sunt trei tipuri de tuburi videocaptoare: -disectorul (cu multiplicator electronic); -superorticonul; -vidiconul (cu variantele sale perfecţionate).

7.1.2. Disectorul Tubul disector (cu multiplicator electronic),se compune dintr-un fotocatod 1 (fig.1) un anod 2 (prevăzut cu un orificiu central), un multiplicator electronic 3, introduse într-un balon de sticlă 6 vidat. În exterior se găseşte un sistem de deflexie şi de focalizare magnetică constituit din două perechi de bobine de deflexie 4 (pe orizontală şi pe verticală, şi o 1. 40 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

57/93

5/14/2018


bobină de focalizare 5, care creează un câmp magnetic uniform de -a lungul axei tubului. Între fotocatod şi anod se aplică o tensiune Ua pentru accelerarea electronilor (emişi de fotocatod) spre anod. Pe dinozii multiplicatorului electronic se aplică tensiuni corespunzătoare Ud, care cresc de la intrare spre ieşire. Funcţionarea: La proiectarea unei imagini pe fotocatod, fiecare punct al acestuia emi te un număr de electroni, proporţional cu iluminarea în punctul respectiv. Sub acţiunea câmpului electric şi a câmpului magnetic al bobinei 5, fotoelectronii se deplasează spre anod pe traiectorii elicoidale cu axe paralele cu axa tubului. Pe anod se formează astfel o imagine electronică a obiectului captat, care este "explorată" cu ajutorul câmpurilor magnetice ale bobinelor 4 după două direcţii perpendiculare, astfel că la un moment dat, prin orificiul central trec doar electronii emişi de un anumit eleme nt de imagine. Electronii care trec prin acest orificiu (numit şi diafragmă sau apertură) intră în multiplicatorul electronic 3 car e 4

6

fotoelectric. Polaritatea semnalului este pozitivă. Caracteristica de transfe produce o amplificare 10 -10 a curentului disectorului este liniarăde(t=1).Curentul de semnal are o componentă continuă direct proporţională cu valoarea medier aa iluminării fotocatodului. În timpul curselor de întoarcere ale mişcării de explorare nu se aplică impulsuri de stingere. Caracteristici tehnice  Curentul fotoelectric corespunzător unui element de imagine iluminat puternic (E f = 4 10 lux), la o suprafaţă a fotocatodului S f =6x8 cm 2 , în cazul explorării cu 625 linii, are valori de I s = 3...5mA, la un raport

semnal/zgomot, Y=50. După multiplicarea electronică I s=0,03...5mA, raportul Y micşorându-se cu factorul

  - 1

, unde 

este coeficientul de emisiune secundară al distorsiunilor multiplicatorului. Uzual =5, Y micşorându-se doar cu 12%. Disectorul este utilizat în televiziunea aplicată, în special în sistemele ce funcţionează la temperaturi mai ridicate.

7.1.3. Superorticonul

Secţiunea I - de transport a imaginii electrice: fotocatodul 1, un electrod de accelerare 2, o ţintă de acumulare 3 (cu grosimea de 3...5 mm) şi o grilă 4 aşezată la 0,03 -0,04mm în faţa ţintei. Secţiunea II - de baleiaj, comutaţie şi multiplicare electronică: tunul electronic 5, anodul 6, cilindrul multiplicatorului 7, dinozii multiplicatorului 14, electrodul de focalizare 8, electrodul de frânare 9, bobinele de deflexie 10, de focalizare 11, de aliniere 12, tubul de sticlă 13 (cu diametre de 3"/2" sau 4,5"/3"). Funcţionarea: Imaginea optică proiectată de obiectiv pe fotocatodul 1, este transformată în imagine electonică, care este "transportată" în planul ţintei de acumulare 3, sub acţiunea câmpului electric accelerator şi a câmpului magnetic creat de bobina de focalizare. Lovind ţinta cu o energie de 250 -300eV, fotoelectronii eliberează electroni secundari, care sunt captaţi deşigrila ţintei 4 (polarizată pozitiv înspre cu 1 -3tunul V, înelectronic. raport cu ţinta). Astfel se formează un relief de potenţial, care este reprodus pe faţa opusă a ţintei, orientată Electronii fascicolului de explorare focaliz aţi şi deviaţi (curentul direct), sunt frânaţi în apropierea ţintei de electrodul 9, astfel că ei cad pe ţintă cu viteză redusă ( <1). Dacă pe ţintă nu există relief de potenţial, toţi electronii fascicolului analizor se întorc (urmând aproximativ acelaşi drum ca şi la dus), ei fiind acceleraţi spre anodul 6 (curentul invers). În prezenţa reliefului de potenţial, o parte din electronii fascicolului vor rămâne pe ţintă pentru a neutraliza sar cinile acumulate, numărul lor fiind proporţional cu iluminarea ele mentului de imagine explorat. Astfel, fascicolul electronic reflectat spre anod, care este purtătorul informaţiei video, este modulat de ţintă negativ (negru -semnal mare, alb-semnal mic). Ajungând cu viteză mare pe suprafaţa frontală a anodului, fiecare electron "reflectat" de ţintă eliberează câţiva electroni secundari. Aceştia ocolesc discul anodului şi ajung la dinodul următor al multiplicatorului electronic, care "amplifică" semnalul de 10 3-105 ori. 1. 41 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

58/93

5/14/2018


Caracteristici tehnice: Curentul Is = 10...100 mA la iluminări pe fotocatod de 0,5 -1 lux, puterea de rezoluţie fiind de 450 - 600 linii. Raportul semnal/zgomot, relativ scăzut, Y = 20...30. El poate fi mărit prin mărirea suprafeţei active a ţintei (ex: 4,5"/3"), sau prin mărirea capacităţii grilă ţintă în urma micşorării distanţei dintre ele. Pentru a obţine sensibilităţi mai mari, se construiesc superorticoane cu intensificator de imagine în secţiunea I de transport a imaginii, având dezavantajul raportului semnal/zgomot mai scăzut.

7.1.4. Vidiconul Sb2S3.

Este un tub videocaptor cu ţintă fotoconductivă, realizată iniţial în 1950 dintr -un strat amorf de trisulfură de stibiu, În funcţie de firma producătoare, aceste tuburi au primit diverse denumiri: -staticon; -rezistron; -endicon -cuanticon, etc. Construcţia: (fig. 3)

Într-un tub de sticlă 1, cu diametrul de 1" (2,54mm), lung de 6" (152,4mm), se găsesc elementele unui tun electronic, compus din catod (2), grila de comandă (4),depus şi al doilea anod (5). Pe peretele frontal de sticlă(3), 6 alprimul tubuluianod 1 este (în interior) un strat transparent conducător, ce constituie placa de semnal 7, şi stratul fotoconductiv 8 din Sb 2S3, Se sau CdSe. Ţinta 8 are o grosime de 3-5mm şi o rezistivitate la întuneric de 1012 cm. Legătura plăcii de semnal cu exteriorul se face printr-un contact inelar de platină, sudat în sticla peretelui frontal.Focalizarea şi deflexia fascicolului de explorare a ţintei sunt realizate de bobinele de deflexie 9, bobina de focalizare 10, şi bobinele de aliniere 11. După principiul de funcţionare, se deosebesc vidicoane cu explorare cu electroni rapizi (s>1) şi vidicoane cu explorare cu electroni lenţi (<1). Deosebirea constructivă între aceste tipuri constă în prezenţa unui electrod de frânare în vidiconul cu electroni lenţi. El este realizat sub forma unei grile fine 12, care închide anodul 5 în imediata apropiere a ţintei.

Funcţi Deoarece vidiconul cu electroni este rar onarea: utilizat, vom descrie principiul formării semnalului doar larapizi vidiconul cu electroni lenţi. Fiecare element de explorare al ţintei se comportă ca o capacitate Ce şuntată de o rezistenţă a cărei valoare este funcţie de iluminarea elementului de imagine respectiv. În cazul ţintei neiluminate (când intervine rezistenţa la întuneric R i), sub acţiunea fascicolului, faţa explorată a ţintei se stabilizează la potenţialul catodului, o parte din electronii fascicolului analizor rămânând pe ţintă pentru a compensa sarcina pierdută de Ce între două explorări (prin descărcarea ei pe rezistenţa R i). Astfel, la bornele rezistenţei de sarcină R s se obţine o 1. 42 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

59/93

5/14/2018


tensiune constantă în timp (linia 1-2 în fig.3b). În timpul cursei de întoarcere, când la electrodul 3 se aplică un impuls de blocare a fascicolului, curentul în circuitul plăcii de semnal este egal cu zero (liniile 3 -4, 5-6, etc.). Dacă ţinta este iluminată, mărimea semnalului variază de la un element al ţintei la altul (linia 4-5, 6-7, etc.). Polaritatea semnalului este negativă. Caracteristica de transfer a vidiconului este funcţie de valoarea tensiunii U p de polarizare a ţintei (fig.4).La iluminări mici (câţiva lucşi) intevine fenomenul de inerţie care micşorează claritatea şi rezoluţia imaginilor mobile. Puterea de rezoluţie a unui vidicon tipic are valori de 450 -600 linii în centrul imaginii şi 350 -400 linii la periferie. Inerţia viconului are două componente: 1) inerţia comutaţională, care apare în procesul de lectură a reliefului de potenţial format pe ţintă; fasciculul electronic nu poate neutraliza toate sarcinile acumulate pe ţintă într -un ciclu de baleiaj şi relieful de potenţial remanent se suprapune peste relieful format in cadrul următor, având ca efect o estompare a salturilor bruşte de strălucire ale detaliilor corpurilor în mişcare; 2) curentul din bobina de focalizare. Ţinta poate fi distrusă de o sursă luminoasă puternică (2) inerţia fenomenului fotoconductiv, care se manifestă prin întârzierea variaţiei conductibilităţii ţintei în raport cu variaţiile de iluminare ale imaginilor proiectate pe ţintă. Caracteristici tehnice: Vidiconul asigură la ieşire un raport semnal/zgomot bun (Y=180...200), dar i s este mic (is=0,1...0,3mA) şi rezistenţa internă R i=4...6M (viconul se comportă ca un generator de curent). Sensibilitatea spectrală prezintă un maxim la =450 nm, având o sensibilitate cam mică la roşu. Vidiconul necesită minim trei reglaje: - curentul de fascicul; - tensiunea ţintei Up;ex: soarele).

7.1.5.Variante perfecţionate ale tubului vidicon 1) Plumbiconul -1963- Philips. Ţinta este constituită dintr -un amestec de oxizi de plumb, depus pe o placă de semnal din SnO2, formându-se astfel o matrice densă de diode PIN. Avantaje: curenţi de intensitate foarte mică (I invers al diodelor PIN); rezultă Y mare, t=0,8...1, sensibilitate mare la rosu, inerţie mai mică datorită capacităţii reduse a ţintei. Performanţe: sensibilitatea integrală 300 mA/lumen, asigurând Is=300mA la o iluminare de 2...3 lucşi. Rezoluţia: 550...600 linii. Pentru camere TVC se folosesc tuburi cu diametrul 16...18mm, tip "diodă" (cu tensiune pozitivă pe grila de modulaţie), sau tip "tetrodă" ("anticometă"). 2) Vidicoane cu ţintă heterojoncţiune: chalnicon, saticon sau mevicon. Structura ţintelor conţine următoarele straturi: (fig.5) 1

2

1

1 3 8 9

2 6 7

5 3

4

3

1- perete frontal de sticlă 2-strat de Cd-Se 3-Sn-O2 4-CdSeO3 5-As2Se3 6-Se(amorf)-Te-As 7-Sb2S3 8-ZnSe 9-ZnCdTe Sensibilitatea integrală este 2500...5000mA/lumen. Între semiconductor şi izolator sau metal granular se formează o heterojoncţiune. 3) Tuburi Sidicon (Silicon, Tivicon, Kremnicon). 1. 43 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

60/93

5/14/2018


S-a înlocuit ţinta fotoconductivă cu un mozaic de diode din Si. Avantaje: - gamă largă de temperaturi (-180°...+350°); - sensibilitate mai ridicată în domeniul roşului. Ţinta nu poate fi distrusă chiar dacă imaginea proiectată este cea a soarelui sau a unui laser. Dezavantaj: nu permite reglarea sensibilităţii prin modificarea tensiunii aplicate ţintei. 4) Tuburi Ebitron, Secon, Supervidicon, Isocon Pentru nivele de iluminare foarte scăzute (pentru astronomie), era prevăzută o secţie de transport a imaginii electronice (ca la superorticon). Rezultă Ebitron, care are inerţia prea mare. A fost perfecţionată, folosindu-se o ţintă cu conductibilitate bazată pe fenomenul de emisiune secundară (SEC-vidicon sau secon). Similar a fost perfecţionat sidiconul; rezultă sidiconul (superkremnicon). Pentru sensibilităţi mari se fabrică şi tubul ISOCON. 5) Tubul pirovidicon (pirotron) Tub videocaptor sensibil la radiaţiile infraroşii în gama 0,8...1,2mm. Folosind o ţintă piroelectrică de înaltă eficacitate (care nu necesită răcire forţată), tubul permite să se realizeze sisteme de termoviziune, capabile să distingă diferenţe de temperatură pe suprafaţa corpurilor până la 0,1°C. Funcţionarea acestor ţinte se bazează pe proprietatea anumitor cristale segneto -electrice de a-şi schimba polarizarea la încălzire. Modificarea polarizării este provocată de reorientarea domeniilor în interiorul materialului, fiind însoţită de creşterea treptată a diferenţelor de potenţial pe măsura variaţiilor de temperatură. Ţinta este realizată din triglicidsulfat, Pb(TiZr)O 3, PbTiO3, etc, materiale dielectrice. De aceea este necesar să se asigure "ştergerea" reliefului de potenţial la sfârşitul fiecărui cadru (câmp), fie folosind un curent de ioni pozitivi, fie trecând din regimul normal de explorare cu electroni lenţi intr -un regim de explorare cu electroni rapizi pe timpul cursei de întoarcere. piroelectrică reacţionează numai temperaturii, generând semnal numai în regimctermic nestaţionar. De aceea,Ţinta camera cu pirovidicon se prevede fie lacuvariaţia un mecanism de obturare (sincronizate cu frecvenţa adrelor), fie cu un mecanism de "legănare" în plan orizontal cu 5 -8° în raport cu axa de "vizualizare". Toate lentilele obiectivului camerei cu pirovidicon, precum şi peretele frontal sunt realizate din cristale de germaniu prelucrate special pentru a fi transparente la radiaţia infraroşie. Performanţe: is=1-5nA, puterea de rezoluţie 100 -300 linii. 6) Tuburi cu memorare (memotroane) Sunt situaţii în care se doreşte memorarea unui anumit cadru de televiziune, pentru vizualizarea ulterioară, eventual în alte norme de baleiaj linii şi cadre. Se utilizează memotroane bazate pe principiul sidiconului, modificându -se coeficientul de emisie secundară . Concluzii: Cel mai utilizat tub videocaptor pentru televiziune este plumbiconul. Prin folosirea unor ferest re frontale din fibră optică se poate folosi şi la sistemele de televiziune cu raze X, la nivele scăzute de lumină, în infraroşu, etc. Sidiconul se impune în aplicaţii industriale. Se unui preconizează că integrat. acest tubElvaeste constitui baza sistemelor de videotelefon. Sidiconul constituie o etapă către realizarea videocaptor un dispozitiv hibrid cu un strămoş dispărut astăzi: iconoscopul, unde s -a folosit pentru prima dată ideea mozaicului pentru ţintă.

7.2. Dispozitive videocaptoare integrate Aceste dispozitive sunt realizate prin tehnologia circuitelor integrate şi a depunerilor de straturi subţiri. În raport cu tuburile videocaptoare, au următoarele avantaje: -greutate şi dimensiuni reduse, datorită lipsei tubului electronic şi a sistemului de deflexie şi focalizare; -tensiuni de alimentare de ordinul zecilor de volţi; -fiabilitate foarte bună şi durată practic nelimitată de funcţionare (datorită lipsei filamentului încălzit); -inerţie şi distorsiuni geometrice mult mai mici; sensibilitate mai redusă la solicitări mecanice. Dispozitivele videocaptoare integrate care s-au impus în prezent în tehnica televiziunii, fac parte din clasa dispozitivelor cu transfer de sarcină (DTS), dintre care se pot aminti: -dispozitivele în cupla j prin sarcină (CCD - Charge Coupled Devices); -dispozitivele BBD (Bucket - Brigade Devices); -dispozitivele cu injecţie de sarcină (CID - Charge Injection Devices). Ca senzori de imagine se utilizează dispozitive DTS bidimensionale, realizate sub formă de matrici cu număr de elemente corespunzător elementelor de imagine impuse de standard. Pentru formatul de televiziune cu 525 de linii se pot da ca exemplu dispozitivele videocaptoare ale firmei Bell Telephone, cu 496 de linii pe verticală şi 475 de elemente de rezoluţie pe linie. Suprafaţa videocaptoare măsoară 12,8 x 9,6 mm, corespunzând cu suprafaţa unui vidicon de 1".


61/93

5/14/2018


Se consideră că numărul minim de elemente pe linie este 450. Totuşi se fabrică senzori şi cu mai puţine elemente pe linie (ex: pentru standardul de televiziune cu 625 de linii, există senzori cu 576 de linii pe verticală şi 385 de elemente pe linie). În unele aplicaţii industriale se pot folosi şi DTS liniare. Cele mai răspândite variante de realizare a DTS bidimensionale sunt: 1 - Dispozitive cu transfer pe cadre , care transferă informaţiile (sarcini proporţionale cu fluxul luminos) pe timpul întoarcerii pe verticală. Acest senzor are trei secţiuni:

-secţiunea imagine I (de acumulare a sarcinilor); -secţiunea memorie S (pentru stocarea sarcinilor acumulate); secţiunea registrului de ieşire R, care permite extragerea semnalului video prin intermediul amplificatorului de ieşire A. Impulsurile de tact necesare pentru funcţionarea dispozitivului pentru standardul de 625 de linii cu frecvenţa de cca. 180KHz, care asigură întreţeserea corectă. Numărul de linii utile în câmpul par sau impar este de 286. Câte 25 de linii la fiecare câmp (utilizate în sistemele convenţionale pentru blocarea cursei de întoarcere) sunt alocate transferului pachetelor de sarcini din secţiunea imagine în secţiunea memorie. Registrul de ieşire are în total 400 de elemente, dintre care numai 385 corespund elementelor unei linii orizontale din secţiunile S (sau I). Zece elemente de la ieşirea registrului şi cinci elemente de la intrare sunt folosite pentru a obţine un nivel de regim de referinţă (în timpul curselor de blancare). 2 - În cazul dispozitivului cu transfer pe linii şi pe cadre, elementele fotosensibile dispuse pe coloane sunt asociate cu câte un registru de deplasare vertical, unde sarcinile sunt transferate în timpul întoarcerii verticale. În timpul întoarcerii orizontale, ele sunt trasferate în registrul de ieşire R. Avantaje faţă de prima variantă: -nu necesită o secţiune de stocare separată; -are o rezoluţie mai bună pe verticală; o întreţesere mai exactă; --asigură controlează toată funcţionarea camerei; -are 32 -Kbyte memorie program, 1 Kbyte RAM, la cerere poate avea şi OTP ROM (One Time -programable). Un set costă 65-95$, funcţie de variantă. Ex: HITACHI-CCD, cameră digitală cu 7 CI: H8/337 mC, HA 118144 (CDS/AGC -corelated doublesampling/automatic gain control), HD 49306-9 bit A/D converter, HD 49801-video DSP, HD 49803-timing generator, HD 49307-three Performanţele DTS: randamentul matricii poate atinge aproape 100%. În domeniul albastru sensibilitatea este foarte redusă. În general, sensibilitatea integrală este de 500nA/lumen. Pentru infraroşu se construiesc dispozitive cu barieră Schottky sau hibride, cu aplicaţii în suprareglarea şi recuno aşterea strategică sau ecologică, în industrie şi medicină. Se pot recunoaşte obiecte la care diferenţa de temperatură este 0,1°C. DTS liniare se folosesc în industrie de exemplu pentru măsurarea dimensiunilor oţelurilor în LBC. Benzile calde emit radiaţii vizibile şi infraroşii sesizate de DTS.

CAP. 8. METODE DE PRELUCRARE A SEMNALELOR DE TV. 8.1.Canalul de cameră Prin canal de cameră, în practica televiziunii, se înţelege partea componentă a lanţului video care realizează captarea imaginii optice a scenei de transmis, transformarea imaginii optice în semnal video şi prelucrarea acestui semnal astfel încât să corespundă normelor impuse de standard. Canalul de cameră se compune din: - camera de luat vederi; - cablul de cameră (cablu coaxial);

- blocul de prelucrare şi formare a semnalului video, denumit şi amplificator intermediar.

8.1.1.Camera de luat vederi Este un dispozitiv complex, întrunind elemente optice, mecanice şi electronice care realizează captarea imaginii de transmis şi transformarea ei în semnal electric. După principiul de funcţionare se deosebesc cu spot volant şi camere cu dispozitiv videocaptor. Camerele cu spot volant folosesc ca element fotosensibil un fotomultiplicator electronic. Analiza obiectului (sau a imaginii de transmis) se face în întuneric cu ajutorul unui spot luminos "volant", care descrie un rastru pe ecranul unui tub cinescop special.


62/93

5/14/2018


Sisteme optice adecvate permit ca lumina provenită de la acest "spot" şi reflectată de obiectul de transmis să cadă pe fotocatodul multiplicatorului. Deoarece analiza se face în întuneric, aceste se folosesc pentru filme şi diapozitive. Pentru scene de exterior se folosesc camere de televiziune cu tub videocaptor sau cu dispozitive videocaptoare integrate. În cazul camerelor de televiziune în culori, se folosesc trei tuburi videocaptoare cu filtre pentru cele trei culori (RGB). Uneori se introduce şi al patrulea tub videocaptor care produce separat semalul Ey, astfel încât să se dispună în canalul luminanţă de un semnal cu bandă de frecvenţă normală. Semnalele ER, EG, EB, şi eventual EY, sunt amplificate separat de preamplificatoare de videofrecvenţă (de cameră) şi sunt prelucrate în vederea obţinerii semnalului de televiziune color. Aceste preamplificatoare de cameră trebuie să aibă o bandă de frecvenţă de circa 6,5...7 MHz (în cazul normei OIRT), o caracteristică de fază cât mai liniară,o amplitudine a semnalului de ieşire de 1 (sau 1,4) Vvv, şi un raport semnal/zgomot Y cât mai bun. Amplificarea preamplificatorului de cameră este funcţie de tipul dispozitivului videocaptor utilizat. În cazul tubur ilor cu multiplicator (ex: superorticonul), se obţine la ieşirea tubului un curent de semnal între 0,5...1 mA. Rezultă Y = 30...80, deci un preamplificator uzual cu curent de zgomot de 0,2...12 nA, nu modifică sensibil raportul Y asigurat de tubul videocaptor. În c azul tubului vidicon şi al variantelor sale, raportul Y la ieşirea tub ului este foarte bun (Y = 200...400), pentru un curent de semnal foarte mic (is = 0,01...0,3 mA).În aceste condiţii, primul etaj din preamplificatorul de cameră trebuie să asigure Y foarte bun în condiţiile în care vidiconul se comportă ca un generator de curent (Ri = 4...6 M ). Rezistenţa de sarcină R S montată chiar la ieşirea vidiconului trebuie mărită astfel încât US = iS RS să fie mult mai mare decât zgomotul termic introdus de R S şi zgomotul primului etaj de amplificare. RS se poate mări până la sute d e K (uzual 200...300 K ), folosindu-se ca dispozitiv amplificator un tranzistor TEC-J (canal n) ca în figura 8.1. Etajul următor trebuie să fie un etaj de amplificare cu reacţie negativă care să corecteze capacitatea parazită CO, constituită din CO = CV + C int1 + C C, unde CV + capacitatea de reacţie a vidiconului (3...8 C = capacitatea pF), Cint1 ecranat = capacitatea intrarelegătură în TEC-J(5...10 (3...6 pF). pF), C cablului folositdepentru Corecţia se mai numeşte şi corecţie de "dâră" datorată distorsiunilor cu aspect de cometă care pot apare. Din motive de stabilitate şi simplitate a circuitului de corecţie (sau chiar eliminarea lui), se preferă folosirea la intrare a etajului cascod TEC-J sursă comună sau TEC-MOS canal n iniţial în regim de sărăcire, sau TB bază comună, ca în figura 8.2.

Zgomotul introdus de TEC-J va fi apreciat cu ajutorul unei 2...3 rezistenţe echivalente de zgomot R Z = , în care gm este conductanţa mutuală. 3gm Circuitul de corecţie nu este necesar nici în cazul preamplificatoarelor camerelor cu dispozitiv videocaptor integrat, unde CO = 0,5...1 pF, datorită amplasării etajului de intrare al preamplificatorului chiar pe placheta dispozitivului fotosensibil integrat.

8.1.2.Amplificatorul intermediar În amplificatorul intermediar, semnalul video primit (prin cablu coaxial) de la cameră este supus unor prelucrări suplimentare cum ar fi: 1 - compensarea distorsiunilor introduse de cablul de cameră (trebuie accentuate frecvenţele înalte); 2 - compensarea semnalelor de pată neagră şi de neuniformitate a câmpului, caracteristice anumitor dispozitive videocaptoare. La ieşirea acestora, semnalul electric conţine şi un semnal perturbator care apare pe imagine sub forma unor umbre, numite "pată neagră", datorită micşorării progresive a componentei continue a semnalului video de -a lungul liniilor şi cadrelor;


63/93

5/14/2018


3 - corecţia distorsiunilor de redare a gradaţiilor de luminanţă (corecţia de gamma), cu ajutorul unui etaj cu caracteristică neliniară, denumită corector de gamma sau corector de contrast; 4 - corecţia distorsiunilor de apertură. Aceste distorsiuni se datoresc dimensiunilor finite ale fasciculelor de explorare din tuburile videocaptor şi videoproducător, manifestându-se prin atenuarea progresivă a amplitudinii frecvenţelor înalte. Se va introduce un etaj care accentuează frecvenţele înalte, iar pentru micşorarea zgomotelor şi semnalelor parazite se foloseşte u n circuit de limitare "pe minimum", care elimină semnalele de mică amplitudine. Se utilizează şi corectoare de apertură care întrerup automat acţiunea corectorului, dacă semnalul de bază are nivele mici (pe câmpurile negre ale imaginii); 5 - limitarea vârfurilor de alb ale semnalului; 6 - reglarea automată a amplificării; 78 -- introducerea introducerea impulsurilor impulsurilor de de sincronizare; stingere şi asigurarea zonei de protecţie (spaţiul de gardă) a semnalului video. Zona de protecţie  este zona dintre semnalul de imagine corespunzător nivelului de negru şi nivelul impulsurilor de stingere. Zona  se obţine prin introducerea în semnalul video furnizat de cameră (a), a impulsurilor de stingere (b) şi prin limitarea acestora la un nivel convenabil (fig. 8.4) Dezavantajul metodei constă în faptul că reglarea zonei  impune modificarea ulterioară a amplitudinii vârf -vârf a semnalului video h', deoarece acesta trebuie să aibă amplitudinea constantă h. Acest dezavantaj este eliminat de metoda din f ig. 8.5. În timpul cursei de întoarcere a spotului tubului tubului videocaptor se introduce un impuls auxiliar (b) având amplitudinea h corespunzătoare nivelului de alb al semnalului video. Pentru aceasta, este necesar ca în prealabil să se refacă componenta continuă a semnalului video. Dacă semnalul video (s.c.) este "fixat" (axat) pe nivelul de alb al

impulsului auxiliar înainte de mixarea impulsului de stingere (d), atunci limitarea acestuia se poate face la un nivel fix şi astfel reglarea zonei  se face prin modificarea amplificării semnalului din fig. 8.5.a şi eventual 8.5.b, şi menţinerea nivelului de alb la acelaşi potenţial (8.5.e). Pentru restabilirea componentei medii (continue) a semnalului video (componentă "suprimată" de condensatoarele de cuplaj) se folosesc circuite de fixare (axare) necomandate (cu detector de vârf) sau comandate (în TB sau CI). Se prezintă două circuite de fixare cu detector de vârf pentru semnale video cu polaritate pozitivă (fig. 8.6), respectiv negativă (fig. 8.7) .

Fixarea la acelaşi nivel a vârfurilor impulsurilor este posibilă numai dacă constanta de timp RC >> perioada impulsurilor. Aceste două scheme au dezavantajul că nu pot urmări variaţii rapide ale componentei continu e; ca urmare, unele impulsuri nu reuşesc să deschidă dioda şi astfel alinierea vârfurilor acestor impulsuri nu mai are loc (distorsiuni de neurmărire). De asemenea, nivelul de negru depinde de amplitudinea semnalului video complex.


64/93

5/14/2018


8.2.Echipamente de studio Semnalele de VF de la ieşirea canalelor de cameră, care preiau imagini din studio, din cabinele de crainic, de pe film (telecinema), de pe diapozitive (telediascop), de pe imagini opace (teleepiscop) pot fi comutate, mixate, prelucrate cu efecte speciale sau înregistrate pentru conservare sau transmisii ulterioare. Fiecare studio este prevăzut cu o cabină de echipamente şi o cabină de regie. În regie se află pupitrul de mixaj sau mixerul video (evident, există unul şi pentru sunet), care permite operaţiile de comutare, mixaj şi efecte speciale. Pentru toate aceste operaţii este necesar ca sursele de semnal să fie sincrone. Sincronizarea tuturor surselor (a explorărilor pe cele 2 direcţii) se face cu ajutorul unor impulsuri distribuite la fiecare echipament de la un sincrogenerator (SG). Acesta poate fi şi aservit, dacă este necesar, la o sursă externă (alt studio, film, magnetoscop,etc.). Prin echipamente de studio se înţeleg unităţile de prelucrare (comutator, mixer, efecte speciale GES), sincrogener atorul şi magnetoscopul. SG este unitatea centrală într -un studio sau într-un centru de TV. Acestea trebuie să livreze la ieşire impulsurile: - pentru AN sau TVC: SHTV, BHTV, BH, BV, SH, SV, F (comandă a fixării); - pentru TVC se adaugă:BK (formare burst la PAL), f sp(PAL), formare f sp pe timpul BH (la SECAM), introducerea impulsurilor de identificare (de durată 9H la SECAM), f H/2 (pentru comutarea semnalului V la PAL, sau pentru comutarea semnalelor DR, DB la SECAM). Se pleacă, de exemplu, de la f 0 = 1 MHz (un cuarţ) şi după o divizare cu 32 se ajunge la 2f H = 31250 Hz; 2f H : 2 rezultă f H = 15625 Hz, 2f H : 625 rezultă f V = 50 Hz. Trebuie să se asigure şi relaţiile de fază corecte: de exemplu SH şi BH au aceeaşi frecvenţă, dar lăţimile diferă: 5 ms şi respectiv 12 ms iar S H începe la circa 1 ms după B H. Tehnologic s-au realizat SG într-un singur cip VLSI chiar pentru TVC - de exemplu CI 2621 signetics, la care se adaugă R,C,L, cuarţul. Distribuirea semnalelor de la SG se poate face prin cabluri separate pentru fiecare semnal, sau printr-un cablu unic prin care se distribuie un semnal de bază unic (SBU) numit monosinc. La fiecare destinatar (cameră, mixer, etc.) există câte un decodor. Selectarea unei surse de program Xi dintr-un număr oarecare Xn, pentru a fi distribuite la una (Yt) sau mai multe ieşiri din numărul total de ieşiri Ym se face cu o matrice (ca în fig. 8.8) cu n bare de intrare şi m bare de ieşire. La noduri intervin c ircuite de comutare rapidă, adică se trece brusc de la un semnal la altul. Comutarea rapidă se face pe timpul stingerii BV, pentru a nu apărea perturbaţii pe imaginea redată. Există două tipuri de comutare lentă: 1) comutare lentă cu trecere prin negru: s e reduce amplitudinea unui semnal până la dispariţie şi se creşte apoi progresiv al doilea semnal; 2) comutare lentă înlănţuită (sau mixaj) (fig. 8.8): pe măsură ce se amplitudinea semnal setotală creşteaprogresiv amplitudinea celui de-reduce al doilea, aşa fel ca unui amplitudinea celor două să fie constantă (1Vvv). În fig. 8.8 se pot mixa oricare două semnale de intrare conduse la două bare de ieşire, unde este dispus mixerul. În aceeaşi figură se arată posibilitatea obţinerii de efecte speciale (trucaje electronice), prin care se combină pe cale electronică într -o singură imagine, părţi din două sau mai multe imagini. Generatorul de efecte speciale (GES) poate avea diverse tipuri de efecte: 1) Decupajul înseamnă combinarea pe cale electronică a două imagini într-una singură, după o linie sau după diverse figuri geometrice. Pentru aceasta se folosesc impulsuri cu factori de umplere variabili pe durata H, V, sau pe ambele. Deplasarea pe imagine este asigurată cu un levier (joy stick = baghetă veselă, magică), care comandă simultan cu două potenţiometre deplasările pe cele două direcţii. Prinînţelege aceasta combinarea se înţelege suprapunerea imaginii unuia prim pe undin fundal de imagini scenă. 2) Suprapunerea prinîncrustare decuplaj. se 3) Încrustarea. Prin într -o singură imagine douăplan porţiuni două independente, porţiunile din cele două imagini fiind determinate de un semnal de şablon obţinut de la o a treia imagine, ca î n fig. 8.9. 4) Tot cu aceste efecte speciale se poate realiza subtitrarea imaginii, cu sau fără bordare, pentru ca scrisul (în general galben) să se poată distinge mai bine. GES se realizează în prezent cu circuite analogice şi comenzi digitale sau în întregime digital. Nu sunt probleme deosebite pentru mixajul în PAL sau NTSC. Pentru SECAM, mixerul se complică, trebuind să se


65/93

5/14/2018


efectueze o decodare parţială. Mai importantă este însă pierderea definiţiei imaginii, ca urmare a reducerii benzii E y la 3 MHz, pentru a se elimina componentele de crominanţă. La ieşirea din studio, amplificatorul de linie este ultimul element care trebuie să asigure valorile corecte ale semnalului TV de ieşire (semnal pozitiv 1Vvv / 75W). În prezent doar circa 10% sunt transmisiuni în direct, restul fiind înregistrate în general pe bandă magnetică, cu ajutorul magnetoscoapelor. Astăzi se folosesc în cea mai mare parte magnetoscoape analogice la care diverse sisteme de reglaj, corecţie sau comendă sunt realizate digital. Primele magnetoscoape au fost realizate în 1956 de firma AMPEX, fiind cu înregistrare transversală, cu 4 capete cotitoare dispuse pe un tambur (magnetoscoape cuadruplex, format A). Banda folosită este de 2", pe o pistă intrând 17

linii TV. Mai târziu au apărut magnetoscoapele profesionale cu rolă de bandă, cu înregistrare elicoidală (metoda TOSHIBA) utilizează tehnica înregistrării segmentate (formatul B - un câmp ocupă 6 piste oblice; se mai numesc tip BCN, sau tehnica înregistrării nesegmentate (formatul C - firma AMPEX; foloseşte 1 cap). Pentru format B se folosesc 2 capete dispuse pe un tambur rotitor înclinat. Pentru viitor se vor impune magnetoscoapele la care şi înregistrarea se face digital. Magnetoscoapele care utilizează casete cu bandă (în loc de role) în special pentru reportaj, mai sunt numit e casetoscoaspe (sau impropriu videocasetofoane). Casetele sunt demontabile, în studio rolele cu bandă de lăţime 1" putându -se reda şi pe magnetoscop, pentru montaj. În prezent sistemul profesional foloseşte BETAMAX (Sony) cu bandă 1" iar pentru amatori există şi BETAMAX, dar cel mai folosit este sistemul VHS (JVS) cu bandă cu lăţimea de 1/2". Mai există sistemul VR 2000 (Philips, Grundig) Mai multe studiouri formează un centru de TV. În ultimul timp se foloseşte automatizarea transmisiunii programelor, folosindu-se calculatoare şi semnale de cod înregistrate pe benzile cu programe. Există şi echipamente de reportaj exterior, mai complexe (carul de reportaj: autobuz) sau mai simple (reporterul autonom), eventual cu emiţător de imagine şi sunet de putere mică (0,5+1 W), care asigură legătura cu un centru de TV, cu un emiţător TV sau cu o staţie de radioreleu.

8.3. Transmisiuni suplimentare de informaţii pe canalul de TV. Sisteme teletext (TTX) si viewdata În normele OIRT D, K şi CCIR B, G, din cele 625 de linii de explorare a unui cadru TV, numai 575 de linii sunt active (vizibile). Restul de 50 de linii (câte 25 în fiecare semicadru, explorarea fiind între ţesută) sunt stinse, fiind folosite pentru întoarcerile pe verticală ale fasciculului electronic. În timpul în care nu se transmit semnale de imagine, se pot transmite o serie de informaţii pe linile situate pe întoarcerea pe verticală. Dacă excludem din întoarcerile verticale perioadele care conţin impulsuri de preegalizare şi postegalizare, precum şi liniile din timpul sincronizării verticale, rămân disponibile pentru inserţia de date liniile 7...22 şi 320...335. Linile 19, 20, 332 şi 333 au fost alocate unor semnale de test numite TSI (test signal insertion). Acestea sunt utile efectuării unor măsurători asupra calitaţii liniei de transmisie şi a receptoarelor. Se mai pot transmite semnale de timp, de identificare, etc. Iniţial au fost folosite pentru teletext numai linile 17, 18, 330 şi 331. În prezent, în PAL (nu şi în SECAM unde sunt ocupate liniile 7...15 şi 320...328) se folosesc mai multe linii (în general un numar par), maxim 8 pe fiecare semicadru (11...18 şi 326...331). Sistemul teletext a apărut în Anglia în 1970, şi constă din transmiterea ciclică a circa 100 pagini conţinând div erse informaţii, grupate în reviste (jurnale, magazine). Primul sistem a fost CEEFAX experimentat de BBC (BRITISH BROADCASTING CORPORATION), iar al doilea a fost ORACLE (OPTIONAL RECEPTION OF ANOUNCEMENTS BY CODED LINE ELECTRONICS) al companiei IBA (companie ITV-independentă de TV). În 1976 a fost standardizat un sistem comun englez numit TELETEXT. În 1977 a apărut sistemul WST (World Standard Teletext ), standardizat în forma actuală în 1987 şi adoptat de circa 90% din televiziunile care emit informaţii teletext (adoptat în România în 1993). Sistemul teletext este neinteractiv, adică abonatul nu controlează informaţia emisă. Paginile de informaţie se repetă ciclic receptorul extrage paginile dorite şi le înmagazinează într -o memorie locală. Paginile sistemului TTX sunt ca un ziar care seşischimbă zilnic. Complementar sistemului teletext, a aparut în anii '70 (tot in Anglia) sistemul VIEWDATA (sau VIDEOTEXT, desi nemţii numesc impropriu teletextul videotext). Ambele sisteme, teletext şi videotext, formeaza sistemul VIDEOTEX, care se referă la orice fel de informaţii vizuale de la un calculator (banca de date), furnizate terminalelor (monitoarelor sau TV). Videotextul este un sistem bidirecţional sau interactiv, care foloseşte linii telefonice sau alte linii (cablu TV) între terminale şi banca de date. În Anglia standardele apar în 1978, iar în 1979 intră în exploatare sistemul PRESTEL. Primele sisteme au folosit tastele telefonice pentru comunicare. Datorită numarului redus de taste, posibilităţile sunt limitate, chiar dacă s-a mărit numarul tastelor la 16. Extinderea serviciilor se poate face cu o tastatură stil calculator (keypad care include şi keyboard).


66/93

5/14/2018


În Franţa, sistemul ANTIOPE a fost dezvoltat trecând de la taste telefonice (TELETEL), la tastatura în stil calculator (MINITEL). Mai pot fi amintite: sistemul canadian "TELIDON", japonez "CAPTAIN", finlandez "TELESET", american "TOUCH-TONE TELETEXT", german "BILDSCHIRMTEXT", sau sistemul "PICTUREPHONE" al firmei BELL (SUA) care de fapt este un videotelefon bidirecţional. Semnalul pentru WIEWDATA este un semnal audio. Dacă se folosesc linii telefonice, se plateşte abonamentul, plus numărul de impulsuri consumate, care depinde şi de tipul informaţiei. Taxarea servicilor VIEWDATA în Anglia se face separat (deoarece şi companiile sunt separate) pentru numărul de pagini cerute şi timpul de ocupare a liniei. Paginile de uz curent sunt gratuite. Fiind un sistem interactiv, paginile sunt emise numai prin comandă. Banca de date este mare şi în principiu nelimitată. Apariţia datelor şi trasmiterea lor sunt rapide (o pagină se completează în câteva secunde). Semnalul digital este transmis cu ajutorul unui modem, în sistemul FSK (Frequency Shift Keying). Pentru a stabili legătura cu calculatorul VIEWDATA, abonatul dotat cu terminale din prima generaţie formează un numar de telefon. Când legatura este stabilită atunci calculatorul generează un sunet (ton) cu intensitate mare şi cu frecventa 1300 Hz care se aude în receptor. În acest moment abonatul apasă pe butonul cu sim bolul "data" de pe aparatul telefonic, prin care se comută linia telefonică la modem şi se poate folosi claviatura (KEYPAD). La modelele actuale comunicarea se face direct de la claviatură, comutarea la modem facându-se automat. Abonatul transmite cu 75 biţi/sec., iar calculatorul cu 1200 biţi/sec. Serviciile oferite sunt foarte variate (ştiri, programe, cursuri, cărţi, sfaturi medicale, informaţii industriale, agricole, comerciale, diverse servicii, etc). Pentru liniile VIEWDATA a fost introd us termenul de magistrală informaţională. Sistemul teletext WST permite accesul la o serie de informaţii de tip "ziar" (text şi grafică) grupate într -un număr de maximum 800 pagini-ecran, numerotate între 100 si 899. Efectiv sunt transmise doar 100...300 pagini, în funcţie de ţară şi canal TV. Pagina este constituită din 24 rânduri a 40 caractere (sau semne grafice), în total 960 caractere, fiecare caracter fiind realizat într-o matrice de 6*10 puncte. Rândul 10 şi coloana 6 sunt folosite pentru separarea caracterelor. Durata activă a unei linii de teletext de 40 microsecunde (faţăşidelacursa directă TdH Numarul de 52 microsecunde în cazul TV), ceea permite un spaţiu gardă de câte este 6 microsecunde la dreapta stânga imaginii. liniilor vizibile în pagină estecede 480, care pot fideafişate întreţesut în doua semicadre de câte 240 linii. Practica a arătat însă că în cazul imaginii de teletext, întreţeserea dă un uşor fenomen de pâlpâire, care la o privire mai îndelungată devine obositor şi nu este compensat de îmbunătăţirea definiţiei, pe care întreţeserea o realizează pentru imaginile dinamice (TV). De aceea, multe receptoare TV au circuite care elimină întreţeserea în modul de lucru "TTX", neexistând probleme cu banda video necesară (3.47MHz). Paginile sunt grupate î n capitole, numite şi reviste. Cifra sutelor din numărul paginii este echivalentă numărului revistei. Ex: Sport, Ştiri, Program TV, Informaţii utile (mersul trenurilor şi avioanelor, telefoane utile, cursul bancar, etc.), jocur i, etc. La trecerea TV în modul TTX, pe ecran este afişată automat pagina 100 (meniul, titlurile revistelor). Fiecare pagină TTX poate avea un număr mare de subpagini. În general, acestea sunt puţin utilizate deoarece timpul de acces la o anumită informaţie creşte peste 1...2 minute. Pentru transmisiile TV prin satelit sunt importante titrările filmelor în diferite limbi. Paginile de TTX sunt transmise secvenţial, ordinea lor fiind dictată de gradul de interes şi de viteza de actualizare. Titrarea unui film apare mai des în secvenţă , pentru a apare în timp util pe ecranul TV. Caracterele se transmit în cod ASCII sub forma de cuvinte de 8 biţi (octet), 7 biţ i reprezentând simbolurile de cod pentru informaţie şi un bit pentru verificarea parităţii. Pe o linie TV se transmite un rând din pagină cu viteza de 6.9375 MB/s. Pe TdH sunt înserate 5+40 cuvinte de 8 biţi pentru rândurile 1..39 (capul de pagină - page header - adică rândul "0" are 13+22 cuvinte. Primele 5 cuvinte constituie prefixul, ultimele 2 fiind codate Hamming (vezi Anexa 1). Octeţii în cod Hamming conţin 4 biţi de informaţie şi 4 biţi de protecţie, ceea ce permite corecţia unei erori şi doar detecţia erorilor duble. Primii doi octeţi folosesc pentru sincronizarea de bit (CRI -CLOCK RUN-IN, de forma 10101010, cu paritate pară - suma biţilor este pară, similar cu burst-ul), 1 octet pentru sincronizarea de octet (FC-Framing code pentru recunoaşterea transmisiunii, de 11100100, cu paritate pară) şi doi octeţi în cod Hamming pentru codarea numarului de revistă (cifra sutelor din numărul paginii) şi a rândului din pagină (cu paritate impară - suma biţilor este impară). Cu ajutorul unui decodor, care conţine printre altele şi o memorie de o pagină (1 KB pentru 960 caractere) sau de 4 pagini, şi un generator de caractere, se poate s electa şi afişa (în cel mult 24 sec. ptr. 100 pag.), pagina dorită pe ecranul TV. Dacă lipseşte decodorul de TTX din TV, la comanda modului de lucru TTX, procesoarele care se pot cupla cu bus -ul I˛C PHILIPS, vor determina afişarea unei liniuţe galbene în colţul stânga sus al ecranului.Bus-ul (magistrala) I˛C (Inter IC -între CI) este o magistrală bidirecţională serială cu numai două căi: SCL (Serial Clock) şi SDA (Serial Data). La I˛C se pot cupla procesoare de comandă şi control a funcţionarii TV (ex: seriile PCA 84Cxxx ,PCF 84xxx ), procesoare de telecomandă, procesoare de teletext (Ex: SAA 5231 de tip VIP-videoprocesor + SAA 5243 de tip ECCT-enhanced computer controlled teletext - procesor evoluat ptr. controlul teletextului, sau VIP + ECCT într-un cip: SAA 5246 ), procesoare de sunete, video şi chiar baleiaj (deflexie). Se foloseşte o memorie externă de tip EEPROM (Electrical Erasable & Programmable Read Only Memory , ex: 85C82,PCF 8582, 24C04P). Deşi există studii experimentale care au dezvoltat sistemul T TX pe 5 nivele de complexitate, în prezent, în televiziunea publică, se acoperă abia nivelul 1 şi se ating câteva facilităţi oferite de al doilea nivel. Se vor descrie pe scurt nivelele sistemului: 1) Nivelul 1 standard (Ex:TV NEI)


67/93

5/14/2018


Setul complet conţine 96 caractere alfanumerice si 64 caractere grafice. Pot fi folosite 6 culori, alb şi negru, independente pentru fond şi prim-plan. Se pot afişa caractere la inălţime dublă, cu sau fară flash (apariţie intermitentă). Pot exista grupe de caractere "ascunse" care se afişează numai la comanda "REVEAL". Blocuri de caractere pot fi automat afişate mixat peste imaginea TV (titrare) sau pe fond intermitent (flash).

Nivelul 1 complet (FLOF=FULL LEVEL ON FEATURES) La acest nivel apare afişat în plus rândul 24, care conţine patru casete colorate cu numerele a patru pagini cheie (începuturi de reviste sau pagini care pot fi culese de utilizator sau de editor). Aceste patru pagini sunt memorate în permaneneţă şi pot fi accesate instantaneu, cu ajutorul telecomenzii, pe care se găsesc patru butoane cu cele patru culori (R,G,Y,B). Această facilitate este specifică şi nivelului 2 (dezvoltarile FASTEXT, LIST, TOP TELETEXT). FASTEXT este destinat să micşoreze timpul de acces la informaţia dorită. Sistemul oferă utilizatorului un meniu sumar (4 opţiuni), care îl conduce spre informaţia dorită chiar fără a cunuaşte numerele paginilor. Ex.: se pot afişa opţiunile SPO RT, ŞTIRI, CULTURAL, METEO. Apăsând butonul corespunzator unui subiect, apare meniul subiectului respectiv şi alte pat ru pagini sunt automat memorate conform opţiunii postului TV (opţiunile au fost determinate prin sondaje de opinie). Ex.: FOTBAL, TENIS, BASCHET, BOX. Dacă se doreşte o altă opţiune accesul nu mai este la fel de rapid. LIST permite utilizatorului să aleagă singur paginile suplimentare pe care le memorează decodorul. Se apasă câte o culoare, apoi pagina dorită pentru memorare. După selecţia celor patru pagini se apasă pe butonul STORE sau MEM (memorie). TV SAMSUNG şi GOLSTAR sunt dotate cu FASTEXT si LIST. TV PANASONIC sunt dotate cu FASTEXT şi TOP TELETEXT. TOP TELETEXT (Table Of Pages - tabelul paginilor sau Teletext ohne Probleme - telextext fara probleme) oferă un sistem de meniuri cu ajutorul celor 4 taste colorate: butonul RED selectează Page Down, GREEN selecteză Page Up, YELLOW selecteză pagini interiorul unui grup un salt mai mareDacă de launa undin grup un ansamblu grupuri. Decodorul din TV caută maiînîntâi o transmisie TOPşişiBLUE apoi oexecută transmisie FASTEXT. elelaeste gasită, pătr de atele din partea de jos a ecranului se vor modifica, indicând fie funcţiunile TOP, fie subiectele disponibile în FASTEXT. În lipsa lor, televizorul functionează în modul normal unde urmatoarele patru pagini (la rând) sunt indicate în pătrate. FLOF permite pornirea înregistrării pentru un videorecorder în momentul începerii unei emisiuni. Facilitatea se abreviază VPS (Video Programming Service) sau VPT (Video Programming by Teletext) şi este utilă atunci când o emisiune poate începe cu întârziere sau la o or a aproximativă (transmisiune directă). Apăsând butonul STATUS de pe telecomanda, utilizatorul poate comanda, în modul TV, afişarea rândului 0 cu informaţii asupra staţiei de emisie. Aceasta se poate face imediat dupa schimbarea programului, fără a fi nevoie ca în prealabil să se treacă în modul teletext.

2) Nivelul 2. Caracterele pot apare atât cu înalţime cât şi cu laţime dublată. Pot fi scrise cu negru pe un fond colorat. Faţă de nivelul 1 unde există un singur set de caractere, la nivelul doi se alege un set dintre mai multe seturi în funcţie de limba în care se transmit informaţiile. O facilitate interesantă este DRCS (Dynamically Redefinable Character Set) care permite definirea de către staţia de transmisie a însuşi setului de caractere care vor fi fol osite. În acest caz generatorul de caractere nu mai este o memorie ROM, conţinând caractere prestabilite, ci este înlocuit cu un RAM care va fi încărcat în timpul recepţiei. Această facilitate este obligatorie pentru limbile asiatice care sunt caracterizate de ideograme sau pictograme, numărând mii de caractere, pentru care nu mai ajung cei şapte biţi suficienţi pentru limbile europene ( max. 128 caractere).

3) Nivelul 3 Foloseşte extensiv redefinirea dinamica în timpul recepţiei setului de caractere (DRCS). Pentru a încărca datele specifice nivelului trei apar o serie de pseudopagini codate în binar. 4) Nivelul 4 Foloseşte o codare alfageometrica care permite o grafică de o calitate superioară, fără a fi necesară transmiterea unei cantităţi mari de informaţii.Teletextul conţine un computer care interpretează datele ca instrucţiuni.

5) Nivelul 5 Permite o grafică de înaltă rezoluţie şi nu se prevede utilizarea lui pe canale TV uzuale ci numai pentru TV dedicate, de exemplu, pentru transmisii de date între cabinete medicale şi clinici, făcând posibilă o radiografie la distanţă.


68/93

5/14/2018


8.4 Metode de măsurare şi control specifice sistemelor TV Informaţii preţioase se pot obţine prin vizualizarea formei semnalului în diferite puncte ale sistemului TV, cu ajutorul osciloscopului catodic specializat sau adaptat necesităţilor . Se foloseşte selectorul de linie TV, care permite să se vizualizeze pe ecranul osciloscopului semnalul corespunzător unei anumite linii (sau unei fracţiuni de linie) din rastru. Calitatea imaginii se poate aprecia cu ajutorul mirelor universale sau speciale. De exemplu cu mira de control a TV Romania se măsoară mai mulţi parametri. Se folosesc şi mire electronice. instalaţiilor ieşirea imagine şidirectă intrareaa În TV, modulator prin lanţ video se înţelegedetotalitatea dispozitivului al emiţătorului TV. Banda este largăsituate (6 - 8între MHz), este senzorului importantădevizualizarea caracteristicii amplitudine - frecvenţă pe ecranul unui osciloscop. Aprecierea distorsiunilor de fază se rezumă în practică doar la măsurarea timpului de propagare de grup, cu aparate specializate. Caracteristica de răspuns tranzitoriu se poate obţine cu ajutorul semnalelor treaptă (impulsuri rectangulare cu durate a fronturilor sub 10 ns). Funcţia treptă prezintă dezavantajul că spectrul său de frecvenţă este mult mai larg decât banda de trecere a lanţului video. De aceea în practică se f olosesc alte semnale test, alese astfel încât spectrul lor de frecvenţe să fie cât mai aproape de spectrul semnalului video. Un astfel de semnal este impulsul sin2 , definit prin relaţiile :

u(t) Fig. 1 sin u(t) =

2

(2Tt )

, pt 0 < t < 2T in rest

0

1

0,5

1

T

T= 2f

max v ideo

0

t

T/2 T 3T/2 2T Impulsul sin2 este foarte apropiat de forma semnalului video corespunzator unui singur element de imagine, astfel că distorsiunile lui (după trecerea prin lanţul video) indică modul în care canalul influenţează calitatea redării detaliilor fixe din imagine. Micşorarea amplitudinii impulsului reflectă micşorarea contrastului, iar mărirea duratei lui corespunde estompării contururilor. Pentru a putea aprecia modificarea amplitudinii impulsului, el se asociază cu un semnal rectangular, cu durata suficient de mare (în raport cu T), acest semnal fiind denu mit " impuls bandă". impuls bara 2 caderea palierului indica distorsiun sin pentru imagini cu continut unifor

19  s

26 s

Fig . 2

5 s 64 s Pentru a deveni semnal video compex semnalul sin2+ bara este prevazut cu impulsuri de stingere şi sincronizare pe orizontală. Fiind un semnal simetric, impulsul sin 2 pune în evidenţă şi distorsiunile de fază, care se apreciază prin mărimea oscilaţiilor care apar la baza impulsului . Astfel, dacă defazajele la frecvenţe înalte sunt mai mici decăt la frecvenţe joas e, apare o oscilaţie în partea anterioara a impulsului (Fig.3.a). În caz invers oscilaţia apare la sfârşitul impulsului (Fig. 3.b).


69/93

5/14/2018






u(t)

u(t) f

f

t

t

Uzual se folosesc două impulsuri cu duratele T şi 2T (la jumătatea amplitudinii). Dacă impulsul T este utilizat la frecvente înalte, impulsul 2T permite aprecierea distorsiunilor la frecvente medii. Pentru fmax = 6 MHz, T=0,08-0,1ms, 2T=0,16-0,17ms. În cazul sistemelor NTSC şi PAL se mai utilizează semnale Tc =10T sau 2Tc=20T (Fig. 4), obţinute prin modularea în amplitudine a subpurtătoarei de culoare, cu s emnal impuls sin2-bara, examinându-se distorsiunile în cadrul unei benzi de 1 - 2 MHz în vecinătatea subpurtatoarei . 1V Fig 3.a

Fig 3.b

sin 2,

Fig. 4 0,3 V 0V Pentru a scoate în evidenţă neconcordanţa în timp a semnalelor de luminanţă şi crominanţă se foloseşte impulsul sin 2 color "modificat" (Fig. 5.c), care se obţine prin mixarea semnalului sin 2 (Fig. 5.b) cu impulsul modulator (Fig. 5.a). nivel negru

Fig 5.a Fig. 5.b Fig. 5.c În practică, distorsiunile de amplitudine şi de faza acţionează simultan, deformarea semnalului fiind o combinaţie a celor două tipuri de distorsiuni prezentate în fig. 6.

A

A f

Fig. 6 a).

 f

Fig. 6 b).

 f

Fig. 6 c).

f Fig. 6 d).

În cazul sistemelor NTSC şi PAL se foloseste VECTOROSCOPUL, care măsoară relaţiile de fază de amplitudine ale semnalelor s de crominanţă. Măsurătorile se fac prin vizualizarea vectorogramei semnalului de crominanţă direct pe ecranul unui tub catodic, atunc i când la intrarea canalului încercat se aplică semnalul furnizat de generatorul de bare color. Pe plăcile de deflexie pe verticală şi orizontală ale tubului catodic se aplică semnalele de crominanţă E r-y şi Eb-y sau Ei, Eq (NTSC) sau Eu, Ev (PAL). Diferitele culori corespunzătoare barelor colorate se obţin sub forma unor puncte luminoase. Aşezând în faţa ecranului tubului un sablon transparent cu axele de coordonate ortogonale, se poate determina amplitudinea şi faza frecvenţei subpurtătoare pentru fiecare bandă colorată, precum şi pentru burst. Cu vectororscopul se pot măsura şi distorsiunile diferenţiale, dar există şi aparate specializate pentru măsurarea amplificării diferenţiale şi a fazei diferenţiale. Pentru SECAM aparatele sunt mai complicate. 1. 53 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

70/93

5/14/2018


În cazul transmiterii semnalului TV la distanţe mari se folosesc semnale - test speciale cunoscute sub denumirea de linii test TSI - TEST SIGNAL INSERTION. Aceste semnale se introduc în semnalul video la intrarea canalului, pe linii situate pe întoarcerea pe verticală. Iniţial s-au folosit liniile 17 şi 18 pe un câmp şi 330 şi 331 pe celalalt. După apariţia sistemului teletext se folosesc liniile 19, 20, 332 şi 333. Astfel: A[V] A[V] D1 C2 B2 B1 F 1 C1 0,86

0,3 0

0,3 6

32 x[H/32]

11 13 16 20

A[V]

Fig. 7 linia 19 D2

12

32

x[H/32]

Fig. 8 linia 20

A[V]

B1 B2

1

6

G1

1

E G2 0,3 0

0,3 6

32 x[H/32]

11 13 20

0

6

17

32

x[H/32]

Fig. 9 linia 332 Fig. 10 linia 333 * Linia 19 (fig. 7) conţine semnalele: - B1 - impuls sin2 cu durata 2T, pentru control la frecvenţe medii şi înalte - B2 - impuls rectangular pentru controlul nivelului de alb, folosit şi ca nivel de referinţa pentru înalţimea B1 - F – sin2 cu 2Tc =20T (modificat) pentru crominanţă D1 - trepte de şi fazei-diferenţiale). gri (pe care se poate suprapune o sinusoida cu 1,2 MHz sau 4.43 MHz, pentru controlul amplificării * Linia 20 (Fig.8) conţine C2=6 pachete de oscilaţii sinusoidale (f=0,5; 1,5; 2,8; 4,43; 5,0 şi 5,3 MHz) situate pe nivel de gri, pentru controlul caracteristicii amplitudine - frecvenţă (comparativ cu C1 - impuls rectangular). * Linia 332 (Fig 9) - B1, B2, D2 = D1 peste care se suprapune subpurtătoarea de culoare. * Linia 333 (Fig 10) - G1 (sau G2) şi E = pachete cu frecvenţa subpurtatoarei de culoare, situate pe gri. Sunt utilizate pentru aprecierea distorsiunilor semnalului de crominanţă. Există echipamente speciale (digitale) care prelucrează automat semnalele liniilor test, transmiţând comenzi la distanţa pentru înlăturarea defectelor.

Măsurarea raportului semnal - zgomot Cele mai importante sunt zgomotele de fluctuaţie. Ele reduc fineţea conturată şi contrastul imaginii. Datorită licăririi haotice a strălucirii diferitelor elemente ale imaginii, observatorul are o senzaţie neplăcută. Se defineşte raportul semnal /

zgomotYY=(preponderat). Us (vv) (amplitudinea VV a semnalului video între nivelul de alb şi negru) Uzef (valoarea efectivă a U de zgomot) În decibeli YdB = 20 lg Us (v) [dB], Uzef

Uzef =



f1

P(f) df

f2

1. 54


71/93

5/14/2018


unde f1, f2 = f extreme ale semnalului video, P(f) = densitatea spectrală a puterii zgomotului. Pentru Y > 46 dB zgomotul nu se observă. Pentru Y = 40 dB, numărul maxim posibil de trepte de contrast este cu 20 % mai mic decât fără zgomot. Y = 30 - 40 dB = > imagine bună, Y = 20 - 30 dB => imagine satisfăcătoare. Y se poate determina măsurând separat Us şi Uzef. Uzef se masoară cu aparate cu caracteristica pătratică (detector

patratic). În TV se determină pe osciloscop (Fig 11) de bandă largă o valoare de cvasivârf a tensiunii de zgomot Uzv (care poate fi depăşită de diferitele impulsuri haotice cu o probabilitate dată pi), după care se calculează Uzef cu relaţia

Uzef = Usv / Kv, în care Kv este factorul de vârf a tensiunii de zgomot (K = 6,5...7).

u

alb

Uzv Us(vv) Uzv

negru

t Fig. 11 Percepţia vizuală a zgomotului de fluctuaţii depinde de distribuţia energiei în spectru. La aceeaşi energie, zgomotul de joasă frecvenţă este mai supărător decât zgomotul de înaltă frecvenţă. Această deosebire se explică prin puterea de rezoluţie limitată a ochiului şi prin căderea caracteristicii de apertură a tubului cinescop în domeniul frecvenţelor înalte. Acţiunea perturbatoare a zgomotului de fluctuaţie în procesul de percepţie a imaginii se apreciază cu ajutorul funcţiei de pondere a zgomotului F(f), care ne permite să determinăm puterea percepută vizual a zgomotului cu expresia

Pv

=



f1

 (f) P(f) df

f2

În practică, pentru măsurarea / zgomotavând ponderat, semnalul cu zgomot printr-un filtru corespunzător caracteristicii ochiului, raportului numit filtrusemnal de ponderare, funcţiasedetrece transfer F(f) conform CCIR prezentat în figura 12. Schema recomandată este dată în figura 13 (T podit).

dB Fig. 12

Fig. 13

0

L

-5 -10 -15

R

-20 -25

R C

L=24,8  H

-30 1

2

5

10

20

50

5

100 f ( Hz ) x 10 R=75

C=4,4 nF Raportul semnal - zgomot ponderat are o valoare cu 11,2 dB > decât cel neponderat. De ex. pentru o imagine excelentă Y=46-48 dB, deci Yponderat=57-59 dB. Pentru o imagine încă acceptabilă Y=20 dB, deci Yponderat= 31 dB. 1. 55 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

72/93

5/14/2018


Măsurarea sensibilităţii unui receptor TV Pentru un TVAN sau color se pot defini mai multe tipuri de sensibilităţi: 1. sensibilitatea limitată de amplificare; 2. sensibilitatea limitată de zgomot (de un anumit raport zgomot / semnal pe imagine); 3. sensibilitate limitată de sincronizare. Pentru un TV color se mai defineşte sensibilitate limitată de sincronizare a culorii. Să le detaliem pe rând: 1. Sensibilitate limitată de amplificare SA, reprezintă valoarea minimă a tensiunii la intrarea în TV, care permite să se obţină o anumită tensiune U n pe electrodul de modulaţie al tubului cinescop (pe catod). Tensiunea U n se stabileşte astfel încât să se obţină o imagine normală (cu sincronizare stabilă), cu un număr de gradaţii de gri corespunzator unui contrast K = Bmax / Bmin = 20mc / 2mc = 10. Se foloseşte o frecvenţa purtatoare (FIF şi / sau UIF), modulată în amplitudine cu semnal video corespunzător scării de gri (sau mirei de control TVR). Cu butonul "contrast" pe maxim se reduce semnalul la intrare până cand se obţine Unvv pe catod masurată cu osciloscopul. Practic se poate reduce U in până când Un începe să scadă. Uin (V) reprezintă sensibilitatea limitată de amplificare să se poată calcula şi în dB. Orice nivel în TV se poate exprima în două moduri : a). ca putere de semnal, nu intereseaza Zin în receptor. b). ca tensiune de semnal, trebuie precizat Zm . Uzual 75 W (poate fi şi 300 W). Puterea semnalului se exprimă de obicei în dB - mW (dBm sau Db(mW)): P[dBm] = 10 lg(P[mW] / 1mW) deci 1 mW înseamnă 0 dBm. P = Uef * Uef / R. Pentru 0 dBm rezultă Uef = P * R  273 mV / 75 W. De exemplu valoarea standardizată a sensibilităţii limitate de amplificare, pentru un receptor TV stationar AN clasa III de calitate este - 70 dBm în FIF şi - 67 dBm în UIF. Tensiunea corespunzatoare de semnal la intrare pe impedanţă de 75 W se poate calcula mai simplu astfel:



0dBm ... 273mV/75 -60 dBm ... 273V/75

103

standarde pentru SA clasa I clasa II şi clasa IV -80 dBm -75dBm în FIF -77 dBm -72dBm în UIF

-70dBm ... 273mV/316=87V/75 -80 dBm ... 27,3V/75 2. Sensibilitatea limitată de zgomot Sz Standardul prevede măsurarea Sz pentru un raport semnal / zgomot neponderat  de 20 dB. Y = 20 lg (Usvv / Uzef ) = 20 dB, U zv = Kv Uzef = ( 5 ....6 ) Uzef = > Sz se determină uşor cu un semnal video în scară de gri, măsurând Uin pentru care Usvv = 2Uzv. Într-adevăr în acest caz Y = 20 lg 10 = 20 dB Sz depinde de zgomotul propriu al receptorului TV standard pentru Sz clasa III şi I. standarde pentru SA clasa I clasa III -71 dBm -65dBm în FIF -65 dBm -59dBm în UIF Există şi o sensibilitate limitată de raportul semnal / zgomot de 26 dB pentru calea de sunet. De exemplu pentru clasa a III - a - 60 dBm în FIF şi -54 în UIF. 3. Sensibilitatea limitată de sincronizare Ss - reprezintă nivelul semnalului de intrare în receptor pentru care sincronizarea se menţine (pe verticală cât şi pe orizontală). Acest lucru trebuie verificat şi la pornirea TV şi la schimbare a canalelor. Măsurătorile se fac cu reglajul de contrast la maxim. Prin proiectare în general Sa = Ss. 4. Sensibilitatea limitată la sincronizarea culorii (pentru TV color) Corespunde nivelului minim de semnal la intrarea în receptor pentru care decodorul mai poate să identifice existenţa unui semnal color (în sistemul sau sistemele în care este construit să lucreze) şi nu blochează calea de culoare. Exemplu la TV color 3007 această sensibilitate este în PAL > 70  V în FIF şi 110 V în UIF , iar în SECAM mai bună de 150 V în FIF şi de 250 V în UIF pe impedanţă de intrare de 75 W. Problemă: Sensibilitatea limitată de amplificare (SA) pentru un receptor TV este –78 dBm. Să se calculeze tensiunea corespunzătoare de semnal la intrarea pe impedanţă Z=75


73/93

5/14/2018


SA=P[dBm]=10 lg(P(w) / 1mW)=-78dBm P[w]=1mW*10P[dBm] / 10=10-3*10-78=1.58*10-11W Uef =

PR

= 1.58 *1011 * 75 =34.47V/75

CAP. 9. ECHIPAMENTE PENTRU RECEPŢIA SATELIŢI PROGRAMELOR TV DE PE 9.1. Generalităţi. Parametrii tehnici ai transmisiei TV satelit Ideea de a folosi sateliţi pentru acoperirea întregului glob pământesc din punct de vedere al comunicaţiilor, a apărut în 1945 (A. Clark), primul satelit INTELSAT (EARLY BIRD) fiind lansat abia în 1965. Benzile de frecvenţă alocate sunt în domeniul SIF (SHF) (supraînaltă frecvenţă): - banda L : 1...2,6 GHz; - banda S : 2,6...4 GHz; - banda C : 4...8 GHz; - banda KU (KUNDER) : 10,9...18 GHz;

-- banda banda K K: 18...26 GHz; A (KABOVE): 26...40 GHz. Sateliţii pot fi clasificaţi din mai multe puncte de vedere : 1. După durata perioadei de revoluţie : A. Sateliţi de pasaj - cu orbite joase. Asigură comunicaţii între două puncte de pe glob. B. Sateliţi geostaţionari - sunt situaţi la punct fix în raport cu pământul. Orbita este ecuatorială, altitudinea 36.000 Km şi au perioada de revoluţie egală cu perioada de rotaţie a pământului. Cu 3 sateliţi dispuşi la 120  unul faţă de celălalt se acoperă tot globul pamântesc. Ex. : Sateliţi din sistemul “INTELSAT”, în exploatare fiind cei din seria INTELSAT V, V -a, VI. 2. După tipul de serviciu - pe care-l asigură, există sateliţi pentru meteorologie, prospecţiuni geologice, navigaţie aero, maritimi, militari şi pentru telecomunicaţii. Cei de telecomunicaţii la rândul lor, se pot clasifica astfel : A. După puterea transponderelor (receptor - emitator de bord) îmbarcate : - de mică putere LPS (1 ÷ 30 W) Ex. : INTELSAT (8 ÷ 10 W); putereHPS MPS(100 (30 ÷÷ 300 100 W) W) şi mai mult. -- de de medie mare putere B. După tipul de servicii de telecomunicaţii : B1. Sateliţi pentru servicii fixe (FSS = FIXED SATELLITE SERVICE). Ex. INTELSAT. B2. Sateliţi pentru servicii de radiodifuziune (BSS=BROADCASTING SATE -LLITE SERVICE). Ex. : Sateliţi de distribuţie din seria ECS (EUROPEAN COMUNICATION SATELLITE) lansaţi de compania “EUTELSAT”, cu puteri de cca. 10 W, care distribuie programele pentru staţii TV. Recepţia individuală este dificilă. B3. Sateliţi pentru recepţia directă (DBS = DIRECT BROADCASTING SATELLITE). Au putere mare (250 W) şi pot asigura o recepţie bună, în zona pentru care au fost destinaţi, cu antene cu diametru de 60 ÷ 90 cm. 3. După frecvenţele de lucru există sateliţi : - în bandă C (6 GHz pentru traseul ascendent, 4 GHz pentru cel descendent. Ex. : "INTELSAT”). - în banda Ku - descendent 10,95 ..... 11,7 GHz şi 12,5 ....12,75 GHz. Ex. : ECS, ASTRA, DFS, pe traseul ascendent = 14 GHz. - tot în banda Ku : descendent = 11,7 ... 12,5 GHz. Ex. : DBS : TDF-1, TV-SAT2, OLIMPUS, TELE - X, etc, pe traseul ascendent : 18 GHz. La legăturile spre şi de la sateliţi se folosesc mai multe sisteme de transmisiune pentru semnale TV : 1. Sisteme analogice cu multiplexare în frecvenţă (MDF) Ex. PAL, SECAM, NTSC, cu MAQ sau MF. 2. Sisteme cu multiplexare în timp (MDT) care elimină diafoniile ce apar la sistemele MDF. Ex. : MAC (MULTIPLEXED ANALOG COMPONENTS). Sunetul este digital, un TV obişnuit neputând reda nici imaginea, nici sunetul transmise MAC. După felul în care se face transmisiunea MAC, în sistem binar (cu 2 nivele 0 şi 1) sau duobinar cu 3 nivele, după frecvenţă de tact de 20, 250 MHz sau 10,125 MHz, au apărut specificaţiile B, C, D, D 2 ca prefix la MAC. Ex. : D2-MAC/PACKET (deoarece cuvintele de cod sunt grupate în pachete). Modulaţia duobinară reduce banda de transmisiune necesară, sau la aceeaşi bandă asigură viteza de transmisiune de două ori mai mare. 1. 57 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

74/93

5/14/2018


Pentru aprecierea diverselor echipamente de recepţie de la satelit se folosesc o serie de valori ale parametrilor tehnici : puteri emise şi recepţionate, frecvenţa, dimensiunea antenelor, factor de zgomot F, temperaturi de zgomot T, G amplificări, atenuări, factor de merit M  R (unde GR este câştigul antenei de recepţie), etc. T

9.2. Unitatea exterioară a echipamentelor de recepţie O instalaţie de recepţie individuală de la satelit se poate împărţi în 2 unităţi : cea exterioară şi cea interioară. Partea exterioară are schema bloc din fig. 9.1 şi cuprinde : 1. Antena (reflectorul) de regulă sub forma parabolică, cu diverse dimensiuni (0,6....4 m), în funcţie de câştigul GR dorit. Se realizează din tabla de Al (vopsită mat pentru a evita apariţia temperaturilor ridicate în focar) sau din fibra de sticlă metalizată şi vopsită. Cu rezultate mai slabe se folosesc şi antene plane, realizate dintr -un circuit imprimat pe care sau corodat o multitudine de dipoli (un sistem de antene). LOW NOISE BLOCK CONVERTOR

flansa cu canale circulare

SP

CT

Separator Polarizare

Cuplor Trecere

ghid superior TPC/L Transformare Polarizare circulara in liniara

intrare

ref lector parabolic (antena) simetric

antena Horn iluminatorul antenei (radiator primar)

(Polarotor)

Convertor banda 0,95 - 1,75 GHz

FI 1 LNB

0cablu coaxial la receptor

I/ I 2 1 Curent comutare Polarizare

U/ U 1 2 Tensiune comutare benzi

Fig. 9.1 - Pentru EUTELSAT 10,95 ÷ 11,76 GHz, polarizare verticală sau orizontală. - Pentru DBS : 11,76 ÷ 12,56 GHz, polarizare CS sau CD (circulară stânga sau dreapta). 2. Iluminatorul antenei (radiator primar) este de obicei o antenă Horn (pâlnie) montată în focarul reflectorului parabolic. Pentru a se mări eficientă antenei, prin micşorarea “umbrei” lăsate de iluminator, acesta se poate monta lateral (antena cu reflector asimetric - OFFSET - fig. 9.2). Reflectorul se montează aproape vertical. Are avantajul că nu “ţine” ploaia, zăpada (care dau atenuări suplimentare), dar opune o rezistenţă mai mare la vânt (stâlpul trebuie bine ancorat). Antena trebuie montată în aer liber, deoarece printr -o sticlă de geam normală, puterea se înjumătăţeşte, deci atenuarea este cu 3 dB mai mare. Rezultă o dublare a suprafeţei antenei montată în spatele ferestrei (deci diametrul de 1,4 ori mai mare). Iluminatorul este o terminaţie de ghid de undă circulară cu o flanşă cu nervuri sau o suprafaţă striată, care măreşte eficienţa captării. O parte din semnalul incorect focalizat (datorită aberaţiilor de sfericitate ale reflectorului), este readus în focar. La intrarea antenei horn se montează un disc protector din folie subţire de teflon, pentru ca interiorul ghidului de undă circul ar rămână curat şi uscat.al dispozitivului de poziţionare al antenei, plus traductoarele de poziţie. (diametrul  1,8-cm) estesăelementul de execuţie 3.interior Actuatorul Este format din: motor (c.c., ex. 36V), reductor de viteză, un şurub fără sfârşit (melcat), braţul cu ureche cu nucă, suportu l cu ureche cu nucă. Motorul este alimentat de la un poziţionor amplasat în încăperea de unde se comandă orientarea antenei pe satelitul dorit. Ca traductoare de poziţie se folosesc potenţiometre, traductoare Hall, optocuploare, etc.

Reflector (OFFSET) Stâlp 1. 58 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

75/93

5/14/2018


Antena Horn Fig. 9.2

4. Polarizorul (polarizatorul, polarotorul) - este de fapt un separator de polarizare. Acesta separă undele polarizate vertical, de cele polarizate orizontal, în cazul polarizării liniare. Există separatoare manuale (realizate prin rotirea unei sonde în interiorul ghidului de undă) şi separatoare comandate (un motor cu o ferită cu bobinaj). Ferita poate fi polarizată magnetic cu ajutorul curentului care circulă prin bobinaj, astfel încât să apară la ieşire numai unda cu polarizarea dorită, verticală sau orizontală). În acest mod, în aceeaşi bandă de frecvenţă, s-a dublat numărul de canale disponibile. 5. Transformatorul de tip de polarizare - sateliţii DBS emit cu polarizare circulară a undelor, stânga (CS) sau dreapta (CD). Transformatorul transformă cele 2 polarizări circulare în liniare. Ex.: CS în V; CD în H. Dacă deja există şi polarizări liniare, se foloseşte un polarizator cu ferită, comandat cu 4 valori de curent, iar CS - 135° trece în V şi CD - 45° trece în H. 6. Cuplorul sau adaptorul - din motive de simetrie circulară a antenei, iluminatorul, polarizorul, etc. se fac cu ghiduri circulare. Convertorul are de obicei ghidul de secţiune dreptunghiulară. Cuplorul face adaptarea fără reflexii şi cu pierderi cât mai mici. 7. Decuplorul de moduri octogoanle - se foloseşte (fără polarizator şi tranformator) când se doreşte recepţionarea simultanăDecuplorul cu două convertoare două receptoare a programelor emise de acelaşi satelitdecuieşire, unde la polarizate V şi H. cele 2 este formatşi dintr-un ghid care are un tronson de intrare şi două care se conectează convertoare. Se mai numeşte transductor de moduri ortogonale (OMT) (ORTHOMODE TRANSDUCER). Se mai folosesc separatoare de benzi de frecvenţă cu FTJ şi FTS. 8. Convertorul de bandă - asigură coborârea frecvenţei de la peste 10 GHz la o frecvenţă intermediară, aleasă de la 0,95 la 1,75 GHz, ca în orice receptor superheterodină. Se numeşte LNB (LOW NOISE BLOCK CONVERTER) sau LNC (LOW NOISE CONVERTER) şi este format dintr-un amplificator de intrare LNA (LOW NOISE AMPLIFIER), filtru pentru semnale oglindă, oscilator local  10 GHz, MIXER, FTB, etaj de ieşire. LNA poate lipsi pentru emiţătoare puternice şi apropiate. Uzual LNB are F = 1,3 ÷ 1,5 dB (există şi cu 0,6 dB) şi G = 55 dB. Sunt realizate în tehnologie microstrip (microbandă) cu L, C, filtre direct pe placa imprimată.Se folosesc TEC-MOS cu AL, GA, AS de tip HEMT (HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR) cu plantare in tehnologie SMD (SURFACE MOUNTED DEVICES). Pentru stabilizarea frecvenţei de oscilaţie se foloseşte o pastilă cu R mare - DRO (DIELECTRIC REZONATOR OSCILATOR). În afară de TEC -uri se mai pot folosi în oscilator

diode GUNN sau IMPATT, iar în MIXER diode SCHOTTKY.

9.3 Unitatea interioară a echipamentelor de recepţie 1. Receptorul - fig. 9.3 - are amplificare 50-60 dB. AF

Mixer

Amplificator Amplificator de banda larga trece banda

Fi1

FT B

ABL

ATB

Fi2

M

Fus (SAW)

Demodulator

FT B

AF i2

479,5 GHz

472,5 GHz

0,95-1,75 GHz

Uacord

Iesire MAC

DEM PLL

De la LNB OL

Bloc AF

RAA

Bloc VF

1,43-2,23 GHz

20-40 dB Olscilator local

VF

Fig. 9.3

Selectivitatea: 36, 27, 16 MHz, în funcţie de satelit şi eventual acordabilă. FI2 = a doua frecvenţă intermediară = 479,5 MHz trece prin FTB (filtru cu undă de suprafaţă FUS -SAW SURFACE ACOUSTICAL WAVE FILTER). Pentru demodulator se pot folosi scheme clasice, cu dezavantajul că au pragul pe la 12 dB. 1. 59 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

76/93

5/14/2018


Se ştie că la transmisiunile MF, la o valoare sub prag, calitatea semnalului demodulat se înrăutăţeşte brusc. Demodulatoarele MF cu PLL (phase locked loop) au pragul la (8 dB sau chiar la 6 dB, dacă sunt demodulatoare MF cu reacţie FBFM (FEEDBACK FREQUENCY MODULATION). Există circuite integrate specializate. Ex.: SL 1451 al firmei PLESSEY 8 dB, banda 18 MHz, ZIN = 50, S/Z la ieşire = 45 dB), sau mai noi: SL 1452, 1454, 1455. 2. Poziţionorul - poate fi independent sau inclus în receptor. Logica de comandă poate fi cu microprocesor. Există canale cu sunet stereo sau în două limbi. Pentru programele fără reclame, există tendinţa de a introduce accesul condiţionat al telespectatorilor la aceste programe. Aceasta se realizează prin codarea (cifrarea) semnalului. Pentru decodare, abonatul care a plătit, primeşte un decodor. Se construiesc şi decodoare care pot fi deblocate cu carte de credit inteligentă (SMART CARD).

CAP.10. ÎNREGISTRAREA MAGNETICĂ A SEMNALULUI DE TV 10.1 Istoric.Generalităţi

10.1. 1. Magnetoscoape de studio Înregistrarea magnetică a sunetului, (AF) se face longitudinal -în sensul mişcării benzii -, pe o bandă din acetat sau poliesteri, pe care se depune un oxid feric sau alt material (Fe2O3, CrO2). În perioada 1951- 1953 firma RCA a făcut demonstraţii de înregistrare longitudinală a imaginii cu viteza de derulare a benzii de 9 m/sec. (soluţie neeconomică). Primele magnetoscoape de studio au fost realizate în 1956 de firma AMPEX, fiind cu înregistrare transversală, cu 4 capete rotitoare dispuse pe un disc (tambur) (magnetoscoape cuadruplex, format A). Banda magnetică folosită, cu lăţimea de 2 ţoli (1ţol=25.4 mm) = 50,8 mm, se deplasează cu 39.7 cm/sec, dar viteza relativă cap - bandă rezultă 42 m/sec, ceea ce permite înregistrarea semnalelor cu f max=18 MHz. S pectrul video se translatează la frecvenţe superioare în MF. Turaţia de 15.000 rot/min a discului cu capete video asigură înregistrarea pe o pistă verticală, de către un cap magnetic, a 17 linii TV (fig. 10.1).

v=39,7 cm/sec pistă sunet pista video 89o30’

pista semnale decuplaj pista semnal sincronizare fig. 10.1 Funcţiile stop cadru (STILL) sau redarea încetinită (SLOW sau FRAME ADVANCE) sunt dificil de realizat. Înregistrarea se numeşte segmentată deoarece un câmp TV este d escompus pe mai multe piste video. În anul 1959 firma TOSHIBA introduce înregistrarea elicoidală a benzii, utilizând un singur cap magnetic rotativ, în jurul căruia banda magnetică de 1 ţol = 25.4 mm face o buclă de 360 . Pistele înregistrate rezultă oblice, deoarece planul de rotaţie a capului face un unghi cu planul în care se deplasează banda. Turaţia capului este de 3000 rot/min şi asigură înregistrarea unui câmp TV pe fiecare pistă (înregistrare nesegmentată). Funcţiile stop -cadru şi redare încetinită se realizează simplu prin oprirea şi respectiv derularea lentă a benzii. În anul 1964 firma PHILIPS introduce discul cu 2 capete magnetice, realizând înfăşurarea elicoidală prin înfăşurarea benzii pe un arc de 180 . Pentru a înregistra un câmp TV pe o pistă, turaţia discului este de 1500 rot/min.

10.1. 2. Sisteme de înregistrare pentru amatori În anul 1965 firma PHILIPS reuşeşte standardizarea casetei audio COMPACT CASSETE cu bandă magnetică cu lăţimea de 3.81 mm, viteza de deplasare a benzii fiind de 4.75 cm/sec. Există următoarele tipuri uzuale de casete: C60 (grosimea benzii de 18m) = 60min, C90 (12m), C120 (9m). Casetele de înaltă fidelitate (HI-FI) sunt cu zgomot redus L (LOW- NOISE) şi nivel mare H (HIGH OUTPUT). În spatele casetei există nişte decupări cu aripioare de siguranţă (pentru a permite unor dispozitive să intre în decupările respective), pentru înregistrare sau pentru corecţiile de înregistrare-redare (sisteme DOLBY, etc.). Există (în special în SUA, Japonia) şi casete Cartridge cu bandă magnetică de magnetofon (lăţimea de 6.25 mm, viteza 9.53 cm/sec), înfăşurată pe un singur butuc, formând în timpul funcţionării o buclă fără sfârşit. Are 8 piste monofonice, 4 stereofonice sau 2 quadrofonice. Pentru parcurgerea succesivă a pistelor, capetele se deplasează automat. Nu are derulare rapidă. În anul 1968 firma PHILIPS lansează pe


77/93

5/14/2018


piaţă magnetoscopul (cu role) destinat amatorilor. În 1969 firma SONY produce prima casetă cu bandă, cu lăţimea de 3/4 ţoli = 19.4 mm, destinată sistemul ui U-matic (LOW BAND). Casetoscoapele, comercializate din 1971, au caracteristici semiprofesionale. În 1972 PHILIPS elaborează primul sistem de înregistrare VCR (VIDEO CASSETTE RECORDER) pentru amatori şi caseta video cu bandă îngustă (1/2 ţoli = 12.7 mm), folosită şi astăzi. Sistemul VCR utilizează MF pentru semnalul de luminanţă şi transpunerea semnalului de crominanţă la frecvenţe inferioare. În 1975 în Japonia, sunt lansate pe piaţă sistemele BETAMAX , propuse de SONY, şi VHS (video home system) conce pute de firma JVC. Faţă de sistemul VCR ambele sisteme utilizează capete magnetice cu azimut, ceea ce permite eliminarea spaţiilor de gardă între pistele oblice reducându -se viteza de derulare a benzii (1.87 cm/sec la BETAMAX, şi 2.34 cm/sec la VHS) şi viteza normală-STANDARD PLAY. Durata casetei este 3-4 ore. Se impune sistemul VHS, datorită robusteţii mecanice. În 1977 firma PHILIPS revine cu sistemul VCR/LP (long play), având capete magnetice cu azimut (caseta de 3 ore). Firma GRUNDIG atinge 4 ore pe o c asetă cu sistemul SVR (super video recorder). Deşi ambele variante europene VCR/LP şi SVR asigură performanţe superioare celor japoneze, apar prea târziu pentru a recuceri piaţa şi vor fi abandonate (poate şi din cauza preţului). Firma PHILIPS mai propune sistemul V-2000, cu înregistrarea casetei în ambele sensuri de derulare (flip-over, ca la casete audio). O casetă atinge 8 ore (ex. VR 2025 PHILIPS sau 2*4 GRUNDIG). În sistemul VR 2200 s-a suprimat pista de control, introducându-se un sistem automat de urmărire a pistei DTF (dynamic track following). Firma SONY realizează sistemul VIDEO 8 (sau 8 mm, 1/3 ţoli) cu bandă de 8 mm şi casetă mică. Sunetul poate fi normal, longitudinal, pe piste oblice cu MF sau separat digital pe o porţiune separată a pist elor oblice. Uzual casetoscoapele au unul sau două din cele 3 sisteme TV, existând şi combinaţii (ex. standardul artificial NTSC 4.43), pentru HIFI existând sunet stereo sau bilingv. Pentru funcţia STOP CADRU, la două capete magnetice, rezultă o imagine cu perturbaţii, vizualizându -se doar un semicadru. Se poate folosi al 3-lea cap magnetic. Pentru regimul LONG PLAY (viteza înjumătăţită) se folosesc 4 capete magnetice. Se folosesc camere video cu magnetoscop încorporat CAMCORDER. Au existat modele VHS-MOVIE (cu casetă VHS normală) cu 4 capete. În prezent există modele de cca. 1 kg. cu sistemele VHS -C sau 8mm. VHS-C are casetă mică dar banda tot de 12.7mm şi poate fi redată cu ajutorul unui adaptor mecanic, pe casetoscoapele VHS. În prezent s-au impus cele de 8mm. Există foarte multe reglaje automate: auto iris, auto focus etc. În viitor se vor impune casetoscoapele digitale, după ce se va ajunge la o standardizare. În prezent o casetă cu un anumit format nu poate fi folosită decât pe un casetoscop cu formatul corespunzător casetei video. Grosimea benzilor magnetice s-au redus de la 25-30 micrometri la 13-15 şi chiar la 10.

10.2 Magnetoscoape cu înregistrare elicoidală Pentru realizarea înregistrării elicoidale contactul tambur- bandă poate fi realizat în alfa (fig. 10.2a), în omega, în 1/2 omega (fig. 10.2b).

tambur 190 cap video 50 rot/sec (50Hz) bandă

1500 rot/min

capete video fig. 10.2b

fig. 10.2a înfăşurarea în α =înclinarea pistei=4

înfăşurarea în 1/2 Ω =înclinarea pistei=3-5

La înf ăşurarea în alfa ieşirea benzii de pe tambur se face într-un plan inferior intrării benzii. Cele 2 role ale casetei se pot aşeza suprapus (coaxial). S -a folosit la echipamente profesionale, de exemplu: varianta în omega la care banda se înfăşoară 365 în jurul tamburului cu un singur cap. La înfăşurarea de 1/2 omega, banda este în contact cu tamburul cu dou ă capete pe un arc puţin mai mare de 180 . Se foloseşte atât la standarde profesionale cât şi pentru amatori. Ex. de formate pt. formate elicoidale:


78/93

5/14/2018


- formatul B (tip BCN) - înregistrare segmentată, banda 1", două capete inferioare cu 1/2 omega în unghi de 14,3 , tambur = 50.8 mm, 9000 rot/min, viteza benzii 24 cm/sec, viteza relativă bandă cap 24 m/sec, un câmp ocupă 6 piste, oric e stop cadru foloseşte o memorie numerică. - formatul C - înfăşoară în omega, un cap, tambur = 14 cm, 3000 rot/min, AMPEX 1" - formatul D -digital-D1 pt .CVBS, D2 pentru componente separate Ey, Eu, Ev - formatul E -sistemul U-matic -două capete, banda 3/4" pe casetă - formatul G -BETAMAX- banda 1/2", două capete, disc = 74,487 mm - formatul H -VHS - 2 capete -1/2", disc = 62 mm - formatul L -BETACAM pentru camcorder - banda 1/2". Semnalele Ey şi Ec se înregistrează pe piste alăturate, cu două capete dispuse unul sub altul pe disc, f < 4 Mhz. Există şi BETACAM - sp, f < 5.5 Mhz (superior performance), ED-BETA (extended definition), video-8-hiB (hi band), etc. - formatele MI, MII tot pentru camcordere. În general se preferă transportul benzii în acelaşi plan (fig. 10.3).

capete video rolă presoare

cap ştergere

cap audio+sincron rolă presoare rolă debitoare

rolă receptoare

motor casetă

fig. 10.3 Pentru a realiza înfăşurarea în 1/2 omega, banda este extrasă din casetă cu ajutorul unor ghidaje mobile. Sistemul VHS extrage banda doar pentru înregistrare şi redare, protejând banda în timpul derulării rapide, cu dezavantajul unor timpi suplimentari la comandarea acestor funcţii. Sistemul BETAMAX menţine permanent banda în jurul tamburului cu capete video, rezultând timpi scurţi de răspuns la comenzi, dar tensiuni suplimentare în banda magnetică. În funcţie de standard înclinarea  este de 3-5 (VHS-5 57' 30" 3"'), iar lungimea pistei între 165 şi 96 mm (VHS- 96,9 mm)(fig. 10.4). 1mm semicadranul 1 semicadranul 2

faţa activă a benzii

pista audio

sens de deplasare a capetelor video

=5 96,9mm 49m

1/2"=12,65mm pista sincro 0,75mm

sens de deplasare bandă

fig. 10.4 Configuraţia şi dimensiunile pistelor magnetice pentru sistemul VHS În scopul eliminării diafoniei la redarea semnalului de luminanţă Ey şi al asigurării unui raport semnal/zgomot cât mai bun pentru Ey se foloseşte EF, iar tamburul rotativ utilizează capete video diferenţiate prin asimetrie. Pentru VHS banda semnalului Ey se limitează la fmax = 3 Mhz, frecvenţa purtătoare F0 = 4,3 Mhz iar deviaţia de frecvenţă Δf = 0,5 Mhz. Rezultă indicele de modulaţie: vhs = Δf / fmax = 0,5 / 3 = 0,17 < 1 Întreaga energie a semnalului MF se concentrează într -o bandă ce conţine doar purtătoarea F0 şi două componente laterale sintetice F0 – Fmax=4.3 – 3=1.3 Mhz, F0+Fmax=4.3+3=7.3 Mhz, deci Ey ocupă banda 1.3…7.3 Mhz. Deoarece cele două benzi laterale conţin aceaşi informaţie, frecvenţa maximă poate fi limitată la aprox. 5Mhz, prin suprimarea parţială a benzii laterale superioare (fig. 10.5).


79/93

5/14/2018


Prin dispariţia frecvenţelor mai mici de 1 Mhz s -au rezolvat problemele legate de capul magnetic şi amplificatorul corector. Semnalul fiind MF, are un nivel ridicat (cel al purtătoarei) chiar Ey. Rezultă că banda magnetică funcţionează permanent în zona liniară a curbei de magnetizare. Aceasta elimină necesitatea (ca în audio frecvenţă) a utilizării unui curent de premagnetizare cu f > 5 Mhz, practic nerealizabil. Ey MF Δfmax

fig. 10.5 1 2 3 4 5 6 f (MHz) La înregistrările audio precum şi la înregistrările video iniţiale într efierul capului magnetic este perpendicular pe direcţia de deplasare a benzii, orientând particulele magnetice conform fig. 10.6a

deplasare bandă

fig.10.6a 90 cap magnetic fără azimut

întrefier

6…15

cap A cu azimut negativ

6…15

cap B cu azimut pozitiv

fig. 10.6b Actualele înregistrări video folosesc un unghi dife rit de 90 între întrefier şi direcţia de deplasare a benzii. Diferenţa dintre unghiul real şi unghiul de 90  uzual se numeşte azimut. El se obţine prin utilizarea unor capete magnetice cu întrefier înclinat, ceea ce conduce la orientarea particulelor magn etice pe bandă conform fig. 10.6b. Dacă cele două capete au azimut diferit, se reduce diafonia. Pentru VHS azimutul este  (6  10'), diametrul tamburului fiind de 62  0,01 mm. Capetele video sunt în general din ferită şi sunt lipite pe o plăcuţă metalică pentru reglarea lor (cu precizie). Vârful capului magnetic trebuie să depăşească cu câţiva microni periferia discului, pentru ca în timpul funcţionării să facă contact cât mai bine cu banda magnetică. Tamburul cu capete rotative se cuplează cu partea statică a aparatului fie prin contacte de formă inelară, fie prin transformatoare rotative.

Tambur rotitor cu două capete video cap B ecran

cap A Armătură rotativă cu două primare Armătură fixă cu două secundare

A 1. 63 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

80/93

5/14/2018


B

fig. 10.7

înfăşurări inelare

A B

ghidaj cap A

cap B

Amplificator corector

Comutator electronic

Amplificator corector

Comutator electronic

transfomatoare rotative

Amplificator sumator 25 Hz

25Hz fig. 10.8.

bandă

Armăturile au două şanţuri inelare concentrice, în care se montează înfăşurările primare şi secundare. Pierderile trebuie să fie minime. Semnalele obţinute au o valoare efectivă de ordinul sutelor de V, trebuind să fie amplificate până la fracţiuni de volti (60dB) cu două amplificatoare (fig. 10.8), care au şi rolul de a realiza uniformizarea caracteristicii de transfer, compensând pierderile determinate de capetele video. La înregistrare şi la redare fiecare cap video citeşte mai mult decât un câmp existând momente când ambele capete au semnal. Pentru refacerea completă a semnalului se decupează semnalul pe durata unui câmp cu f=25 Mhz asincron cu turaţia tamburului. Datorită imperfecţiunilor benzii precum şi a desprinderilor stratului de oxid de pe bandă, se pot întâlni porţiuni de bandă înregistrată de pe care capetele magnetice culeg un semnal util mic. Pe ecran apare un drop- out, adică dungi întunecate, supărătoare. De aceea semnalul RF este trecut printr-o linie de întârziere de 64 s. Atunci când este detectat un drop-out semnalul de pe linia respectivă este înlocuit cu un semnal întârziat cu 64 s. (care nu diferă mult ca informaţie). Pentru a compensa reducerea benzii semnalului Ey se practică metoda CRISPENING (încreţire). Aceasta constă în a face două derivaţii succesive ale semnalului Ey şi a adăuga la Ey deriva ta a doua cu semn schimbat. Astfel se îmbunătăţeşte conturanţa şi prin urmare se obţine o creştere aparentă a definiţiei. Există şi altă metodă de corecţie şi de control automat comandate de un microcalculator, care primeşte informaţiile de la un număr mare de senzori, asigurând protecţia aparatului şi a casetei. Ex. de senzori : de umiditate, pentru protejarea capetelor video, pentru indicarea începutului şi sfârşitului de bandă, pentru comanda introducerii şi ejectării casetei, pen tru comanda încărcării şi descărcării benzii magnetice, pentru indicarea rotirii rolelor, pentru evitarea ştergerii accidentale a

casetei.

10.3 Înregistrarea semnalului de TVC Se poate face: - direct - indirect Înregistrarea directă este posibilă doar la magnetoscoapele de studio de bandă largă (5,5 - 6 Mhz). Înregistrarea indirectă se practică la magnetoscoapele semiprofesionale şi de amatori cu viteză mică cap - bandă magnetică şi banda de frecvenţă 3 Mhz. Semnalul de crominanţă (cu fsp = 4,43 Mhz la PA L) nu se mai poate înregistra direct. Se folosesc în general două metode de înregistrare indirectă: 1) Metoda FAM (frecvency and amplitude modulation). În acest caz se practică o modulaţie simultană MA şi MF cu cele două semnale diferenţă de culoare, a unei subpurtătoare alese la o frecvenţă de 3 Mhz. Acest semnal EFAM se însumează cu Ey original, se transferă cu MF şi se înregistrează pe bandă. La redare se decodează FAM şi se recodează în sistemul 2) TVC dorit. Banda pentru Ey este de Mhz,seiar pentru Ec 1 Mhz. Metoda LIR (Line reference) : şi3 aici face o decodare şi o reducere a benzilor la maxim 3 Mhz pentru Ey şi 0,6 MHz pentru Ec. Ey este modulat MF (ca la sistemul VHS), rămânând o bandă disponibilă între 0,1...1,1 Mhz. Se alege o subpurtătoar e pentru Ec (ex. 627 Mhz pentru VHS- PAL ) şi se face translaţia lui Ec. Semnalul Ec cu MAQ transpus pe 627 Khz şi însumat cu Ey modulat MF (fig. 10.9) se înregistrează pe bandă. CVBS VHS-PAL Ec(MAQ)

Ey (MF) 1. 64


81/93

5/14/2018


Δfmax

fsp 1 2 3 4 5 6 627KHz fig.10.9

f (MHz)

La redare se foloseşte frecvenţa de 625 Khz=40 fh care diferă cu 1/8 fH de 627 Khz pentru a reduce vizibilitatea subpurtătoarei. Pentru VHS-SECAM, cele două subpurtătoare, pe frecvenţa de 4.25 Mhz şi 4.4 Mhz se translatează la frecvenţele 594 Khz şi respectiv 750 Khz păstrând modulaţia în frecvenţă.

CAP.11 ÎNREGISTRAREA ŞI REDAREA OPTICĂ A SEMNALELOR 11.1 Principiul înregistrării şi redării în AF Sistemul compact disc audio (CD), (căci există şi sistemul VCD - video compact disc) a apărut în 1980 datorită firmelor PHILIPS şi SONY. Prin CD se înţeleg 3 noţiuni: a) Conceptul general de înregistrare audio pe discuri optice, folosind tehnica digitală pentru codare şi sisteme de citire optică pe bază de laser la redare (COMPACT DISC DIGITAL AUDIO SYSTEM). b) Aparatul de citire a discului compact, numit şi CDP (CD PLAYER). t discul în sine, adică un disc din de material plastic şi 1,2 (LP), mm grosime. c) Compac Discul optic este superior discului clasic, exemplu cel de cudiametru diametrul12cm de 30cm ce are viteza de 33, (3) rot/min.Gama dinamică a primului este de 90 dB faţă de 55dB la cel clasic, iar raportul S/Z > 90 dB faţă de 60 dB, separarea între canale este de 90 dB faţă de 25 -35 dB, distorsiunile armonice 0.01% faţă de 0.2%, iar timpul de redare pe o singură faţă a discului CD este de 60 min. faţă de 40 min. (2*20 min) în cazul clasic. Aceste performante s-au obţinut pe sisteme digitale de prelucrare a semnalului şi de înregistrare digitală folosind un fascicul laser semiconductor ca AlGaAs, lucrând c u lungimea de undă de 800 nm, având diametrul spotului de 0.001 mm. La înregistrare se foloseşte un disc rotitor de sticlă, pe care este depus un strat fotosensibil. Semnalul de AF este eşantionat la o frecvenţa de 44.1 kHz şi cuantizat uniform cu 16 biţi pe canal şi eşantion, rezultând 32 biţi/ eşantion în cazul stereo, ceea ce înseamnă un raport S/Z 90 dB. Rata de bit este 44.1 * 1000 * 32 = 1.41 * 1000000 biţi/s. Se face apoi o grupare în cadre (frames) fiecare conţinând 6 eşantioane. Blocurilor succesive de biţi audio li se adaugă biţi de verificare a parităţii în mod corespunzător unui sistem de codare numit CIRC (Cross Interleaved Reed-solomon Code - cod Reed-Solomon încrucişat întreţesut) pentru a realiza corecţia erorilor. Raportul numărului de biţi înainte şi după aceste operaţii este de ¾. Aşa apar biţii de date. Apoi fluxul de informaţii este modulat, respectiv de date suntEFM trasnslataţi biţi de canal care sunt apţi de a de fi înscrişi pe disc. Pentru aşa zisul "codbiţii de modulaţie" (Eight toînFourteen Modulation -modulaţie la 8 la 14), respectiv unaceasta cuvânt se de foloseşte cod de 8 biţi este transformat într-unul de 14 biţi, la care se mai adaugă 3 biţi. Raportul total este de 8/17. Aceştia sunt biţii de canal. Ei sunt grupaţi în blocuri de 588 biţi numite blocuri de canal. Ţinând seama de diametrul discului FId=12cm, diametrul fasciculului de înregistrare sau citire FIe=0.001mm, pasul pistelor 0.0016mm, lăţimea 0.0006mm şi adâncimea de înregistrare 0.00012mm, fluxul de biţi de canal va fi de 4.32*1000000 biţi de canal/s. Cum viteza de explorare este de 1.25 m/s, rezultă că lungimea unui bit de canal pe pista este de 0.3 micrometri. Aceste blocuri de biţi modulează fasciculul laser care impresionează sau nu stratul fotosensibil de pe discul de sticla . Printr-un procedeu de developare se obţine pe disc un sistem de adâncituri (pits) şi locuri plate (lands). Suprafaţa se acoperă apoi cu un strat de Ag. Printr -un procedeu de depunere electrostatică se realizează impresionarea (copia) din nichel a acestuia, care se numeşte disc "faţă" din metal. Se fac alte presări de pe acesta şi rezultă discul "mamă". Presarea cu aceste ultime discuri dă naştere discurilor "fiu" (stampers). Acestea sunt folosite pentru a presa discul termoplastic folosit la redare. Discul de redare arată ca în figura 11.1.

Fig. 11.1 1. 65 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

82/93

5/14/2018


Fig. 11.2 Se remarcă adânciturile care reprezintă combinaţii de biţi de canal de diferite lungimi. Acestea au o adâncime de lam./4 (unde lam.=800 nm). După presarea suportului termoplastic se face metalizarea suprafeţei şi totul se acoperă cu un strat protector transparent. CD-ul se aşează în CDP cu eticheta în sus. Citirea se face de jos în sus. Fasciculul laser cu care se face citirea este focalizat pe pit, reglajul automat de focalizare necesar a fi efectuat este de 0.004 mm ca să ajungă la o deviaţie (eroare) de numai +- 1 micrometru. Se compensează deviaţiile axiale ale discului care pot fi de 1 mm. Când fasciculul cade pe un interval intre 2 adâncituri, lumina este reflectată în întregime. Când cade pe adâncitura care este de lam./4 apare un minim, ca urmare a interferenţei între fasciculul incident şi cel reflectat. Partea electronică de redare face operaţiile inverse celei de înregistrare ca să se ajungă în final, după conversia A/D, la semnalul de AF. în fig. 11.2 se dă schema bloc a unui CDP pentru. disc CD-AD. (Compact Disc Digital Audio) Performantele CDP-elor în ceea ce priveşte protecţia împotriva erorilor este influenţată de clasa lor. Un CDP portabil, nepretenţios, poate reface şi corecta serii de cate 4000 de biţi falşi (aceasta corespunde unei lungimi de 2.5mm pe suprafaţa CD-ului). Suprafaţa discului se poate obtura cu o bandă adezivă netransparentă. Cele mai bune CDP -ere pot reda corect chiar pentru. obturare de 10 mm pe suprafaţa CD-ului. De aceea se poate afirma că CD-ul este imun la zgârieturi şi praf.

11.2.

Principiul înregistrării şi redării în VF

Lucrurile se petrec aproximativ la fel ca şi în AF cu deosebirea că se înregistrează semnale analogice. Semnalul de VF modulează MF o purtătoare şi după limitare se obţine o unda aproximativ rectangulară cu frecvenţa variabilă. Aceasta modulează fasciculul laser (HeNe cu lam.=632 nm) cu semnale cu 2 niveluri "1" şi "0", care convin laserului. Se obţin aceleaşi adâncituri. Pasul pistelor spirale este de 1,6 microni. Există dezavantajul că în mod normal nu se poate şterge şi reânregistra. VCD (video compact disc) are avantajul (faţă de banda magnetică) că permite accesul direct şi rapid pe orice cadru de imagine sau porţiune de sunet. în fig.11.3 est e arătata o schemă bloc de aparat de redare de pe disc optic.

Fig.11.3 s-a folosit VLP (video longMHz. play),Pentru în carea demodula crominanţasemnalul nu era inregistrată ci era translatată unei jos, iar Ey eraIniţial înregistrat cu MFmetoda pe o purtătoare de 6.3 Ec mai eradirect necesară transmiterea informaţii pentru. refacerea subpurtătoarei la demodularea de produs (MAQ este formata din 2 semnale modulate MA -PS în cuadratură şi purtătoare suprimată), lucru care se realizează cu un semnal pilot cu frecventa 0.56 MHz. Sunetul este transmis MF în jur de 2.5 MHz. Ansamblul de semnale de sunet, semnal pilot şi Ec, modulau suplimentar în durata (MFD) impulsurile modulate MF cu Ey (Fig11.4).


83/93

5/14/2018


Fig. 11.4 Ulterior, când s-a putut realiz a înscrierea unor frecvente mai înalte pe disc şi o liniaritate mai bună, a apărut sistemul LS (laser vision) şi semnalul CVBS s -a putut înregistra direct, modulând MF o subpurtătoare. Frecventele instantanee corespunzătoare nivelului de sincronizare şi de alb sunt 6.76, respectiv 7,9 MHz, în cazul PAL. Pentru sunet stereo s-au ales 2 subpurtătoare modulate MF de sunetul celor 2 canale L şi R la 0.68 şi 1.066 MHz, aşa cum se vede în fig. 11.5.

Fig. 11.5 Aceste semnale modulau suplimentar acelaşi fascicul de laser, deci rezultatul, după limitarea bilaterală a semnalului, era format din impulsuri dreptunghiulare cu frecventă, poziţie şi durată variabile. Deci adânciturile de pe piste le discului sunt de lungimi diferite şi sunt situate la distanţe diferite. Realizatorii discului optic adaptat sistemului PAL au fost mai puţin inspiraţi când au ales frecvenţele pentru. sunet MF deoarece intre 0 şi 2 MHz spectrul este ocupat. Pentru sistemul NTSC s-au ales de la început frecvenţe mai mari: 8.1 MHz pentru purtătoarea modulată în impulsuri de semnalul CVBS, iar pentru sunet circa 2.3 şi 2.8 MHz. în aceste condiţii banda de la 0 la 2 MHz nu este ocupată şi s-a putut introduce sunet stereo digital ca la CD (Fig.11.6).

Fig. 11.6 Discul LV- NTSC permite aşadar redarea imaginii în culori şi sunet stereo cu MF pentru asigurarea compatibilitătii cu aparatele mai vechi şi redarea sunetului stereo digital cu calitate de CD, cu dinamica mai mare de 90 dB, pe aparatele de redare mai noi. În ce priveşte acest disc optic există 2 metode de înregistrare: a) Metoda CLV (constant linear velocity - viteza liniara constantă) b) Metoda CAV (constant angular velocity - viteza unghiulară constantă) Prima se mai numeşte şi LPV (long play version - versiune de redare cu durata mare), la care viteza variază de la 1500 rot/min la 570 rot/min. A doua, cea cu viteza constantă de 1500 rot/min care se mai numeşte şi APV (active play version - versiune cu redare activa), deşi asigură doar 36 min. de program la discul cu diametrul de 30 cm (faţă de 60 min. de program la versiunea LPV), are avantajul că se înregistreză permanent un cadru pe o pista, indiferent că este la început (la centru), sau la sfârşit (la marginea discului). În aceste condiţii se asigură facilităţile de: stop cadru, cadru cu cadru, relanti şi redare accelerată pentru orice imagine din programul înregistrat. 1. 67 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

84/93

5/14/2018


Pentru a face cât mai atractiv discul optic, au apărut în ultima vreme discuri CD -V (compact disc audio digital video) invariante, cu diametre de 12, 20 şi 30 cm. Primul, numit CD -V single, asigura 5 min. de program video şi audio digital iar apoi 20 min. de sunet digital că la CD, discul fiind înregistrat pe o singura faţă. Cel cu diametrul de 20 cm, nu mit CD-V-EP (extended play), asigură pe ambele feţe de 2 ori 20 min. de program audio digital şi video analogic, iar cel de 30 cm numit CD-V-LP (long play) asigură pe ambele feţe 2*60 min. minute de program audio şi video analogic. Ţinând seama de diversitatea discurilor optice existente s -au făcut aparate de redare combinate care să asigure redarea tuturor discurilor CD, LV şi CD -V ca de exemplu: mini CD (8 mm), CD (12 mm), CD-V single (12 cm) CD-V-EP (20 cm), CD-V-LP (30 cm) şi discurile clasice LV de 20 şi 30 cm. O realizare în curs este discul CD- I (CD INTERACTIVE).Se ştie că o imagine cu definiţie de TV are 4 milioane pixeli(elemente de imagine), respectiv 4Mbit sau 500Kbyte şi într -o secunda în care se succed 25 imagini avem 100 Mbit, respectiv 12, 5 Mbyte şi că ora de program înseamnă 360 Gbit sau 45 Gbyte. Pe de alta parte, o pagină de format A4 cu text reprezintă circa 4Kbyte Un disc optic are o capacitate de memorare de circa 1 Gbyte, deci ar putea înmagazina multe imagini şi cel puţin 150000 de pagini (care reprezintă 150*1000*4*1000by te=600Mbyte). Acest disc poate fi folosit în învăţământ, perfecţionare, turism, ca enciclopedie, etc. fiindcă un singur disc poate stoca informaţia menţinută în 20 de volume. De exemplu un disc de 12 cm asigură 5 ore de muzică, 800 de imagini statice şi 15 0000 de pagini de text. Pentru unele articole de text se poate da pronunţia, se pot da corespondente în mai multe limbi, ca text şi pronunţie, etc. Ar mai trebui menţionate discurile înregistrabile CD -DA, CD-V, LV şi dezvoltările legate nu neapărat de apar atele destinate marelui public. Aşa au apărut memorii cu disc optic CD -ROM (READ ONLY MEMORY-memorie ce poate fi doar citită), CD-WORM(WRITE ONCE READ MANY TIMES-înscrierea o dată, citirea de mai multe ori), memoriile de tip CD-RAM (RANDOM ACESS MEMORY-memorie cu acces aleator) care poate fi citită şi scrisă de mai multe ori.

CAP. 12. NOTIUNI DE TELEVIZIUNE DIGITALA 12.1 Semnale Prin semnal se î nţelege orice mărime fizică dependenţa de timp şi care este purtatoare de informaţie. Semnalul are un caracter aleatoriu, valorile lui nefiind cunoscute în totalitate la recepţie. Semnalele pot fi împărţite în: semnale anlog ice, discrete şi digitale. Semnalul anlogic este descris de o funcţie continuă u(t), astfel încât funcţia, cât şi argumentul, pot avea orice valori în limitele unor intervale definite. Semnalul discret este reprezentat printr-o funcţie u(nT) care poate avea orice valori în limitele unui interval definit, în timp ce argumentul poate lua doar valori discrete, T fiind intervalul de discretizare. Semnalul discret se mai numeşte şi semnal eşantionat, iar procesul prin care se obţine semnalul eşantionat se numeşte eşantionare. Semnalul digital u(t) se obţine prin cuantificarea şi codificarea semnalului discret. În procesul de cuantificare, fiecărui eşantion al mărimii analogice i se atribuie o valoare discretă, aleasă dintr -o mulţime de valori N. În procesul de codificare, fiecărui eşantion cuantificat i se atribuie un cuvânt de cod de lungime n.

12.2. Coduri În procesul de codificare, mulţimea elementelor cuantificate, S={s1, s2, ..., sn}, emisă de o sursă de informaţie, este codificată prin intermediul unor simboluri elementare luate dintr -o altă mulţime, A={a1,a2,...,aq}, cu ajutorul cărora se formează o mulţime C={c1, c2, ..., cn}, ale cărei secvenţe c1, c2, ..., cn, poartă denumirea de cuvinte de cod. Un cod este o aplicaţie bijectivă de forma f : S  C, ceea ce înseamnă că admite şi inversă. Operaţia de revenire din mulţimea secvenţelor de cod în mulţimea simbolurilor primare prin intermediul inversei funcţiei f se numeşte decodificare. În prezenţa zgomotelor din canalele de transmisie pot apărea erori în procesul de decodificare. Shanon a arătat că stabilirea unor criterii de detectare a erorilor se poate realiza prin încărcarea mesajului (codului) cu simboluri r edundante.

Pentru a găsi mijloacele de codificare pe baza cărora redundanţa introdusă să conţină criterii de depistare şi, eventual, de corectare a erorilor, specialiştii au elaborat modele matematice de reprezentare a cuvintelor de cod: polinomial,

matriceal, vectorial şi geometric. Codurile detectoare şi corectoare de erori se obţin prin mărirea redundanţei informaţiei cuvintelor de cod.


85/93

5/14/2018


Dacă o codificare primară nu conferă redundanţă, atunci se recurge la o noua codificare. Codurile utilizate în televiziune pot fi împărţite în patru grupe:

- - - -

coduri pentru codarea primară a semnalului de televiziune; coduri pentru decodarea şi sincronizarea cât mai eficientă la recepţie; coduri pentru transmiterea eficientă a informaţiei video prin canalele de comunicaţie; coduri pentru prelucrări digitale ale semnalului de televiziune în diverse puncte ale canalului de televiziune. Întrucât codurile din cele patru grupe pot avea structuri diferite, se pune problema conversiei codurilor.

Codurile pot fi coduri primare (neredundante) şi coduri corectoare (redundante). Codurile primare se folosesc, în principal, pentru codarea semnalului de televiziune, pentru înregistrarea magnetica a semnalului TV, pentru tramsmisia de informaţii suplimentare, etc. Codurile corectoare d e erori se folosesc în cazurile în care semnalul digital TV este supus perturbaţiilor, ceea ce se întâmplă la transmiterea lui prin canalele de comunicaţie. În acest caz se folosesc

codurile liniare, codurile ciclice, codurile pseudoaleatoare. Codurile utilizate pentru transmisia semnalelor digitale video prin cabluri şi fibre optice trebuie să satisfacă urmatoarele condiţii:

- parametrii codului să fie independenţi de statistica sursei de semnal; - să permită extragerea frecvenţei de tact; - spectrul semnalului de cod să nu conţină componenta continuă şi componente spectrale de joasă frecvenţă. Codurile utilizate la înregistrarea magnetică a semnalului digital video trebuie să satisfacă urmatoarele conditii: - - - -

spectrul să nu conţină componenta continuă, iar componentele de joasă frecvenţă să nu aibă nivele prea mari; duratele simbolurilor de 1 şi 0 să fie minime pentru a asigura autosincronizarea codului; eficacitatea codului, determinată prin raportul dintre frecvenţa salturilor informaţionale ale codului şi frecvenţa salturilor magnetizării benzii, trebuie să fie în jur de 1; sensibilitatea faţă de atenuările din caracteristica de frecvenţă a canalului de înregistrare/redare în regiunea

frecvenţelor înalte să scăzută; - să permită detecţia şi fie corecţia erorilor şi să blocheze efectul de multiplicare a erorilor. În ambele cazuri, deschiderea diagramei de ochi trebuie să fie maximă în înălţime şi lăţime pentru realizarea unei sensibilităţi minime faţă de distorsiunile intersimbol şi faţă de jitterul semnalului redat. Se poate face şi o altă clasificare a codurilor: coduri primare, coduri liniare, coduri ciclice, coduri convoluţionale,

coduri alfanumerice.

12.3. Sisteme primare standardizate de televiziune digitală În studiourile de televiziune se folosesc trei semnale digitale, EY, ECR, ECB, care se obţin prin conversia analogdigitală a semnalelor EY, ECR, si ECB. Există un standard principal de semnale componente digitale, în care frecvenţele de eşantionare ale semnalului de luminanţă şi semnalelor diferenţă de culoare sunt în raportul 4:2:2. Codarea pe cele trei componente se face utilizând cuantizarea uniformă MIC cu 8 biţi pe eşantion. Frecvenţele de eşantionare sunt de 13.5 Mhz pentru semnalul EY şi de 6.75 Mhz pentru semnalele E CR si E CB, păstrând structura ortogonală de eşantionare pentru toate cele trei componente. Codarea digitală include, pe lângă operaţia de eşantionare, operaţiile de cuantizare şi codificare. Cuantizarea este procesul de transformare a eşantioanelor, având o mulţime continuă de valori, în eşantioane cu valori discrete. 1. 69 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

86/93

5/14/2018


Codificarea. Semnalul video complex se transforma, prin intermediul eşantionării şi cuantizării, într -o serie de eşantioane cuantizate (procedeul este cunoscut sub denumirea de MIC - Modulatia Impulsurilor în Cod). Ultima operatie constă în codificarea fiecarui eşantion cuantizat, adică în atribuirea unui cuvânt de cod format din simboluri. În sistemul primar standardizat de televiziune digitală, toate cuvintele de cod au aceeaşi lungime, de exemplu 8 biţi. De obicei se foloseşte codul binar natural şi, uneori, codul Gray.

12.4. Alegerea frecvenţei de eşantionare La alegerea frecvenţei de eşantionare s-a ţinut seama de banda de frecvenţă a canalelor de televiziune şi de complexitatea filtrelor analogice şi digitele pentru prelucrarea semnalelor. Banda de frecvenţă a semnalului de luminanţă trebuie să fie cât mai apropiată de valoarea de 5.8...6Mhz. În concordanţă cu teorema eşantionării, frecvenţa de eşantionare trebuie să fie cel puţin de două ori mai mare decât banda de frecvenţă a semnalului supus codării. De obicei, frecvenţa de eşantionare se alege ceva mai mare, pentru ca filtrul de la intrarea convertorului A/D să aibă zone de tranziţie finite către banda de trecere şi de tăiere, cu supracreşteri acceptabile. Alegând raportul dintre frecvenţa de eşantionare şi banda de frecvenţă a semnalului supus codării de cel puţin 2.2, rezultă că frecvenţa de eşantionare trebuie să fie de cel puţin 12.76...13.2 Mhz pentru semnalul de lumină. Într-o anumită masură, alegerea frecvenţei de eşantionare depinde şi de structura de eşantionare, adică de poziţionarea eşantioanelor pe ecran. În practica televiziunii digitale este preferabilă structura ortogonală. Această structură ortogonale permite sumarea semicadrelor adiacente fără deteriorarea definiţiei orizontală sau pe verticală. de eşantionare presupune ca frecvenţa de eşantionare să fie unpemultiplu al frecvenţei liniilor. Alegerea structurii La compararea frecvenţelor de linii din cele doua sisteme, 625/50 si 525/60, se observă că: f H ( 625)

143 144

. Se mai observă că multiplii comuni ai acestor două frecvenţe sunt multiplii frecvenţei de 2.25Mhz. Valorile cele mai apropiate ale frecventei de esantionare, care satisfac conditia anterioara, sunt: 11.25 Mhz (5*2.25), f H (525)



13.5 Mhz (6*2.25) şi 15.75 Mhz (7*2.25). Valoarea de 11.25 Mhz este insuficientă, iar valoarea de 15.75 Mhz este redundantă. S-a ales frecvenţa de eşantionare de 13.5 Mhz, căreia îi corespunde durata unui eşantion egală cu:

tg



1

 74.074 ns

f g

S-a observat că banda de frecvenţă de cca. 2.8 Mhz poate asigura o calitate suficient de ridicată a imaginii. O frecvenţă de eşantionare cuprinsă între 6 şi 7 Mhz asigură o calitate bună a imaginii şi o încrustare a imaginilor combinate. Pentru păstrarea structurii ortogonale de eşantionare a semnalelor E CR si ECB, frecvenţa de eşantionare a acestora s -a ales egală cu jumătate din frecvenţa de eşantionare a semnalului de luminanţă, adică de 6.75 Mhz. Norma prevede ca eşantioanele semnalelor ECR si ECB să fie situate spaţial astfel încât să corespundă eşantioanelor impare ale semnalului de luminanţă. Standardul principal se prezintă sub forma 4:2:2. Numărul care reprezintă frecvanţa de eşantionare a semnalului E Y a fost aleas arbitrar egal cu 4, iar celela lte cifre arată la ce nivel se află frecvenţele de eşantionare ale semnalelor ECR şi ECB faţă de frecvenţa de eşantionare a semnalului EY. Raportul 4:2:2 arată şi că cele trei semnale se transmit simultan. Numărul eşantioanelor semnalelor de luminanţă şi crominanţă pe durata unei linii: TH(625) T n 64e -6 63.5e -6 n y(625)    864; n Y(525)  H(525)   858; n C(525)  Y(525)  429 tE 74.07e -9 tE 74.07e -9 2

12.5. Transmisia digitală prin radiaţie a semnalelor de televiziune Transpunerea spectrului fluxului digital în banda de frecvenţă a canalului de radiofrecvenţă poate fi realizată prin diverse metode, precum: modularea directă a purtatoarei de radiofrecvenţă, modularea unei frecvenţe intermediare şi

transpunerea spectrului de medie frecvenţă în banda de frecvenţă a canalului de radiofrecvenţă, sinteză digitală a frecvenţei 1. 70 http://slide pdf.c om/re a de r/full/c urs-de -te leviz iune

87/93

5/14/2018


purtatoare. Cel mai des se foloseşte modularea frecvenţei intermediare a emiţătorului, cu transpunerea spectrului semnalului modulat în banda de frecvenţă a canalului de radiofrecvenţă.

S-a constatat că forma optimă a semnalului digital poate fi obţinută prin folosirea filtrelor cu caracteristica de frecvenţă impară faţă de frecvenţa filtrului trece - jos ideal şi cu caracteristica de fază liniară. Din această clasă de caracteristici fac parte şi impulsurile care au spectru căzător, de forma funcţiei “cos - pătrat”:

1

pentru 0 <= f <= f 1

S( f ) = cos  f - f1 4 fD -f1

pentru f1 <= f <= f0

, în care: f 1 = frecvenţa de tăiere a filtrului la nivel 1, f 0 = frecvenţa de tăiere a filtrului la nivel 0 f p = frecvenţa de tăiere a filtrului ideal

0

pentru f >= f 0 Calitatea transmisiei semnalelor digitale TV poate fi apreciată prin rata de eroare a transmisiei, care se determină ca fiind raportul dintre num ărul simbolurilor recepţionate eronat şi numărul simbolurilor tranamise în unitatea de timp. La transmiterea semnalului complex TV codat prin metoda MIC, distorsiunile rămân vizual nepercepute dacă rata erorii (probabilitatea de distorsionare a unor simboluri unipolare) este de 1e-8 ... 1e-6.

12.6. Transmisia digitală prin cablul coaxial şi prin fibre optice Transmisia digitală prin cablu coaxial se realizează, de obicei, fără modulaţie. Perturbaţiile întru -n cablu coaxial sunt de natură internă (zgomot termic; perturbaţii datorate circuitelor de alimentare) şi de natura externă (descărcări atmosferice, staţii de emisie de mare putere, linii de electroalimentare, transport electric). Semnalul digital se prelucrează în punctele de regenerare, atât analogic, cât şi digital. Transmisia prin fibre optice se face în banda de bază (fig.12.1), sau se foloseşte modulaţia, în special modulaţia diferenţială de fază.

Sursa de radiaţie hL(t)

Cablu optic hC(t)

Foto detector şi egalizor hr

ie(t)

Circuit de decizie

a k  (0 , 1)

fig.12.1 Schema bloc de transmisie prin fibre optice, în banda de bază MODULATOR OOK, FSK PSK, DPSK

CODOR {ak}

Cablu FOTO optic DETECTOR

AMPLIFICATOR

MODULATOR IN INTENSITATE

FTB

SURSA DE RADIATIE

DEMODULATOR OOK, FSK PSK,DPSK

Cablu optic

{a k}

Fig.12.2 Shema bloc a unui sistem de transmisie prin fibre optice cu subpurtătoare de radiofrecvenţă modulată digital În figura 12.2 este prezentată schema bloc a unui sistem de transmisie prin fibre optice cu subpurtătoare de radiofrecvenţă modulată digital. La emisie se pot folosi: modulaţia cu deplasare în amplitudine (OOK=On -Off Keying) a subpurtătoarei de RF, cu deviaţie de frecvenţă (FSK=Frequency Shift Keying), cu deplasare de faza (PSK=Phase Shift Keying) sau cu deplasare diferenţială de fază (DPSK) a subpurtătoarei de RF.


88/93

5/14/2018


12.7. Receptorul TV digital. Conceptul DIGIT 2000 Cât timp semnalul radiat de emiţătorul TV va fi analogic - şi recepţia sa va fi tot analogică. În anumite părţi ale receptorului se pot face însă prelucrări numerice, dacă în prealabil semnalul videocomplex este convertit în forma numerică. Problema este la ce nivel din receptor se p oate aplica transformarea semnalului în formă numerică. La intrarea în selectorul de canale, semnalul video ocupă o bandă foarte mare, cuprinsă între 40 MHz şi 860 MHz. La nivelul tehnologiilor actuale, nu se poate realiza un convertor analog-numeric economic, care să lucreze cu astfel de semnale. Selectorul de canale rămâne deci analogic, deşi comanda sa se poate face parţial şi numeric. Semnalele de la ieşirea selectorului şi intrarea în etajele de frecvenţă intermediară au o frecvenţă maximă de aproximativ 40 Mhz, ceea ce este încă mult. Deci conversia analog -numerica a semnalelor video şi audio se poate realiza doar după circuitele de demodulare video şi audio. După detecţia video se obţine un semnal de 2V VV, cu o lărgime de bandă de 5 până la 6 MHz. Acest semnal poate fi convertit în forma numerică, cu o rezoluţie de 8 biţi pe eşantion. Pe calea de sunet se obţine un semnal cu lărgime de bandă de 15 KHz. Semnalul de sunet necesită însă o definiţie mai bună. Pentru un sunet de înaltă fidelitate, se utilizează o frecvenţă de eşantionare de 32 sau 48 kHz, în funcţie de norma, şi un număr de 14 până la 16 biţi pe eşantion. După conversia analog-numerică urmează o serie de prelucrări prin metode digitale, după care semnalul este transformat în formă analogică, pentru a se aplica etajelor de putere şi, în sfârşit, tubului cinescop, respectiv difuzoarelor (fig. 12.3). Procesor de aliniere mufă Interfaţă Euroscart Euroscart

Procesor audio

Selector Video + Sincro AFI Imagine AFI Sunet

Procesor video Luminanţă Crominanţă Sincronizare

Amplificator audio

Amplificator RGB Deflexie pe linii şi cadre

Telecomanda 220V Alimentare Teletext RGB Alimentarea receptorului este comandată şi supravegheată de un procesor specializat. Acesta asigură o alimentare stabilizată întregului receptor în stările de “stand - by” şi “pornit” ale acestuia. “Procesorul de aliniere” este reglat de fabrica producătoare astfel încăt să se obţină un reglaj perfect al tuturor circuitelor prin comenzile pe care le dă prin intermediul magistralei I2C. La fiecare pornire a televizorului se repetă comenzile de aliniere pentru a se evita efectele derivelor şi îmbătrânirii componentelor. Acest concept de televizor în culori digital este cunoscut sub denumirea “DIGIT 2000”. Sistemul DIGIT 2000 asigură prelucrarea semnalelor video şi audio corespunzatoare tuturor standardelor în care se emite azi şi se va emit e în viitorul nu prea îndepărtat: PAL, SECAM, NTSC, MAC, NICAM, recepţionate prin antenă, cablu sau de la satelit. Sistemul acceptă la intrare şi alte surse de semnal, aşa cum se observă în fig. 12.4. Semnale TV satelit cablu terestru Surse Video analogice şi digitale Videocasetofon 16:9 Clasă superioară camera

Sistemul TV Digit 2000

4:3 Clasă medie 4:3 Clasă economică

Video disc

CD

Mic

Casetofon 1. 72


89/93

5/14/2018


Surse Audio analogice şi digitale

12.8. Televiziunea de înaltă definiţie Cercetările asupra televiziunii de înaltă definiţie (High Definition Television - HDTV) au început în Japonia, în anul 1968. A fost definit şi realizat un sistem de înaltă definiţie analogic, incompatibil cu sistemul NTSC, care era şi este utilizat în Japonia. În urma unor modificări şi perfecţionări, în anul 1990 a început emisia experimentală, iar la începutul anul ui 1995 se vânduseră deja 30000 de receptoare HDTV. În Europa şi SUA preocupările în directia televiziunii de înaltă definiţie au început mai târziu, dar au beneficiat de tehnologii mult mai avansate. Atât în SUA cât şi în Europa, studiile actuale sunt axate pe definirea şi realizarea unui sistem de televiziune de înaltă definiţie digital. Televiziunea de înaltă definiţie îşi propune ca, prin imagini mai bogate în detalii, afişate pe un ecran mai mare şi cu un raport de aspect modificat, să concureze filmul pe pelicula şi chiar să-l înlocuiască în anumite aplicaţii, dacă nu în toate. Televiziunea de înaltă definiţie (HDTV) este denumirea generică a sistemelor aflate actualmente în curs de cercetare şi dezvoltare, care îşi propun să ridice calitatea imagi nii televizate la calitatea celei de film cinematografic pe 35m. Dacă la receptoarele TV convenţionale raportul de aspect este 4:3, la receptoarele TV de înaltă definiţie acesta creşte la 5:3 (sistemul japonez, în prima variantă), respectiv la 16:9 (sistemele american şi european). Numărul de linii pe cadru va fi în jurul valorii de 1200. De aici rezultă un canal cu o bandă de aproximativ patru ori mai mare decât în cazul televiziunii convenţionale. Se vor folosi deci canale de bandă largă în domeniul sup erior al spectrului electromagnetic sau fibra optică. Dacă se doresşe transmiterea semnalului HDTV prin canale convenţionale, vor trebui găsite metode de compresie corespunzătoare. Preocupările pentru trecerea spre televiziunea de înaltă definiţie în Euro pa au început prin proiectul EUREKA 95. Scopul final nerealizat al acestui proiect era impunerea unui standard mondial de televiziune de înaltă definiţie, cu urmatoarele caracteristici:  numărul de linii pe cadru = 1250;  frecvenţa cadrelor = 50 Hz;  explorare progresivă;  raportul de aspect = 16:9;  numărul de eşantioane ale semnalului Y pe linia activă = 1920;  numărul de eşantioane ale semnalului de culoare = 960. În Europa se doreşte o trecere treptată spre HDTV, plecând de la receptoarele TV, în timp ce sistemul japonez nu punea problema compatibilităţii cu receptoarele TV în uz. Pe lângă studiul sistemelor de înaltă definiţie, sunt dezvoltate şi alte variante, care înlătură deficienţele sistemelor actuale, PAL, SECAM sau NTSC, apropiindu-se de cele de înaltă definiţie. Aceste sisteme sunt: EDTV, IDTV , ATV, MAC (D-MAC Anglia, D2-MAC( Franţa şi Germania), PAL PLUS. O problemă foarte importantă - încă nerezolvată - pentru trecerea la televiziunea de înaltă definiţie, o reprezintă dispozitivele videoreproducătoare corespunzătoare. Trebuie să se facă deosebirea între tuburile cinescop în formatul 16:9 şi tuburile cinescop pentru înaltă definiţie. Tuburile cinescop 16:9 actuale asigură afişarea unei imagini cu definiţie normală (625 linii, nu 1250). Tuburile cinescop folosite în receptoarele 16:9 actuale au distanţa între depunerile de luminofori de pe ecran aceeaşi ca la tuburile TV conveţionale, în formatul 4:3. Pentru înaltă definiţie nu se modifică doar raportul de aspect al tubului, ci şi tehnologia de realizare, pentru a permite obţinerea de imagini cu definiţia dublă faţă de tuburile clasice. Pentru înaltă definiţie sunt necesare dispozitive de afişare cu ecran mare, din cel puţin două motive. În primul rând, o imagine cu multi tudinea detaliilor pe care le oferă tehnologia înaltei definiţii poate fi apreciată doar pe un ecran având o anumită dimensiune. Pe u n ecran mic, este dificil să se sesizeze îmbunătăţirile. În al doilea rând, distanţa de vizionare trebuie să se reducă la de 3 ori înălţimea ecranului, pentru a beneficia de avantajele oferite de înalta definiţie. Este însă puţin probabil ca telespectatorii îşi vor schimba radical modul de a urmari o emisiune TV. Pentru un receptor cu diagonala 50 cm şi raportul de aspect 16:9, este puţin probabil să se creadă că telespectatorul se va apropia la mai putin de un metru de ecran pentru a urmări emisiunea. Telespectatorul va continua să o urmărească de la 3-4 metri distanţă de ecran. Pentru aceasta distanţă, diagonala ecranului va trebui să fie de 1,6 m. Un tub cinescopin cu acestă diagonala are o lungime de 1,4 m şi o greutate de aproximativ 350 kg. Aceste dimensiuni fac dificila folosirea tuburilor cinescop de înaltă definiţie pentru publicul larg. Din cauza acestor dificultăţi, se caută noi soluţii, cum ar fi:  Dispozitive videoreproducătoare cu cristale lichide;


90/93

5/14/2018


Tehnologia cristalelor lichide este promiţătoare. Dificultăţile sunt date de necesitatea integrării milioanelor de tranzistoare care să comande afişarea. Timpul de functionare obţinut până în prezent nu este satisfăcător, şi nici nivelul strălucirii imaginii.

 Dispozitivele videoreproducătoare cu plasmă;

Această tehnologie este adecvată folosirii în cazul ecranelor mari. Dezavantajele sunt cele amintite mai sus: timp scurt de viaţă, stralucire scăzută a ecranului şi necesitatea unor circuite de comandă scumpe şi greu de realizat.

 Dispozitivele de afişare cu diode electroluminescente;

Aceste dispozitive sunt folosite deja în cazul ecranelor mari, dar până în prezent nu s -a putut obţine generarea culorii albastre necesare într -un receptor TV.

 Dispozitivele de afişare cu proiecţie;

Acestea se folosesc pentru afişarea imaginilor pe ecran mare, dar au dezavantajul unei straluciri reduse.

12.9. Televiziunea digitală - soluţia trecerii la televiziunea de înaltă definiţie Implementarea televiziunii digitale de înaltă definiţie este prevăzută a se face atât în Europa cât şi în Statele Unite ale Americii, după anul 2005. Televiziunea digitală va oferi atunci, cu siguranţă, soluţii la unele probleme nerezolvate astăzi, sau chiar va permite alte abordări. De aceea, în continuare, vor fi prezentate unele preocupări actuale dar cu o perspectivă mai îndepărtată, în domeniul televiziunii digitale.

a.

Compresia semnalului video Câteva cerinţe care se impun unui algoritm de compresie sunt: 1. Calitatea. Are rolul de a asigura o compresie aproape transparentă pentru clasa de imagini care sunt folosite de obicei în aplicaţia respectivă. 2. Robusteţea. Semnalul video digital codat trebuie să fie robust (să reziste la erorile care apar pe canal). 3. Accesul rapid. Algoritmii de compresie trebuie să asigure un acces rapid la un anumit semnal din multitudinea de semnale. 4. Simetria. De obicei, codarea semnalului durează mai mult dec ât decodarea, deci sistemul este asimetric. Pentru unele aplicaţii(de ex. filme) este acceptabilă o complexitate mai mare a codării semnalului la sursă, deci o întârzier e mai mare, pentru altele nu (de ex. teleconferinţe). 5. Complexitatea. Costul este legat direct de complexitate, de aceea, acest aspect al algoritmilor de compresie este critic. b.

Standardizarea în domeniul compresiei imaginilor Standardizarea metodelor de compresie este o problemă prioritară, pentru că în acest fel se obţine reducerea costurilor echipamentelor folosite, se rezolvă problema interoperabilităţii sistemelor provenite de la diverşi producători, se stimulează producţia de circuite integrate pe scară foarte largă dedicate implementării algoritmilor de compresie. S-a impus standardul MPEG (Moving Pictures Experts Group), care conţine 2 standarde: 1. JPEG (Joint Photographics Experts Group). Obiectivele JPEG sunt focalizate asupra metodelor de compresie a imaginilor fixe. O imagine mobilă poate fi privită ca o succesiune de imagini fixe. 2. Recomandarea H.261 a CCITT. S-a ocupat de problema standardizarii tehnicilor de compresie a semnalului video la o rată de px64 Kbiti/s, unde p ia valori de la 1 la mai mult de 20.

Servicii oferite de televiziunea c. Receptorul TV digital este gânditdigitală acum ca o parte a unei infrastructuri digitale mult mai mari. El poate constitui o intefaţă personalizată, poate servi diverselor scopuri educative, distractive, comerciale sau poate deveni videotelefon.

12.10 Sisteme digitale de televiziune de î naltă definiţie Vor fi prezentate 5 sisteme realizate în SUA, doarece sunt mai avansate decât cele europene.

1.

Sistemul HDTV “DigiCipher” 1. 74


91/93

5/14/2018


Este primul sistem HDTV complet digital propus în Statele Unite ale Americii. El furnizează imagini de înaltă definiţie, sunet de calitatea CD, servicii de tip text şi date, totul pe un singur canal TV, în FIF sau UIF. Codorul sistemului acceptă la intrare un canal video, patru canale audio precum şi semnal de date. Sistemul este cu 1050 de linii şi 29.97 Hz frecvenţa cadrelor, explorare intreţesută şi raport de aspect al imaginii 16:9. Semnalul video analogic de la intrarea sistemului trece printr-un convertor analog- numeric şi apoi printr -un procesor de crominanţă. Semnalul de crominanţă este subeşantionat atât pe orizontală cât şi pe verticală. Algoritmul de compresie foloseşte o procesare adaptivă atât în interiorul câmpurilor şi cadrelor cât şi între câmpuri şi cadre. Pentru sunet se foloseşte sistemul audio digital AC -2 al Laboratoarelor Dolby.

2.

Sistemul HDTV “Digital Spectrum Compatible” Sistemul HDTV “DSC” foloseşte explorarea progresivă cu frecvenţa cadrelor de 59.94 Hz. Sistemul utilizează un codor video destul de complicat, oferind imagini de calitate deosebită, cu 1280 pixeli pe linia activă şi 720 linii active pe cadru. Pentru compresie se utilizează transformata cosinus discretă, metode de compensare a mişcării precum şi cuantizarea adaptivă şi cuantizarea vectorială. Semnalele de luminanţă şi crominanţă se prelucrează separat. Pentru sunet se foloseşte sistemul Dolby AC -3, rezultând cinci canale de sunet. 3.

Sistemul HDTV “ Advanced Digital” Acest sistem HDTV oferă imagini de înaltă definiţie, sunet de calitatea compact -discului şi servicii de date şi text în limitele unui canal TV terestru standard. Sistemul se caracterizează printr -o deosebită flexibilitate, codorul acceptând până la 16Sitemul serviciiADcu origini HDTVarbitrare. foloseşte explorarea întreţesută cu 1050 linii pe cadru, 29.97 Hz frecvenţa cadrelor şi raportul de aspect al imaginii 16:9. Pentru compresie se foloseşte algoritmul MPEG -1.

4.

Sistemul HDTV “Channel Compatible DigiCipher” Foloseşte exploatarea progresivă, cu 59.94 cadre pe secundă şi 1280x720 pixeli pe cadru. Raportul de aspect al imaginii este de 16:9. Sistemul recunoaşte şi se adaptează singur la caracteristicile particulare ale formatului sursei.

5.

Sistemul HDTV “GRAND ALLIANCE” În SUA la 24 Mai 1993 s-a constituit grupul “Grand Alliance”. Scopul sau era să folosească cele mai bune soluţii din cele patru sisteme HDTV digitale, prezentate anterior, şi să realizeze un nou sistem HDTV “cel mai bun dintre cele mai bune”. Funcţiile sistemului HDTV “Grand Alliance” sunt urmatoarele:  selectarea formatului;  codarea video;  codarea audio;  transportul;  transmisiunea, aşa cum se prezintă în figura 12.5.

Video

Selectarea formatului de transmisiune Audio

Codare video Codare audio

Multiplexare si Transport

Modulator

Emitator VHF/UHF

Date


92/93

5/14/2018


Fig.12.5 Sistemul HTDV “Grand Alliance”. Functiuni Sistemul HDTV “Grand Alliance” poate recepţiona şi prelucra semnal video de la surse diverse, în formate de 720 şi 1080 linii active pe cadru cu exploatare întreţesută sau progresivă. Formatul cu 720 linii are 1280 pixeli pe linie iar formatul cu 1080 linii active are 1920 pixeli pe linie. Pentru formatul cu 720 de linii explorate progresiv, frecvenţa cadrelor poate fi 60, 30 sau 24 Hz. Formatul cu 1080 linii active are atât o versiune întreţesută la 60 câmpuri pe secundă, cât şi una progresivă, cu frecvenţa cadrelor de 24 sau 30 Hz. Compresia semnalului video în sistemul HDTV “Grand Alliance” se face prin folosirea metodei transformatei cosinus discrete şi prin compensarea mişcării. Transformata cosinus discretă exploatează redundanţa spaţiala iar metoda compensării măsurării redundanţa temporală. Pentru transport, sistemul HDTV “Grand Alliance” foloseşte o tehnologie de transport pachetizat, conform standardului MPEG-2. Fiecare pachet are un antet de 4 octeţi urmat de 184 octeţi de date. În antet sunt informaţii necesare sincronizării, identificării tipului de date conţinute în pachet, controlul cifrării datelor din pachet etc. Pentru compresia audio se foloseşte metoda AC-3 Dolby. Arhitectura sistemul HDTV “Grand Alliance” este compatibilă cu modelul OSI (Open System Interconnec tion) al transmisiilor de date şi sistemul exploatează flexibilitatea unui sistem digital folosind metoda de descriere a pachetelor pr in antet şi nu un format fix, rigid. În Europa, se speră că până în anul 2000 să avem acces la o televiziune digitală de t ip LOTV (Low Digital TV), de calitatea unei imagini VHS, cu un debit de 1.5 Mbiţi/s, sau de tip SDTV (Standard Digital TV), transmisă prin satelit. Pentru televiziunea de înaltă definiţie (20 Mbiţi/s) transmisă prin canale terestre, va trebui să se mai aştepte câţiva ani în plus.


93/93

Curs de Televiziune

Recommend Documents