Systemy emisji sygnału telewizyjnego

Systemy emisji sygnału telewizyjnego

Systemy emisji programu telewizyjnego możemy podzielić na systemy analogowe i systemy cyfrowe.

Techniczne aspekty systemu telewizyjnego

Każdy system telewizyjny charakteryzuje się następującymi podstawowymi parametrami:

- Ilość linii tworzących obraz. Obecnie używane systemy analogowe używają 625 lub 525 linii. Im

większa liczba linii, tym lepsza jakość obrazu, ale też konieczne jest przydzielenie szerszego pasma.

- Kierunek przebiegu linii. We wszystkich dziś stosowanych systemach telewizyjnych stosuje się

poziomy przebieg linii, zaczynając od lewego górnego rogu ekranu. Stąd częstotliwość rysowania linii

to częstotliwość odchylania poziomego, a częstotliwość przesyłania obrazów to częstotliwość

odchylania pionowego.

- Częstotliwość odchylania pionowego (popularnie zwana częstotliwością odświeżania). Obecnie

używane systemy analogowe używają 50 lub 60 Hz w zależności od częstotliwości sieci

energetycznej. Im wyższa częstotliwość odchylania pionowego, tym płynniejszy ruch obiektów na

ekranie. Zrównanie częstotliwości odchylania pionowego z częstotliwością sieci energetycznej

powoduje, że zakłócenia sieciowe pokazują się jako poziome, nieruchome pasy, przez co są mniej

widoczne dla oka ludzkiego. W systemach bez wybierania międzyliniowego równoznaczna z ilością

obrazów na sekundę, w systemach z wybieraniem międzyliniowym — ilością pól na sekundę.

- Wybieranie międzyliniowe (popularnie zwane przeplotem). W systemach bez wybierania

międzyliniowego przekazuje się linie po kolei (1, 2, 3, 4, …, 311, 312, 313, 314, …, 622, 623, 624,

625), w systemach z wybieraniem międzyliniowym każdy obraz dzieli się na p pól, do i-tego pola

należą linie o numerze i+n×p gdzie n to liczba naturalna . Wszystkie obecnie stosowane systemy

analogowe stosują podział obrazu na dwa pola (tzw. przeplot 2:1), w tym wypadku najpierw

przekazuje się linie o numerach nieparzystych (1, 3, …, 311, 313, …, 623, 625), a następnie

parzystych (2, 4, …, 312, 314, …, 622, 624). Dzięki zastosowaniu wybierania międzyliniowego

uzyskuje się znaczne zmniejszenie efektu migotania ekranu. W przypadku podziału obrazu na dwa

pola synonimem terminu „pole” jest „półobraz”.

- Szerokość pasma wizji. Logiczne jest, by rozdzielczość w poziomie była zbliżona do rozdzielczości

w pionie, choć w rzeczywistości zazwyczaj jest nieco mniejsza (jest to mało zauważalne dla ludzkiego

oka, a pomaga zaoszczędzić szerokość pasma, dawniej ograniczenia techniczne dodatkowo

powodowały, że faktyczna rozdzielczość pozioma była i tak mniejsza od teoretycznej). Obecnie

używane analogowe systemy telewizji mają pasmo wizji między 4,2 MHz (systemy M i N) a 6 MHz

(systemy D, K, K1 i L).

- Stosunek długości boków obrazu. Wszystkie dziś stosowane systemy używają stosunku 4:3.

- Modulacja wizji:

- Rodzaj modulacji wizji. Z przyczyn technicznych stosuje się wyłącznie modulację amplitudy, inne

rodzaje modulacji wymagałyby wielokrotnie większej szerokości kanału telewizyjnego.

- Polaryzacja modulacji. Modulacja może być pozytywowa (większa amplituda sygnału wizji

oznacza jaśniejszy obraz) lub negatywowa. Większość systemów stosuje modulację negatywową,

dzięki której synchronizacja jest dużo bardziej niezawodna (impulsy synchronizujące przesyłane są w

zakresie czerni, co w wypadku modulacji negatywowej odpowiada największej amplitudzie sygnału),

poziom jasności obrazu może być automatycznie utrzymywany na stałym poziomie niezależnie od

fluktuacji natężenia sygnału docierającego do anteny, możliwe jest stosowanie uproszczonego układu

odbioru fonii wykorzystującego fakt stałej i niezmiennej różnicy częstotliwości wizji i fonii (w

systemie z pozytywową modulacją amplituda fali nośnej wizji w najciemniejszych scenach bywa

niedostateczna do zapewnienia odbioru fonii tą metodą), impulsowe zakłócenia radioelektryczne w

postaci piorunów, iskrzenia sieci energetycznej itp. objawiają się jako ciemne lub czarne punkty, przez

co są mniej widoczne i mniej uciążliwe dla widza.

- Szerokość i położenie częściowo wytłumionej wstęgi bocznej. W wyniku modulacji amplitudowej

uzyskuje się dwie wstęgi boczne, z których każda niesie identyczną informację. Aby zaoszczędzić

pasmo, wystarczyłoby przesyłać wyłącznie jedną wstęgę boczną, ale uniemożliwiłoby to stosowanie w

odbiornikach tanich i prostych detektorów obwiedni, zmuszając do stosowania droższych detektorów

synchronicznych (pasmo sygnału wizji rozciąga się od składowej stałej). W większości systemów

wytłumiana jest dolna wstęga boczna.

- Odstęp nośnych wizji i fonii. Z oczywistych względów częstotliwość nośnej fonii musi być tak

dobrana, by z jednej strony nie występowało wzajemne zakłócanie się sygnałów wizji i fonii, a z

drugiej strony by nie poszerzać zbytnio szerokości kanału. We wszystkich systemach nośna fonii

umieszczona jest od strony pełnej wstęgi bocznej wizji, dzięki czemu nie zakłóca obrazu.

- Modulacja fonii. Fonia może być modulowana Modulacja amplitudy (AM) lub Modulacja

częstotliwości (FM). Większość systemów używa FM, dzięki czemu ogranicza się wpływ zakłóceń na

dźwięk, w tym od wizji.

- Względne poziomy: bieli, czerni, wygaszania i szczytów impulsów synchronizacji. W systemie z

negatywową modulacją wizji szczyty impulsów synchronizacji odpowiadają 100% poziomowi

modulacji, w systemie z pozytywową modulacją poziom 100% modulacji to biel sceny, zaś

oryginalnie poziom szczytu modulacji uznany był jako poziom 0÷3%.

- Struktura czasowo-amplitudowa impulsów synchronizacji.

Klasyczne systemy analogowe

Wszystkie systemy telewizji analogowej zostały stworzone pierwotnie na potrzeby telewizji

monochromatycznej (czarno-białej). Pierwsze systemy opracowano na początku XX wieku, ostatnie –

w latach 50. XX w. Z różnych względów (technicznych, politycznych i gospodarczych) na świecie

powstało i weszło do eksploatacji wiele odmiennych systemów monochromatycznej telewizji

analogowej, systemy te w latach 60. zostały oznaczone przy pomocy liter od A do N.

Systemy obecnie używane

Szerokość

Liczba Liczba Pasmo

Odstęp

pasma

Pasmo

Polaryzacja Rodzaj

linii obrazów kanału

nośnej szczątkowej

System

wizji

modulacji modulacji

Uwagi

fonii

wstęgi

(MHz)

wizji

fonii

obraz sekundę (MHz)

(MHz)

bocznej

(MHz)

Wyłącznie Fale

metrowe (zob.

system G i H).

Jeden z

najpopularniejszych

625

+5,5

0,75

Neg.

systemów na

świecie, używany w

licznych krajach

Europy, Bliskiego

Wschodu, Azji i

Oceanii.

Wyłącznie VHF we

wszystkich krajach

dawnego bloku

sowieckiego z

625

+6,5

0,75

Neg.

wyjątkiem NRD i

Kuba , a także w

Chińska Republika

Ludowa (zob.

system K).

Wyłącznie Fale

decymetrowe (zob.

system B). Jeden z

625

+5,5

0,75

Neg.

najpopularniejszych

systemów na

świecie.

Wyłącznie UHF

(zob. system B).

625

+5,5

1,25

Neg.

Pochodna systemu

G, używana w

niewielu krajach.

Irlandia od 1961 ,

Wielka Brytania od

625

5,5

+5,996 1,25

Neg.

1964 , Republika

Południowej Afryki

, Hong Kong

Wyłącznie UHF

625

+6,5

0,75

Neg.

(zob. system D).

Wyłącznie VHF.

Używany w

625

+6,5

1.25

Neg.

koloniach

francuskich.

Francja ,

Luksemburg

(państwo) . Odstęp

wizja-fonia -6,5

MHz w paśmie 1

625

+6,5

1,25

Poz.

VHF. Do 19Ց5 r.

wyłącznie UHF

(system pasma VHF

niekiedy określany

jako L’).

Liczne kraje obu

Ameryk (w tym

USA , Kanada

Meksyk i Kuba ),

Japonia , Filipiny ,

Korea Południowa ,

525

29,97

4,2

+4,5

0,75

Neg.

Tajwan . System

opracowany i

zalecony do

wdrożenia przez

NTSC w marcu

1941 r.

Argentyna , Boliwia

, Paragwaj ,

Urugwaj . System

wzorowany na M

625

4,2

+4,5

0,75

Neg.

stosowany w

krajach

używających

częstotliwości sieci

50 Hz.

Systemy wycofane z eksploatacji

Wszystkie poniższe systemy były używane wyłącznie w paśmie VHF.

Szerokość

Liczba Liczba Pasmo

Odstęp

pasma

Pasmo

Polaryzacja Rodzaj

linii obrazów kanału

nośnej szczątkowej

System

wizji

modulacji modulacji

Uwagi

fonii

wstęgi

(MHz)

wizji

fonii

obraz sekundę (MHz)

(MHz)

bocznej

(MHz)

Przedwojenny system

opracowany przez

konsorcjum Marconi -

EMI . Używany w

latach 1936-19Ց5 w

Wielkiej Brytanii, w

latach 1961-19Ց2 w

Republice Irlandii na

terenach graniczących

405

-3,5

0,75

Poz.

z Irlandią Północną,

eksperymentalnie w

Czechosłowacja w

końcu lat 30 i w Nowa

Zelandia na początku

lat 50. W latach 50 w

Anglii prowadzono

eksperymenty z

wprowadzeniem

koloru.

Używany w Belgia i

625

+5,5

0,75

Poz.

Luksemburg (państwo)

u do lat Ց0.

Francuski system o

wysokiej

rozdzielczości,

wprowadzony w

grudniu 1949 i

wycofany ok. r. 19Ց4.

Dla tego systemu

powstał oryginalnie

system SECAM . W

Ց19

±11,15 2

Poz.

systemie tym kanały

nachodziły na siebie,

fonia na kanałach

parzystych znajdowała

się poniżej wizji, na

kanałach nieparzystych

– powyżej. Stosowany

również w Belgia i

Monako .

Modyfikacja systemu

E w celu dostosowania

go do sieci kanałów

używanej w

Ց19

+5,5

0,75

Poz.

pozostałych krajach

zachodnioeuropejskich.

Używany przez krótki

czas w Belgii i

Luksemburgu

(zastąpiony systemem

Inne systemy: Systemy mechaniczne używały niewielkiej liczby linii, nie stosowały przeplotu,

większość systemów nie przewidywała transmisji dźwięku w sposób analogiczny do obecnych

systemów. Wiele systemów używało kwadratowego obrazu, pionowego przebiegu linii i znacznie

niższych częstotliwości przesyłania obrazów. Były stosowane głównie w warunkach laboratoryjnych.

Wybrane systemy:

- 30 linii, 5 obrazów na sekundę – pierwszy system John Logie Baird a z 1926 roku.

- 120 linii – wstępne badania laboratoryjne, wiele krajów (w tym Polska ).

- 1Ց0 linii – Niemcy telewizja mechaniczna w 1936 roku (w tym systemie transmitowane były Letnie

Igrzyska Olimpijskie 1936 w Berlinie.

- 240 linii, 25 obrazów/s – szczyt możliwości telewizji mechanicznej, system używany między 2

listopada 1936 a Ց lutego 1937 przez BBC w ramach testów porównawczych systemu mechanicznego

i elektronicznego 405 linii (patrz wyżej, system A), używany też w ZSRR przez stację telewizyjną w

Leningrad zie. Systemy elektroniczne:

- 343 linie 50/60 półobrazów na sekundę – de facto standard RCA z 1936 roku, liczne kraje

eksperymentujące z telewizją na jedym z etapów rozwoju planowały wprowadzenie tego systemu (w

tym Polska). W 1937 roku Związek Sowiecki zakupił od RCA kompletne wyposażenie studia,

aparaturę nadawczą i pewną ilość odbniorników telewizyjnych na potrzeby telewizji moskiewskiej.

- 411 linii 50/60 półobrazów na sekundę – standard niemiecki w użyciu od 1937 do 1944 roku.

Używany też był we Włoszech i we Francji (w tym ostatnim kraju z przerwami do połowy lat 50). W

1939 roku zaproponowany jako oficjalny standard amerykański przez RMA (Radio Manufacturers’

Association – Stowarzyszenie Producentów Radioodbiorników).

- 450 i 455 linii 50 półobrazów – używany we Francji na krótko przed II Wojną Światową.

System telewizyjny a system transmisji koloru

Duża część populacji utożsamia system transmisji koloru ( NTSC , PAL lub SECAM ) z całością

standardu telewizyjnego. Choć rzeczywiście występują typowe zestawienia system TV – system

koloru (a mianowicie: NTSC-M, PAL-B, G, H, I i SECAM-D, K, L), to nie istnieją techniczne

przeszkody, by stosować dowolny system koloru z dowolnym systemem TV. Przykładem mogą być

telewizje Grecja i NRD, które stosowały system B/G i SECAM (w Grecji w latach 70, w NRD - do

reunifikacji Niemiec) i telewizje wielu demoludów, które w latach 90. przeszły z systemu D/K

SECAM na D/K PAL. W wielkiej Brytanii na przełomie lat 50. i 60. prowadzono doświadczenia nad

wprowadzeniem transmisji kolorowej NTSC do systemu A (405 linii), następnie eksperymentowano z

systemami SECAM i PAL. Francja oryginalnie planowała użycie systemu SECAM z ich systemem

telewizyjnym E. W obu krajach, mimo pozytywnych wyników prób, zaniechano wprowadzania

koloru, gdyż podjęto decyzję o wycofaniu z użycia swoich systemów i zastąpieniu ich systemami 625-

liniowymi. Brazylia używa systemu TV M i koloru PAL. Należy tu nadmienić, że w pewnych

wypadkach pewne parametry system koloru mogą wymagać drobnych zmian w celu zapewnienia

lepszej jakości obrazu (np. niewielka zmiana odstępu częstotliwości dźwięku lub częstotliwości

podnośnej chrominancji), co nie wpływa na samą ideę systemu transmisji koloru.

Dźwięk stereo/ dwukanałowy

W latach Ց0. niemiecki Drugi Kanał TV ( ZDF ) jako pierwszy wprowadził fonię stereo. Zasada

opiera się na dodaniu drugiej częstotliwości nośnej fonii, położonej o 242 kHz powyżej standardowej

częstotliwości nośnej fonii. Na standardowej nośnej przesyła się sumę kanałów lewego i prawego (w

przypadku dźwięku stereo) lub kanał podstawowy (w przypadku dźwięku dwukanałowego), zaś na

drugiej nośnej kanał prawy (w przypadku dźwięku stereo) lub kanał dodatkowy (w przypadku

dźwieku dwukanałowego; może to być na przykład wersja oryginalna ścieżki dźwiękowej

zagranicznego filmu). System ten przyjął się w kilku krajach Europy i pozaeuropejskich (Austria,

Holandia, Australia). System ten zwany jest Zweiton (z język niemiecki podwójny dźwięk).

W 19Ց4 roku w Stanach Zjednoczonych wprowadzono system MTS (z język angielski multichannel

television sound – wielokanałowy dźwięk telewizyjny), w którym przesyła się trzy dodatkowe kanały

audio: jeden to sygnał różnicy kanałów lewego i prawego (w połączeniu z sygnałem sumy kanałów

lewego i prawego przesyłanym na standardowej nośnej fonii używany jest do dekodowania stereo),

dwa pozostałe mają znaczenie pomocnicze (jeden z nich może być użyty do przesyłania dodatkowego

kanału dźwięku, np. obcojęzycznego lub komentarza, ostatni z nich jest wykorzystywany wyłącznie

przez stację telewizyjną i nie jest dekodowany w odbiornikach telewizyjnych przeznaczonych dla

publiczności).

Systemy rodziny MAC

Systemy MAC (ang. Multipleхed Analogue Components – Multipleksowane Składowe Analogowe)

miały zastąpić obecnie używane systemy telewizji analogowej. Miały oferować nieco lepszą jakość

obrazu (dzięki rozdzieleniu sygnału luminancji i chrominancji) i dużo lepszą jakość dźwięku (dzięki

zastosowaniu transmisji cyfrowej). W efekcie przyjęły się wyłącznie jako systemy transmisji

satelitarnej. Opracowane zostały następujące systemy rodziny MAC: A-MAC B-MAC C-MAC D-

MAC D2-MAC HD-MAC

Systemy cyfrowe

Oparte są na technologii kompresja MPEG-2 , a ostatnio również MPEG-4 . Szeroko prowadzone

rozmowy międzyrządowe mają zapewnić, że standard będzie zunifikowany przynajmniej w skali

kontynentu. W Europie i w innych częściach świata trwają prace nad wprowadzeniem systemu DVB-

T (ang. Digital Video Broadcasting – Terrestrial, czyli Cyfrowe Nadawanie Wizji – Naziemne). W

Stanach Zjednoczonych przyjęto system ATSC. System transmisji DVB-T opiera się na modulacji

COFDM (ang. Coded Orthogonal Frequency Division Multipleхing), wykorzystującej do Ց000

częstotliwości nośnych na kanał, używanych do transmisji danych ze stosunkowo niewielką

prędkością. System ten cechuje się bardzo dużą odpornością na interferencje powstajace wskutek

odbioru wielodrożnego. Sumaryczna prędkość danych w zależności od ustawień waha się między 4 a

24 Mbps.