„
Projekt wspó
łfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
mgr inż. Paweł Pirosz
Dobieranie urządzeń wideo do odbioru sygnału wizyjnego
313[04].Z2.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
dr inż. Marcin Chrzan
mgr inż. Jacek Szydłowski
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Paweł Pirosz
Konsultacja:
mgr inż. Piotr Ziembicki
Korekta:
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[34].Z2.02
Dobieranie urządzeń wideo do odbioru sygnału wizyjnego dla zawodu Technik urządzeń
audiowizualnych.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
4
2. Wymagania wstępne
6
3. Cele kształcenia
7
4. Materiał nauczania
8
4.1. Propagacja fal telewizyjnych. Transmisja wizji drogą radiową i w systemach
kablowych. Zakłócenia odbioru telewizyjnego.
8
4.1.1. Materiał nauczania
8
4.1.2. Pytania sprawdzające
16
4.1.3. Ćwiczenia
17
4.1.4. Sprawdzian postępów
18
4.2. Sygnały i procesy ich przetwarzania, układy specjalne
19
4.2.1. Materiał nauczania
19
4.2.2. Pytania sprawdzające
31
4.2.3. Ćwiczenia
31
4.2.4. Sprawdzian postępów
33
4.3. Systemy funkcjonalne (nadajniki, odbiorniki, wzmacniacze). Podstawy
konstrukcji urządzeń odbiorczych.
34
4.3.1. Materiał nauczania
34
4.3.2. Pytania sprawdzające
39
4.3.3. Ćwiczenia
40
4.3.4. Sprawdzian postępów
40
4.4. Urządzenia telewizji programowej – vademecum
41
4.4.1. Materiał nauczania
41
4.4.2. Pytania sprawdzające
48
4.4.3. Ćwiczenia
48
4.4.4. Sprawdzian postępów
49
4.5. Urządzenia wizyjne – vademecum
50
4.5.1. Materiał nauczania
50
4.5.2. Pytania sprawdzające
66
4.5.3. Ćwiczenia
67
4.5.4. Sprawdzian postępów
68
4.6. Wybrane konstrukcje urządzeń elektronicznych. Parametry urządzeń
elektronicznych. Wpływ czynników zewnętrznych na pracę urządzeń elektronicznych.
69
4.6.1. Materiał nauczania
69
4.6.2. Pytania sprawdzające
82
4.6.3. Ćwiczenia
83
4.6.4. Sprawdzian postępów
84
4.7. Urządzenia telewizyjne w wybranych dziedzinach życia gospodarczego
85
4.7.1. Materiał nauczania
85
4.7.2. Pytania sprawdzające
95
4.7.3. Ćwiczenia
95
4.7.4. Sprawdzian postępów
96
4.8. Zagadnienia techniki pomiarowej i strojenia urządzeń wizyjnych. Zasady serwisu
urządzeń wideo.
97
4.8.1. Materiał nauczania
97
4.8.2. Pytania sprawdzające
103
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
4.8.3. Ćwiczenia
103
4.8.4. Sprawdzian postępów
105
5. Sprawdzian osiągnięć
106
6. Literatura
111
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w kształtowaniu umiejętności na temat dobierania
urządzeń wideo do odbioru sygnału wizyjnego oraz dokonywania pomiarów sygnału
telewizyjnego.
Poradnik ten zawiera:
−
wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej,
−
cele kształcenia tej jednostki modułowej,
−
materiał nauczania (rozdział 4), zawierający wiadomości teoretyczne, umożliwiający
samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów,
−
pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,
−
ćwiczenia, które umożliwiają zweryfikowanie widomości teoretycznych oraz ukształtowanie
umiejętności praktycznych,
−
sprawdzian postępów,
−
zestaw pytań sprawdzających opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki
modułowej,
−
literaturę.
Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczeń zapoznaj się z pytaniami sprawdzającymi,
które pozwolą Ci ocenić stan Twojej wiedzy, potrzebnej do wykonania ćwiczeń.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub
instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po wykonaniu ćwiczeń sprawdź poziom swoich postępów rozwiązując test zamieszczony po
ćwiczeniach.
Poznanie przez Ciebie wiadomości i umiejętności z zakresu obsługi urządzeń
audiowizualnych będzie stanowiło dla nauczyciela podstawę do przeprowadzenia sprawdzianu
poziomu przyswojonych wiadomości i nabytych umiejętności. W tym celu nauczyciel posłuży
się zestawem pytań zawierających różnego rodzaju zadania.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni urządzeń audiowizualnych zobowiązany jesteś przestrzegać
regulaminów, przepisów bhp i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających
z rodzaju wykonywanych ćwiczeń. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
Rys.1. Schemat układu jednostek modułowych
313[04].Z2.05
Wykonywanie komputerowej obróbki sygnału
audiowizualnego do celów multimedialnych
313[04].Z2.01
Dobieranie urządzeń audio do odbioru sygnału
dźwiękowego
313[04].Z2.02
Dobieranie urządzeń wideo do odbioru sygnału
wizyjnego
313[04].Z2
Obsługa urządzeń audiowizualnych
313[04].Z2.03
Przetwarzanie i rejestrowanie sygnału audio
analogowego i cyfrowego
313[04].Z2.04
Przetwarzanie i rejestrowanie sygnału wideo
analogowego i cyfrowego
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:
−
opisywać zjawiska fizyczne dotyczące fal (interferencja, odbicie, rozpraszanie, tłumienie,
dyfrakcja, refrakcja),
−
posługiwać się terminologią dotyczącą pojęć dźwięku i obrazu,
−
wyjaśnić cele stosowania modulacji i demodulacji,
−
dobierać przyrządy pomiarowe do wykonywanego ćwiczenia,
−
obsłużyć elektryczne i elektroniczne przyrządy pomiarowe,
−
odczytać schematy ideowe i montażowe układów pomiarowych,
−
połączyć według schematu układy do wykonania pomiaru parametrów wielkości
elektrycznych,
−
sprawdzić poprawność wykonanych połączeń,
−
zanalizować dokumentację techniczną,
−
omówić budowę i działanie układów zasilających,
−
omówić budowę i działanie podstawowych układów wzmacniaczy i generatorów,
−
scharakteryzować parametry wzmacniaczy i generatorów,
−
zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
rozróżnić podstawowe zjawiska związane z propagacją fal elektromagnetycznych i ich
wpływ na technikę odbioru telewizyjnego,
−
rozpoznać systemy odbioru telewizyjnego PAL, SECAM, NTSC,
−
określić zasady funkcjonowania toru transmisyjnego małej i wielkiej częstotliwości do
przekazu wizji,
−
wyjaśnić zasadę działania poszczególnych bloków funkcjonalnych wchodzących w skład
toru transmisyjnego,
−
rozróżnić podstawowe parametry urządzeń wizyjnych, z uwzględnieniem aspektów jakości
i niezawodności,
−
dobrać i obsłużyć standardowe urządzenia odbiorcze typu stacjonarnego, przenośnego
i samochodowego,
−
zestawić standardowe zestawy urządzeń do odbioru i wizualizacji pomieszczeń zamkniętych
i przestrzeni otwartych,
−
dokonać pomiarów podstawowych parametrów elektrycznych i wizyjnych,
−
zanalizować i zinterpretować wyniki pomiarów oraz wyciągnąć wnioski praktyczne,
−
przewidzieć zagrożenia dla życia i zdrowia w trakcie realizacji zadań praktycznych,
−
zastosować procedurę postępowania w sytuacji zagrożenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Propagacja fal telewizyjnych. Transmisja wizji drogą radiową
i w systemach kablowych. Zakłócenia odbioru telewizyjnego
4.1.1. Materiał nauczania
Fala elektromagnetyczna
Fala
elektromagnetyczna
to
rozchodzące
się
w
przestrzeni
zaburzenie
pola
elektromagnetycznego, mające charakter fali poprzecznej w której składowa elektryczna
i magnetyczna prostopadłe do siebie i kierunku ruchu, nawzajem się przekształcają. Zmieniające
się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza
pole elektryczne. Fala elektromagnetyczna ma postać kolejnych zagęszczeń i rozgałęzień linii sił
pola elektromagnetycznego, przy czym kierunek strzałek (wektorów) zmienia się okresowo
(rys. 2.).
Rys.2. Elektryczna i magnetyczna składowa fali elektromagnetycznej. Oś Z wskazuje kierunek propagacji [1, s. 33].
Odległość
między
kolejnymi
minimami
(lub
maksimami)
natężenia
pola
elektromagnetycznego określa długość fali λ, która jest tym krótsza, im większa jest
częstotliwość prądu elektrycznego w antenie. Zależność pomiędzy długością fali
elektromagnetycznej i jej częstotliwością określa wzór:
f
c
=
λ
[m],
w którym:
λ – długość fali [m],
c – prędkość światła [m/s],
f – częstotliwość fali elektromagnetycznej [Hz].
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Fala elektromagnetyczna jest nośnikiem energii i może być wykorzystywana do
bezprzewodowego przenoszenia energii na duże i małe odległości.
W tabeli 1 przedstawiono szerokie spektrum fal elektromagnetycznych, podzielone na
szereg zakresów (widm). Widmo częstotliwości radiowych również jest podzielone na wiele
podzakresów, tj. fale długie (LF), średnie (MF), krótkie (HF) oraz ultrakrótkie (VHF, UHF,
SHF, EHF). Od długości fal zależą warunki ich propagacji, a więc i ich zastosowania.
Tabela 1. Spektrum fal elektromagnetycznych wraz z podziałem zakresów fal radiowych [1, str. 34]
Propagacja fal radiowych
Wykorzystanie fal elektromagnetycznych do celów łącznościowych wymaga trzech
elementów: nadajnika emitującego falę, odbiornika przyjmującego tą falę oraz drogi, po której
porusza się fala. Elementem wypromieniowującym i odbierającym falę elektromagnetyczną jest
antena. Ze względy na powiązanie długości fali z gabarytami anteny do łączności wykorzystuje
się fale elektromagnetyczne o częstotliwościach powyżej 15 kHz.
Antena znajdująca się nisko nad ziemią emituje fale rozchodzące się stycznie do
powierzchni ziemi (fale powierzchniowe) oraz pod różnymi kątami (fale przestrzenne). Anteny
o znacznych wysokościach emitują przeważnie fale przestrzenne, które docierają do anteny
jako fale bezpośrednie lub odbite. Fale powierzchniowe i bezpośrednie noszą nazwę fal
przyziemnych. Fale przestrzenne odbite od poszczególnych warstw atmosfery – tzw. fale
troposferyczne i jonosferyczne, odgrywają istotną rolę w łączności radiowej. Poszczególne
rodzaje propagacji przedstawiono na rys. 3.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
Rys.3. Sposób propagacji różnych rodzajów fal radiowych [1, s. 36].
Na falach UKF odbiera się głównie falę przyziemną. Jednak jej zasięg niewiele przekracza
zasięg pola widzenia z masztu antenowego. Radiofonia i telewizja, nadająca na falach VHF
i UHF, służy zatem głownie do odbioru bliskiego.
Propagacji fal radiowych towarzyszy wiele zjawisk fizycznych takich jak:
−
rozpraszanie,
−
tłumienie,
−
odbicie,
−
dyfrakcja (ugięcie),
−
interferencja,
−
refrakcja (załamanie).
Zjawiska te w różnym stopniu wpływają na proces rozprzestrzeniania się (propagacji) fal
o różnych długościach i zależą m.in. od charakterystyki promieniowania anteny nadawczej, jej
polaryzacji, lokalizacji i wysokości nad poziomem terenu, warunków atmosferycznych itp.
Zjawisko refrakcji i odbicia fal radiowych uwydatnia się w atmosferze ziemskiej.
Poszczególne warstwy atmosfery: troposfera, stratosfera i jonosfera, w różnym stopniu odbijają
i załamują przestrzenne fale radiowe o różnych częstotliwościach.
Czynnikiem oddziałującym na falę przyziemną, a szczególnie na jej składową bezpośrednią,
jest refrakcja troposferyczna. Zasięg fali przyziemnej przy braku wpływu troposfery byłby
ograniczony do horyzontu optycznego. Oddziaływanie troposfery powoduje zakrzywienie drogi
wskutek refrakcji i tym samym powiększenie zasięgu do tzw. horyzontu radiowego. Dla obszaru
poza horyzontem radiowym zasadniczą rolę odgrywa fala troposferyczna, która dociera do
punktu odbioru wyłącznie za pośrednictwem troposfery. Istnienie fali troposferycznej przypisuje
się zjawiskom superrefrakcji i rozproszenia. Istotą superrefrakcji jest znaczenie silniejsze
załamywanie się fali w troposferze niż w warunkach normalnej refrakcji. Propagacja przez
rozproszenie polega na tym, że wskutek rozproszenia energii fali w troposferze pewna jej część
dociera poza horyzont radiowy.
Poza propagacją troposferyczną, drugim rodzajem dalekosiężnej propagacji fal metrowych
jest proporcja jonosferyczna, jednak w praktyce fala jonosferyczna odgrywa w telewizji
niewspółmiernie mniejszą rolę niż fala troposferyczna.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Transmisja sygnału telewizyjnego i jej podstawowe procesy
Przesyłanie informacji za pomocą fal elektromagnetycznych odbywa się w zakresie wielkich
częstotliwości, w procesie polegającym na oddziaływaniu sygnałem użytkowym na jeden
z wybranych parametrów fali nośnej. Proces ten nazywa się modulacją. W telewizji
wykorzystuje
się
dwa
podstawowe
rodzaje
modulacji:
amplitudową
(AM)
oraz
częstotliwościową (FM).
Ponieważ korzystne jest, aby szerokość kanału w.cz. zajmowanego przez stację była jak
najmniejsza, do transmisji sygnału wizji nie stosuje się dwuwstęgowej modulacji AM, tylko
system z częściowo wytłumioną wstęgą boczną (AM-VSB). Przy przesyłaniu fonii stosuje się
modulację częstotliwości z dewiacją ±50 kHz i wartością częstotliwości fali nośnej większą
o 5,5 MHz (CCIR) lub 6,5 MHz (OIRT) niż częstotliwość nośna fonii (rys. 4). Zastosowanie
różnych rodzajów modulacji ogranicza możliwości wzajemnego zakłócania pomiędzy
nadajnikami wizji i fonii.
Rys.4. Ograniczenie pasma wizji i fonii w kanale telewizyjnym [1, s. 42].
W celu odzyskania informacji użytkowej w końcowej fazie przekazu radiowego należy
odebrany sygnał wielkiej częstotliwości tak przetworzyć, aby sygnałowi użytecznemu
przywrócić pełne naturalne pasmo zwane widmem częstotliwości. Ten proces, zwany
demodulacją, realizowany jest w urządzeniu odbiorczym i w obecnych systemach transmisji jest
poprzedzany z reguły przemianą częstotliwości, którą stosuje się przede wszystkim w celu
ułatwienia wzmacniania sygnału niosącego informację.
Zakresy częstotliwości przydzielone telewizji
W ramach fal radiowych metrowych i decymetrowych są ściśle określone zakresy
częstotliwości, na których nadawane są sygnały telewizyjne (tabela 2). W Europie stosowane są
dwa standardy telewizyjne: OIRT (przyjęty m.in. w Polsce) oraz CCIR (przyjęty
w krajach Europy Zachodniej), które różnią się m.in. rozdziałem częstotliwości na poszczególne
zakresy. Zakres II przeznaczony jest dla radiofonii UKF FM. Każdy z telewizyjnych zakresów
podzielony jest na kanały. Parametry standardów telewizyjnych przedstawiono w tabeli 3.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
Tabela 2. Wykaz częstotliwości zakresów i kanałów telewizyjnych w standardzie OIRT [3, str. 51 – 53]
Zakres fal
radiowych
Zakres
Pasmo częstotliwości
[MHz]
Oznaczenie
kanałów
Szerokość
kanału
[MHz]
VHF
I
48,5 – 66
K1 – K2
8
dolne pasmo specjalne
110 – 174
S1 – S8
8
VHF
III
174 – 230
K6 – K12
8
górne pasmo specjalne
230 – 302
S9 – S17
8
rozszerzone pasmo specjalne
302 – 470
S18 – S38
8
UHF
IV
470 – 606
K21 – K37
8
UHF
V
606 – 862
K38 – K69
8
Tabela 3. Parametry obowiązujących standardów telewizyjnych
Standard
Liczba
linii na
obraz
Liczba
obrazów
na
sekundę
Pasmo
kanału
TV
[MHz]
Pasmo
wizji
[MHz]
Odstęp
nośnej
fonii
[MHz]
Polaryzacja
modulacji wizji
Rodzaj
modulacji
fonii
Obowiązuje m.in.
w:
B
625
25
7
5
+5,5
Negatywowa
FM
Niemcy (VHF)
D
625
25
8
6
+6,5
Negatywowa
FM
Polska (VHF)
G
625
25
8
5
+5,5
Negatywowa
FM
Niemcy (UHF)
I
625
25
8
5,5
+6,0
Negatywowa
FM
Wielka Brytania
K
625
25
8
6
+6,5
Negatywowa
FM
Polska (UHF)
L
625
25
8
6
+6,5
Pozytywowa
AM
Francja
M
525
30
6
4,2
+4,5
Negatywowa
FM
USA, Japonia
N
625
25
6
4,2
+4,5
Negatywowa
FM
Argentyna
Podstawy teorii anten
Anteną nazywa się urządzenie służące do wysyłania lub odbierania fal radiowych. Mówi się
o antenach nadawczych, w których następuje zamiana energii prądów wielkiej częstotliwości
wytwarzanych w nadajnikach na fale elektromagnetyczne, wysyłane w przestrzeń lub o antenach
odbiorczych, w których następuje zjawisko odwrotne.
Właściwości elektryczne anten określa się za pomocą charakterystyk i parametrów, takich
jak:
−
charakterystyka kierunkowa,
−
impedancja wejściowa i rezystancja promieniowania,
−
sprawność,
−
zysk kierunkowy,
−
zysk energetyczny,
−
stosunek promieniowania głównego do wstecznego,
−
szerokość wiązki głównej,
−
długość i powierzchnia skuteczna anten,
−
temperatura szumowa anteny.
W technice telewizyjnej, zarówno nadawczej jak i odbiorczej wykorzystuje się anteny
liniowe, w których dominujący jest jeden wymiar – długość. Powszechnie używaną anteną
w odbiorczej technice TV jest dipol półfalowy, utworzony przez zasilany w środku odcinek
przewodnika o długości równej połowie długości fali. Większość anten nadawczych jest
zbudowanych z dipoli całofalowych, których długość jest równa długości fali.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
Powszechnie stosowana jako odbiorcza antena telewizyjna na wszystkich zakresach jest
antena Yagi – Uda. Antena tego typu zbudowana jest zazwyczaj z jednego elementu czynnego
zasilanego, który wykonany jest jako dipol półfalowy oraz szeregu sprzężonych z nim
elementów biernych. Elementy bierne umieszczone w kierunku maksymalnego promieniowania,
przed elementem czynnym, nazywamy direktorami. Elementy umieszczone w kierunku
promieniowania wstecznego nazywamy reflektorami.
Telewizyjne anteny odbiorcze
Zadaniem telewizyjnych anten odbiorczych jest dostarczenie energii wielkiej częstotliwości
do wejścia odbiornika przy odpowiednim stosunku sygnału do szumu.
Tabela 4. Porównanie parametrów anten stosowanych do odbioru telewizji [3, str. 64, 65, 76, 82]
Rysunek anteny
Liczba elementów/
rodzaj anteny
Zysk
eneregetyczny
[dB]
PG/PW
[dB]
Zakres
Dipol prosty
2,0
0
VHF I
Yagi-Uda, 4 elementy
2 direktory
1 dipol prosty
1 reflektor
9,0
20
VHF I
Antena szerokopasmowa
10
20
VHF III
Yagi-Uda, 10 elementów
7 direktorów
1 dipol
szerokopasmowy
1 reflektor podwójny
10,5
17
UHF IV-V
Yagi-Uda, 15 elementów
12 direktorów
1 dipol
szerokopasmowy
1 reflektor podwójny
13
22
UHF IV-V
Antena synfazowa
12
-
UHF IV-V
PG/PW – stosunek promieniowania głównego do wstecznego
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
O wyborze rodzaju anteny decydują warunki odbioru i zakres odbieranej częstotliwości. Na
rys. 5 przedstawiono przykładowe anteny typu Yagi – Uda w zakresie VHF stosowane
w zależności od odległości od nadajnika. W tabeli 4 przedstawiono parametry anten
stosowanych na poszczególnych zakresach telewizyjnych.
Rys.5. Zastosowanie poszczególnych anten w zależności od odległości odbioru [3, s. 65].
Zakłócenia odbioru telewizyjnego
Energia sygnałów zakłócających rozchodzi się w przestrzeni analogicznie z zasadami
rozchodzenia się sygnałów użytecznych. Zasięg zakłóceń wzrasta ze zrostem częstotliwości
sygnału użytecznego. Sygnały zakłócające mogą być następujących rodzajów:
−
zakłócenia spowodowane nakładaniem się sygnałów emitowanych przez nadajniki pracujące
na tym samym lub sąsiednim kanale, co stacja odbierana,
−
zakłócenia przemysłowe i trakcyjne,
−
zakłócenia spowodowane promieniowaniem sygnałów harmonicznych przez generatory
lokalne w znajdujących się w pobliżu odbiornikach radiofonicznych i telewizyjnych,
−
zakłócenia wynikające z odbić odbieranych fal elektromagnetycznych,
−
zakłócenia atmosferyczne, spowodowane przez wyładowania i opady,
−
zakłócenia kosmiczne, pochodzące z promieniowania elektromagnetycznego galaktyk.
Zakłócenia poszczególnych rodzajów objawiają się na ekranie odbiornika telewizyjnego
w postaci charakterystycznych deseni. Sygnały innych stacji telewizyjnych pracujących na tym
samym kanale są widoczne jako nałożone na siebie obrazy, których na ogół nie można stabilnie
zsynchronizować. Zakłócenia przemysłowe i trakcyjne powodują na obrazie pojawianie się
czarnych, poziomych kresek.
Najwięcej kłopotów sprawiają zakłócenia pochodzące od innych stacji telewizyjnych. Aby
zminimalizować zakłócenia współkanałowe i sąsiedniokanałowe stosuje się:
−
odpowiednie konstrukcje anten nadawczych i odbiorczych,
−
zróżnicowanie częstotliwości nośnych wizji stacji nadawczych pracujących w tym samym
regionie.
Telewizja kablowa
Telewizja kablowa (CATV) wykorzystuje do przesyłania sygnałów telewizyjnych kable
koncentryczne lub linie światłowodowe. Dzięki przesyłaniu sygnału telewizyjnego drogą
przewodową unika się zakłóceń pojawiających się przy propagacji fal radiowych w wolnej
przestrzeni, np. zakłóceń atmosferycznych, zakłóceń ze strony innych nadajników, zakłóceń
przemysłowych, odbić sygnału dających zjawisko odbioru wielodrogowego oraz zaników
sygnału w strefach cienia, występujących przy wysokiej zabudowie miejskiej. Podstawą rozwoju
sieci telewizji kablowej stały się antenowe instalacje zbiorcze (AIZ), obsługujące kilkudziesięciu
abonentów.
Systemy telewizji kablowej przenoszą w kierunku do abonenta sygnały zawarte w paśmie
częstotliwości 5 – 862 MHz z wyłączeniem kanałów K1 – K5, które przeznaczone są dla tzw.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
kanału zwrotnego. W porównaniu z telewizją rozsiewczą CATV wykorzystuje dodatkowe
kanały oznaczone jako S1 – S38 (tabela 2).
Systemy telewizji kablowej umożliwiają dystrybucję sygnałów:
−
naziemnych nadawczych stacji telewizyjnych,
−
nadawanych przez satelity radiodyfuzyjne,
−
przesyłanych z ośrodka telewizyjnego liniami radiowymi,
−
przesyłanych z ośrodka telewizyjnego liniami kablowymi,
−
lokalnego studia telewizyjnego,
−
radiofonicznych nadawanych z modulacja częstotliwości.
Na rys. 6 przedstawiono schemat blokowy struktury sieci telewizji kablowej. W strukturze
tej można wyróżnić kilka zasadniczych bloków:
−
stację czołową,
−
wzmacniacze magistralne,
−
sieć magistralną (główną),
−
sieć dystrybucyjną (rozprowadzającą),
−
sieć domową (abonencką),
−
zakończenie sieciowe (gniazda abonenckie i rezystory zakończeniowe).
Stacja czołowa (główna) instalacji telewizji kablowej jest zespołem urządzeń służących do
obróbki sygnałów radiofonicznych i telewizyjnych. Przetwarzanie tych sygnałów polega na
odbiorze, przemianie oraz wzmacnianiu i sumowaniu w celu takiego ich przygotowania, aby
mogły być przesyłane w standardowych zakresach częstotliwości (w tym również kanałów
specjalnych) i odbierane bez problemów przez wszystkich abonentów. W instalacjach
kablowych odbiera się i rozprowadza sygnały emitowane przez nadajniki naziemne i satelity
oraz uzyskiwane w studiach z magnetowidu lub kamery telewizyjnej. Rozprowadzanie sygnału
odbywa się poprzez sieć magistralną i dystrybucyjną, z zastosowaniem odpowiedniego kabla
o niskiej tłumienności lub światłowodu, umożliwiająca dalekie przesyłanie sygnałów do sieci
abonenckich. Sieci abonenckie odpowiadają sieciom AIZ i mogą być zbudowane w systemie
gwieździstym, przelotowym lub odgałęźnym (rys. 7).
Rys.6. System podstawowy sieci telewizji kablowej [48]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
Rys.7. Schemat blokowy przykładowej instalacji antenowej w budynku wielorodzinnym [3, str. 106]
Zakłócenia w telewizji kablowej
Przy transmisji kablowej sygnału telewizyjnego występują zakłócenia od sąsiednich
kanałów i zakłócenia związane z nieliniową pracą łącza. Zakłócenia od sąsiednich kanałów są
związane z emisją sygnałów telewizyjnych o zbliżonych poziomach i sąsiadujących ze sobą
kanałach częstotliwości, w których są przesyłane. Skutecznym zabezpieczeniem przed tego typu
„prześwitami” jest zastosowanie odpowiednich odstępów częstotliwości między poszczególnymi
kanałami.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Co to jest fala elektromagnetyczna?
2. Jaka jest zależność pomiędzy długością fali elektromagnetycznej i jej częstotliwością?
3. Jakie zjawiska fizyczne towarzyszą propagacji fal radiowych?
4. Jaką rolę pełni antena w propagacji fal radiowych?
5. Co to jest modulacja?
6. Jaki jest cel stosowania modulacji?
7. Jakie zakresy częstotliwości są przydzielone telewizji?
8. Jakie parametry określają właściwości elektryczne anten?
9. Jakie są wartości częstotliwości różnicowej fonii w standardzie OIRT i CCIR?
10. Jakie źródła zakłóceń występują w odbiorze telewizyjnym?
11. Określ pasmo częstotliwości stosowane w telewizji kablowej?
12. Jakie bloki wchodzą w skład struktury sieci telewizji kablowej?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Badanie przebiegów zmodulowanych amplitudowo.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt sygnału zmodulowanego amplitudowo,
6) na podstawie wzoru określ współczynnik głębokości modulacji:
min
max
min
max
U
U
U
U
m
+
−
=
gdzie: U
max
– największa wartość sygnału zmodulowanego amplitudowo, U
min
– najmniejsza
wartość sygnału zmodulowanego amplitudowo.
Schemat pomiarowy do badania modulatorów
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
modulator amplitudy,
−
generatory sygnałowe (2 szt.),
−
oscyloskop dwukanałowy,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 2
Badanie przebiegów zmodulowanych częstotliwościowo.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt sygnału zmodulowanego częstotliwościowo.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
modulator częstotliwości,
−
generatory sygnałowe (2 szt.),
−
oscyloskop dwukanałowy,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Ćwiczenie 3
Badanie przemiennika kanałowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) ustawić na przemienniku kanałowym wybrany kanał wejściowy i wyjściowy,
6) zmierzyć poziom sygnału na wyjściu przemiennika dla kanału wyjściowego i kanałów
sąsiednich.
Schemat pomiarowy do badania przemiennika kanałowego
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
regulowany przemiennik kanałowy,
−
antena telewizyjna,
−
miernik poziomu sygnału,
−
wzmacniacz kanałowy,
−
odbiornik telewizyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
rozróżnić podstawowe zjawiska związane z propagacją fal
elektromagnetycznych i ich wpływ na technikę odbioru
telewizyjnego?
¨
¨
2)
określić
zależność
między
długością
fali
a
jej
częstotliwością?
¨
¨
3)
sklasyfikować zakresy częstotliwości przydzielone telewizji?
¨
¨
4)
określić źródła zakłóceń w odbiorze telewizyjnym?
¨
¨
5)
określić rolę anteny w torze telewizyjnym?
¨
¨
6)
dobrać rodzaj anteny do warunków odbioru i zakresu
odbieranych częstotliwości?
¨
¨
7)
scharakteryzować strukturę sieci telewizji kablowej?
¨
¨
8)
określić źródła zakłóceń w sieci CATV?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
4.2. Sygnały i procesy ich przetwarzania, układy specjalne
4.2.1. Materiał nauczania
Struktura zespolonego sygnału wizyjnego
W wyniku procesu analizy uzyskuje się sygnał elektryczny będący odpowiednikiem
rozkładu luminancji analizowanego obrazu. Może on być negatywowy, gdy potencjał (względem
masy) maleje i podczas analizy obrazu przechodzi się od elementów ciemniejszych do
jaśniejszych lub pozytywowy, gdy potencjał (względem masy) rośnie i podczas analizy obrazu
przechodzi się od elementów ciemniejszych do jaśniejszych.
Całkowity sygnał wizyjny (rys. 8) składa się z:
−
sygnału luminancji Y – zawierającego informacje o jaskrawości elementarnych pikseli
położonych wzdłuż linii obrazu,
−
sygnału chrominancji C – zawierającego informację o kolorach nadawanego obrazu,
−
sygnału
wygaszania
X
–
powodującego
wygaszenie
strumieni
elektronów
w przetwornikach syntetyzujących,
−
sygnału synchronizacji poziomej S
H
i pionowej S
V
– wyznaczającym rytm analizy
i syntezy w kierunku poziomym i pionowym.
Rys.8. Całkowity sygnał wizyjny (postać negatywowa) [1, str. 44]
Kodowanie sygnałów obrazu kolorowego i zasady transmisji
Każdy z sygnałów barw podstawowych RGB zawiera i przenosi złożoną informację
o wszystkich cechach przekazywanej treści wizyjnej. Sygnały te zostają przekształcone w postać
dogodną do przesyłania w rzeczywistych torach telekomunikacyjnych. Ponadto sygnały telewizji
kolorowej muszą spełniać zasadę kompatybilności, która ma zapewnić odbiór transmisji
kolorowej przez odbiorniki monochromatyczne oraz odbiór obrazów czarno-białych przez
odbiorniki telewizji kolorowej. Praktyczną realizację tej zasady stanowi utworzenie sygnału
luminancji wg proporcji obowiązujących dla aktualnych systemów TVC:
Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B
Wzór ten świadczy o największym udziale sygnału G w sygnale luminancji i potwierdza
największą czułość oka na kolor zielony.
Ponieważ luminancja Y stanowi pełną informację o właściwościach energetycznych
kolorów poszczególnych elementów obrazu, a więc nie musi występować w sygnałach
podstawowych RGB. Usunięcie tej informacji z sygnałów barw podstawowych dokonuje się
poprzez utworzenie tzw. sygnałów różnicowych: R-Y, G-Y, B-Y. Każdy z wymienionych
sygnałów różnicowych można odtworzyć za pomocą dwóch pozostałych, pozwala to na
pomięcie w procesie transmisji sygnału G-Y o największych wartościach.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Sygnały różnicowe R-Y i B-Y (rys. 9) modulują dodatkową podnośną chrominancji
umieszczoną w górnym zakresie pasma wizji w taki sposób, że przesyłanie sygnałów luminancji
i chrominancji staje się praktycznie niezależne.
Rys.9. Przebiegi sygnałów wizyjnych i odpowiadające im pasma częstotliwości przy nadawaniu typowego obrazu
kontrolnego, złożonego z pionowych pasów kolorowych o nasyceniu 100%; a) pozioma linia obrazu, b)
podstawowy sygnał wizyjny R, c) podstawowy sygnał wizyjny G, d) podstawowy sygnał wizyjny B, e) sygnał
luminancji Y, f) sygnał różnicowy R-Y, g) sygnał różnicowy B-Y, h) sygnał różnicowy G-Y [6, str. 22].
Sygnały różnicowe w postaci zmodulowanej są sumowane w określonych proporcjach
z sygnałem luminancji Y, wygaszania X i synchronizacji S, w wyniku czego uzyskuje się
zespoloną postać całkowitego sygnału wizyjnego, którego dalsza transmisja oraz wszystkie
parametry są określone standardem telewizyjnym obowiązującym w danym obszarze
geograficznym.
Kodowanie sygnału chrominancji w system NTSC (ang. National Television System
Committee)
W systemie telewizji kolorowej NTSC z podstawowych sygnałów wizyjnych R, G, B
tworzy się trzy sygnały: sygnał luminancji Y, sygnał różnicowy koloru Q i sygnał różnicowy
koloru I. Sygnały wizyjne w systemie NTSC dla typowego obrazu kontrolnego kolorowych
pasów przedstawiono na rys. 10.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Sygnał koloru Q (rys. 10f) jest utworzony z sygnałów różnicowych koloru w następujących
proporcjach:
)
(
41
,
0
)
(
48
,
0
Y
B
Y
R
Q
−
+
−
=
Jest on przenoszony w paśmie częstotliwości od 0 do 0,6 MHz. Tak wąskie pasmo
częstotliwości sygnału Q wynika z faktu, że oko ludzkie rozróżnia w kolorach zielonym
i purpurowym tylko dość duże powierzchnie obrazu. Szczegóły w tych kolorach widzi już tylko
jako szare.
Rys.10. Przebiegi sygnałów wizyjnych i odpowiadające im pasma częstotliwości w systemie telewizji kolorowej
NTSC przy przesyłaniu typowego obrazu kontrolnego, złożonego z pionowych pasów kontrolnych o nasyceniu
100% (polaryzacja pozytywowa); a) linia pozioma obrazu, b) czerwony sygnał wizyjny, c) zielony sygnał wizyjny,
d) niebieski sygnał wizyjny, e) sygnał luminancji z impulsami wygaszania, f) sygnał różnicowy koloru Q, g) sygnał
różnicowy koloru I, h) sygnał chrominancji C, i) kolorowy całkowity sygnał wizyjny (CYXS). [6, str. 25]
Sygnał różnicowy koloru I (rys. 10g) zostaje utworzony z sygnałów różnicowych koloru
w następujących proporcjach:
)
(
27
,
0
)
(
74
,
0
Y
B
Y
R
I
−
−
−
=
Sygnał I jest przenoszony w paśmie częstotliwości od 0 do 1,3 MHz. Szersze pasmo
częstotliwości sygnału I wynika z faktu, że oko ludzkie rozróżnia w kolorach pomarańczowym
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
i niebieskozielonym szczegóły obrazu, natomiast w pozostałych kolorach te same szczegóły
widzi już tylko jako szare.
Przesłanie trzech sygnałów za pośrednictwem jednego kanału w standardzie amerykańskim
NTSC wymaga przenoszenia sygnału luminancji Y w paśmie naturalnych częstotliwości od 0 do
4,2 MHz, a sygnałów różnicowych koloru Q i I za pomocą podnośnej chrominancji
zmodulowanej tymi sygnałami. Sygnał chrominancji mieści się w paśmie częstotliwości od 2 do
4,2 MHz.
Dla uniknięcia wzajemnej interferencji, a w jej wyniku wzajemnego zakłócenia sygnału
luminancji i sygnału chrominancji (przenoszonych przez ten sam kanał), stosuje się modulację
z wytłumioną podnośną oraz dobiera się częstotliwość podnośnej tak, aby po zmodulowaniu
sygnałami koloru sygnały (prążki) jej wstęg bocznych mieściły się w przerwach widma
częstotliwościowego sygnału luminancji. Następuje to przez dobranie częstotliwości podnośnej
równej 455-harmonicznej połowy częstotliwości odchylania poziomego:
MHz
Hz
f
c
579545
,
3
2
25
,
15734
455
=
⋅
=
Stałość tej częstotliwości musi być utrzymana w dopuszczalnych granicach zmian fazy ±4°,
aby nie występowały zmiany barwy obrazu oryginalnego.
Modulacja kwadraturowa (dwufazowa) umożliwia równoczesne przesłanie dwóch sygnałów
Q i I za pośrednictwem sygnałów wstęg bocznych powstałych w wyniku modulacji
w amplitudzie sygnałami Q i I dwóch podnośnych chrominancji C
Q
i C
I
o takiej samej
częstotliwości, lecz przesuniętych względem siebie w fazie o 90°, przy czym faza początkowa
sygnału C
Q
wynosi +33º. Geometryczne złożenie podnośnych C
Q
i C
I
daje wypadkowy sygnał
chrominancji C. Amplituda sygnału chrominancji odpowiada wartości nasycenia koloru, kąt
przesunięcia fazowego natomiast – barwie nadawanego elementu obrazu (rys. 11).
Rys.11. Złożenie sygnału C
Q
podnośnej zmodulowanej sygnałem Q i sygnału C
I
podnośnej zmodulowanej sygnałem
I w sygnał chrominancji C [6, str. 28].
Ponieważ informacja o kolorowości jest przesyłana za pomocą modulacji kwadraturowej
z wytłumioną podnośną, przeto dla prawidłowej pracy demodulatorów jest konieczne przesłanie
sygnału umożliwiającego odtworzenie w odbiornikach sygnału podnośnej chrominancji
o właściwej częstotliwości i fazie. Realizuje się to przez nadawanie impulsu synchronizacji
kolorów wraz z sygnałem luminancji i sygnałem chrominancji przed początkiem każdej linii
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
obrazu. Impuls synchronizacji kolorów składa się z ośmiu do dziesięciu okresów
niemodulowanego sygnału podnośnej chrominancji o częstotliwości 3,58 MHz, przesyłanych na
tylnym progu każdego impulsu wygaszania poziomego (rys. 10i).
Kolorowy całkowity sygnał wizyjny w systemie NTSC (rys. 10i) powstaje przez nałożenie
na sygnał luminancji (rys. 10e) sygnału chrominancji (rys.10h) oraz impulsów synchronizacji
kolorów.
Wadą systemu NTSC jest wrażliwość na pasożytnicze przesunięcie fazowe sygnału
chrominancji pojawiające się przy różnych poziomach luminancji w przypadku przesyłania
sygnałów TVC łączami radiowymi na duże odległości. Błędy te wpływają bezpośrednio na
odcień odtwarzanych barw.
Kodowanie sygnału chrominancji w systemie SECAM (franc. Séquentiel Couleur avec
Mémoire)
Parametry kolorowego całkowitego sygnału wizyjnego SECAM są następujące (rys. 12):
1. Kolorowy całkowity sygnał wizyjny CYXS składa się z sygnału luminancji Y i sygnału
chrominancji C. Pasmo częstotliwości sygnału chrominancji znajduje się w obszarze pasma
sygnału luminancji.
2. Sygnał luminancji Y jest wyrażony równaniem
B
G
R
Y
114
,
0
587
,
0
299
,
0
+
+
=
3. Sygnały różnicowe koloru D:
na jednej linii
B
G
R
Y
R
D
R
209
,
0
221
,
1
33
,
1
)
(
9
,
1
+
+
−
=
−
−
=
na linii następnej
B
G
R
Y
B
D
B
335
,
1
885
,
0
45
,
0
)
(
5
,
1
+
+
−
=
−
=
4. Sygnał chrominancji C jest utworzony przez podnośną chrominancji modulowaną
częstotliwościowo przez dwa sygnały różnicowe koloru przesyłane naprzemiennie co drugą
linię. Przed modulacją sygnały D
R
i D
B
poddawane są procesowi preemfazy m.cz. Częstotliwości
podnośne chrominancji wynoszą:
−
na liniach modulowanych sygnałem D
R
: f
OR
= 282f
H
= 282×15625 Hz = 4,40625 MHz,
−
na liniach modulowanych sygnałem D
B
: f
OR
= 272f
H
= 272×15625 Hz = 4,25000 MHz,
przy czym f
H
– częstotliwość odchylania poziomego.
Dewiacja częstotliwości podnośnych chrominancji wynosi:
−
+350 kHz i –500 kHz dla modulacji sygnałem D
R
,
−
+500 kHz i –350 kHz dla modulacji sygnałem D
B
.
Sygnał chrominancji C zmodulowany częstotliwościowo jest poddawany zabiegowi preemfazy
w.cz. Na rys. 12 przedstawiono przebieg czasowy całkowitego sygnału wizyjnego w systemie
SECAM dla obrazu pasów kolorowych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Rys.12. Kolorowy całkowity sygnał wizyjny SECAM (CYXS) odpowiadający dwóm kolejnym liniom obrazu
pionowych pasów kolorowych o nasyceniu 75% (polaryzacja pozytywowa) [6, str. 32]
Kodowanie sygnału chrominancji w systemie PAL (ang. Phase Alternating Line)
Uproszczony układ kodowania w systemie PAL jest przedstawiony na rys. 13.
Z podstawowych sygnałów wizyjnych RGB tworzy się w macierzy kodującej sygnał luminancji
Y i dwa sygnały różnicowe koloru U i V.
Sygnał luminancji jest identyczny dla wszystkich trzech systemów telewizji kolorowej
B
G
R
Y
114
,
0
587
,
0
299
,
0
+
+
=
Sygnały różnicowe koloru, oznaczone w systemie PAL literami U i V, wynoszą:
)
(
877
,
0
)
(
493
,
0
Y
R
V
Y
B
U
−
=
−
=
Sygnałami różnicowymi koloru U i V zostaje zmodulowana kwadraturowo podnośna
chrominancji C. Częstotliwość podnośnej
Hz
Hz
Hz
f
c
43361875
,
4
25
15625
4
1
284
=
+
⋅
−
=
z dopuszczalną odchyłką ±5 Hz.
W systemie PAL, podobnie jak w systemie NTSC, stosuje się modulację kwadraturową
(dwufazową) z wytłumioną podnośna chrominancji. Podnośna chrominancji wytworzona przez
generator o bardzo stabilnej częstotliwości zostaje doprowadzona do modulatorów U i V. Do
modulatora U doprowadza się sygnał podnośnej chrominancji bez przesunięcia fazowego,
natomiast do modulatora V – ten sam sygnał podnośnej chrominancji, ale przesunięty w fazie
o +90° dla jednej linii i o –90° dla linii następnej. Służy do tego przełącznik elektroniczny
uruchamiany impulsami o częstotliwości linii.
Na wyjściu modulatora V otrzymuje się na przemian co linię sygnał +C
V
podnośnej
chrominancji V przesuniętej w fazie o +90º względem podnośnej w modulatorze U oraz sygnał
–C
V
podnośnej chrominancji zmodulowanej sygnałem V przesuniętej w fazie o –90° względem
podnośnej w modulatorze U (rys. 14). Równocześnie występują więc dwa składowe sygnały
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
zmodulowanej podnośnej chrominancji: składowa C
U
i +C
V
dla jednej linii (linii a) oraz C
U
i – C
V
dla linii następnej (linia b).
Wektorowe złożenie składowych C
U
i +C
V
linii a daje wypadkowy sygnał – sygnał
chrominancji C
a
= C
U
+ C
V
, a sygnałów C
U
i –C
V
linii b daje sygnał chrominancji C
b
= C
U
– C
V
.
Do wiernego odtworzenia kolorów w systemie PAL do odbiornika musi zostać przekazana
informacja, jaki sygnał podnośnej chrominancji C
a
czy C
b
jest w danej chwili przesyłany.
Informacja ta jest przekazywana za pośrednictwem kąta fazowego impulsu synchronizacji
kolorów burst. Faza impulsu burst +135º jest przekazywana z treścią linii, w której podnośna
modulatora V ma fazę +90º, odpowiednio faza impulsu burst –135º jest przekazywana z treścią
linii, w której podnośna modulatora V ma fazę –90º.
Sygnał luminancji Y zostaje podany do linii opóźniającej, która wprowadza niezbędne
opóźnienie dla wyrównania czasu przejścia z sygnałem chrominancji i zostaje następnie
doprowadzony do sumatora. Do tego samego sumatora są także doprowadzane: całkowity sygnał
synchronizacji i impulsy synchronizacji kolorów (burst) tak, że na wyjściu sumatora powstaje
całkowity sygnał wizji systemu telewizji kolorowej PAL.
Rys.13. Kodowanie w systemie telewizji kolorowej PAL; 1 – kamera telewizyjna, 2 – macierz kodująca, 3 – linia
opóźniająca w torze luminancji, 4 – modulator U, 5 – modulator V, 6 – generator podnośnej chrominancji, 7 –
przesuwnik fazy ±90º, 8 – przesuwnik fazy ±135º, 9 – przełącznik elektroniczny, 10 – układ nakładania impulsów
synchronizacji koloru S
C
na sygnał X
H
, 12 – układ sumujący sygnał Y i C oraz impulsy S i X, 12 – synchrogenerator
[6, str. 29].
Rys.14. Sygnał chrominancji następujących po sobie linii a i b [6, str. 30]
Na rys. 15 przedstawiono przebiegi czasowe całkowitego sygnału wizyjnego dwóch
następujących po sobie linii dla obrazu testowego pasów pionowych o nasyceniu 75%, zaś na
rys. 16 przedstawiono wektory sygnałów chrominancji dla tego obrazu z uwzględnieniem
impulsu synchronizacji koloru burst.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Rys.15. Kolorowy całkowity sygnał wizyjny CYXS dwóch następujących po sobie linii w systemie PAL, przy
przesyłaniu obrazu kontrolnego złożonego z kolorowych pasów o nasyceniu 75% (polaryzacja pozytywowa)
[6, str. 31]
Rys.16. Wektory sygnałów chrominancji dla obrazu kontrolnego pionowych pasów o nasyceniu 75% oraz impulsów
synchronizacji kolorów (burst) dla dwóch kolejnych linii obrazu [6, str. 31]
Zmianą fazy co drugą linię sygnału V powoduje, że dodają się do siebie sygnały zakłócające
pojawiające się w danym okresie odchylania linii oraz w okresie następnym, co stanowi
faktyczną kompensację wpływu szkodliwego przesunięcia fazy, które było występuje w systemie
NTSC.
Analogowe przetwarzanie sygnału wizyjnego
Na rys. 17 przedstawiono tworzenia całkowitego sygnału wizyjnego sygnału wizyjnego
w systemie telewizji analogowej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
Rys. 17. Droga sygnału wizyjnego od kamery w studio do anteny nadawczej [18, str. 59]
Sygnały z kamery (R, G, B) są zamieniane na sygnały component video: dwa sygnały
różnicowe koloru i sygnał luminancji (wraz z synchronizacją). Do tego momentu nie tracimy
jakości obrazu, gdyż zachowane jest pasmo przenoszenia częstotliwości. Po kodowaniu PAL,
NTSC lub SECAM zostaje ograniczone pasmo chrominancji z 3 MHz do 1,5 MHz (utracona
zostaje w ten sposób część informacji wizyjnej) i powstają sygnały luminancji Y i chrominancji
C nazywane również sygnałami S-Video.
Nałożenie do celów nadawczych sygnałów luminancji i chrominancji, które od tej pory
znajdują się w jednym zakresie częstotliwości, powoduje dalszą degradację jakości sygnału
wskutek zakłóceń interferencyjnych toru luminancji i chrominancji. W wyniku złożenia sygnału
luminancji i chrominancji w ramach jednego pasma częstotliwości otrzymywany jest całkowity
sygnał wizyjny (composite video). Sygnał ten jest doprowadzony do modulatora w.cz. w celu
przesłania go przez antenę nadawczą.
W odbiorniku telewizyjnym zachodzi odwrotny proces, przemiana zmodulowanego
całkowitego sygnału wizyjnego w sygnały R, G, B (rys. 18).
Rys.18. Sygnały wizyjne w odbiorniku telewizyjnym [18, str. 59]
Podstawowe dane wizyjnego sygnału cyfrowego
Sygnały kolorów podstawowych R, G i B tworzone w telewizyjnej kamerze kolorowej są
przekształcane na sygnał luminancji Y i sygnały chrominancji C
r
=R-Y i C
b
=B-Y. Pasma
sygnałów chrominancji mogą być zredukowane w stosunku do pasma sygnału luminancji bez
widocznego wpływu na jakość obrazu.
R
G
B
Ys
Wydzielenie
luminancji
i sygnałów
różnicowych
Kodowanie
PAL,
SECAM lub
NTSC
Złożenie
luminancji i
chrominancji
w jeden
sygnał
wizyjny
Modulacja
w.cz.
sygnału
wizyjnego
Sygnały różnicowe
+ luminancja
(tzw. component video)
Sygnał Y/C
(S-Video)
Całkowity sygnał wizyjny
(composite video)
RGB +Ys
Y+Ys
(R-Y)
(B-Y)
C
CV
Y+Ys
Pełne pasmo częstotliwości
Ograniczenie pasma
częstotliwości
Ograniczenie pasma
częstotliwości
i wzajemne zakłócenie
luminancji
i chrominancji
Ograniczenie pasma
częstotliwości,
zakłócenia Y/C,
zakłócenia modulacji
w.cz.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Składowe sygnału wizyjnego Y, C
r
i C
b
mogą być próbkowane zgodnie z zaleceniem ITU-R
BT 601, a ich wartości, określone w formie cyfrowej tworzą obraz dyskretny, składający się
z poszczególnych pikseli. Struktura próbkowania obrazu 4:2:2 oznacza, że częstotliwość
próbkowania w poziomie sygnałów chrominancji jest dwukrotnie mniejsza niż częstotliwość
próbkowania sygnału luminancji, która wynosi 13,5 MHz. Struktura 4:2:0 oznacza, że sygnały
chrominancji są próbkowane z częstotliwością dwukrotnie mniejszą niż sygnał luminancji nie
tylko w poziomie, lecz również w pionie. Oznacza to, że sygnały chrominancji nie są przesyłane
jednocześnie, lecz na kolejnych liniach.
Przy próbkowaniu zgodnym z zaleceniem 601 dla obrazu 625-liniowego i częstotliwości
obrazu 25 Hz liczba pikseli na czynnej szerokości linii wynosi 720. Ponieważ czynna liczba linii
wynosi 576, a każda próbka ma reprezentację 8-bitową, to szybkość bitowa strumienia danych
wizyjnych wyniesie:
−
dla struktury próbkowania 4:2:2
−
dla sygnału Y: 720x576x25x8 = 82944000 b/s,
−
dla sygnałów Cr + Cb:360x576x25x8x2 = 82944000 b/s,
łącznie: 165888000 b/s,
−
dla struktury próbkowania 4:2:0
−
dla sygnału Y: 720x576x25x8 = 82944000 b/s,
−
dla sygnałów Cr + Cb:360x288x25x8x2 = 41272000 b/s,
łącznie: 124216000 b/s.
Przesyłanie sygnału cyfrowego wymaga więc bądź wprowadzenia szerokopasmowego
systemu transmisyjnego, bądź redukcji strumienia informacji, czyli redukcji szybkości bitowej.
Kompresja obrazu w systemie MPEG (ang. Motion Pictures Expert Group)
W telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV (ang. High Definition TV) oraz w cyfrowym
systemie telewizji DVB (ang Digital Video Broadcasting) stosuje się przetwarzanie sygnału
wizyjnego według standardu MPEG-2. Został on opublikowany w 1994 roku i określa sposób
kodowania sygnału wizyjnego zarówno w telewizji standardowej, jak i wysokiej rozdzielczości.
Sygnał wizji jest traktowany jako ciąg następujących po sobie obrazów. Każdy obraz
stanowi dwuwymiarowy zbiór elementów (pikseli). Każdy element kolorowy obrazu jest
reprezentowany przez 3 składowe sygnału: luminancję Y oraz dwie składowe chrominancji C
r
i C
b
. Sygnał wizyjny wykazuje znaczną nadmiarowość, tzn. można zmniejszyć ilość zawartych
w nim danych, czyli poddać ten sygnał kompresji.
Kompresja sygnału wizyjnego jest możliwa dzięki:
−
korelacji przestrzennej w sygnale wizyjnym, czyli zależnościom pomiędzy poszczególnymi
fragmentami każdego z obrazów, opartej na dyskretnej transformacie kosinusowej DCT
(ang. Discrete Cosine Transform),
−
korelacji czasowej (kompensacji ruchu), wykorzystującej fakt, że kolejne obrazy
w sekwencji zazwyczaj niewiele różnią się pomiędzy sobą, najczęściej występuje tylko
przesunięcie pewnych fragmentów obrazu; następny obraz może być więc wyznaczony
z poprzedniego przez podanie, które fragmenty obrazu i w jakim kierunku uległy
przesunięciu,
−
właściwościom oka ludzkiego, które nie jest idealnym przetwornikiem analizującym i nie
jest
w stanie dostrzec wszystkich detali w przekazywanym obrazie,
−
zależnościom statystycznym wykorzystującym fakt, że w transmitowanym sygnale pewne
wartości występują częściej, a inne rzadziej; pozwala to na zmniejszenie przepływności
bitowej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Rys.19. Przykładowa struktura ramek w standardzie MPEG-2 [20, str. 65]
Obrazy składające się na przesyłany program telewizyjny są w standardzie MPEG-2
zorganizowane w grupy. Każda grupa może składać się z dowolnej liczby trzech typów obrazów
różniących się zastosowaną metodą kompresji (rys. 19):
−
Obrazów typu I (ang. Intra Frame – wewnętrzny obraz), kompresowanych z
wykorzystaniem kodowania wewnątrzobrazowego (korelacji przestrzennej), a więc tak,
jakby to był pojedynczy obraz. Obraz typu I musi pojawić się na początku każdej grupy
obrazów. Stopień kompresji tych obrazów jest niewielki.
−
Obrazów typu P (ang. Predicted Frame – prognozowany obraz), kompresowanych
z wykorzystaniem korelacji czasowej, czyli kompensacji ruchu. Obraz typu P jest tworzony
na podstawie informacji (wektorów ruchu) o przemieszczeniu bloków wcześniej
transmitowanego o
−
brazu, stanowiącego dla niego odniesienie. Obrazami odniesienia mogą być obrazy typu I
lub P. Uzyskuje się znaczny stopień kompresji.
−
Obrazów typu B (ang. Bidirectional Frame – dwukierunkowy obraz), kompresowanych
z wykorzystaniem korelacji czasowej w stosunku do dwóch: wcześniejszego i późniejszego
(prognozowania dwukierunkowego z kompensacją ruchu). Obraz typu B jest tworzony na
podstawie dwóch zestawów wektorów ruchu opisujących przemieszczenie bloków obrazu
w stosunku do dwóch obrazów stanowiących dla niego odniesienie. Obrazami odniesienia
dla obrazów typu B mogą być obrazy typu I lub P, obraz typu B nie może być odniesieniem
dla żadnego innego obrazu. Stopień kompresji jest w tym przypadku największy, ale przy
ich przesyłaniu jest konieczna zamiana kolejności transmitowania obrazów – najpierw
muszą być przesłane dwa obrazy stanowiące odniesienie dla obrazu typu B. odbiornik musi
więc dysponować odpowiednio dużą pamięcią mogącą przechować obrazy odniesienia.
Na rys. 20 przedstawiono schemat bloków funkcjonalnych kodera MPEG-2. Dla
uproszczenia rysunek obejmuje tylko tor luminancji. Do wejścia kodera zostaje doprowadzony
cyfrowy sygnał komponentowy, składający się z sygnału luminancji Y oraz sygnałów
różnicowych koloru: C
r
=R-Y i C
b
=B-Y.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
Rys.20. Zasada działania kodera MPEG-2 [25, str. 17]
Ze względu na stosowanie obrazów B, przed przystąpieniem do kodowania konieczna jest
zmiana naturalnej kolejności występowania obrazów w sekwencji po to, aby nie tylko obraz
wcześniejszy, ale i późniejszy wyprzedzał obraz, który ma być zakodowany z dwukierunkowym
prognozowaniem. Dokonuje się tego na wejściu kodera.
Koder określa typ kodowania każdego z kolejnych obrazów. Następnie wyznacza się
wektory ruchu dla wszystkich makrobloków (o wymiarach 16x16 pikseli), na które został
podzielony obraz. Wektory ruchu są wyznaczane w torze luminancji. Nie wyznacza się
wektorów ruchu dla makrobloków obrazu I, dla obrazów P jest wyznaczony jest jeden wektor,
a dla obrazów B – dwa wektory.
Makrobloki każdego obrazu są kodowane kolejno z lewej do prawej i z góry na dół. Jest to
podstawowa jednostka kodowania, która jest dzielona na cztery bloki o strukturze 8x8 pikseli
a następnie poddawana dyskretnej transformacji kosinusoidalnej DCT.
Kolejnym krokiem jest prognozowanie międzyobrazowe z kompensacją ruchu, w którym do
wyliczenia prognozy aktualnie nadawanego obrazu trzeba mieć obraz odniesienia, a więc wpisać
go uprzednio do pamięci. Do obliczenia prognozy w koderze używa się zdekodowanego
sygnału, co wymaga wbudowania w koder lokalnego dekodera składającego się
z dekwantyzatora IQ i inwertera DCT – IDCT. Konieczność zastosowania lokalnego dekodera
wynika z faktu, że obraz dekodowany różni się od obrazu doprowadzanego do kodera ze
względu na redukcję szybkości bitowej.
Proces prognozowania międzyobrazowego z kompensacją ruchu jest w koderze rozdzielony.
Obliczanie prognozy musi się odbywać w gałęzi sprzężenia zwrotnego. Utworzona w układzie
„Pamięć obrazu/Prognozowanie” prognoza aktualnie nadawanego obrazu jest liniową
kombinacją poprzednio zdekodowanych wartości próbek obrazu. Prognoza ta jest następnie
odejmowana od aktualnie nadawanego obrazu, tworząc w ten sposób sygnał różnicowy, tzw.
błąd prognozy. Obraz typu I oraz obraz błędu prognozowania są poddawane transformacji DCT,
kwantowaniu i kodowaniu entropowemu, a więc kodowaniu ciągu symboli ze zmienną długością
słowa.
W multiplekserze do sygnałów wizji dodaje się sygnały wektorów ruchu oraz trybu
kodowania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Z jakich sygnałów składa się całkowity sygnał wizyjny?
2. Z jakich sygnałów składa się Component video?
3. Z jakich sygnałów składa się Composite video?
4. Z jakich sygnałów składa się S-Video?
5. Omów kodowanie sygnałów koloru w systemie NTSC.
6. Przedstaw kodowanie sygnałów koloru w systemie SECAM.
7. Scharakteryzuj kodowanie sygnałów koloru w systemie PAL.
8. Jaka jest zasadnicza wada systemu NTSC?
9. Na czym polega kompresja obrazu w systemie MPEG?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Obserwacja oscyloskopowa sygnałów w systemie PAL.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt sygnału wizyjnego dla danego obrazu
telewizyjnego.
Schemat pomiarowy do obserwacji obrazu telewizyjnego linia po linii w systemie PAL i NTSC
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator sygnałowy PAL,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
odbiornik telewizyjny ze złączem AV,
−
instrukcje obsługi urządzeń,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
Ćwiczenie 2
Obserwacja oscyloskopowa sygnałów w systemie NTSC.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt sygnału wizyjnego dla danego obrazu
telewizyjnego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator sygnałowy NTSC,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
odbiornik telewizyjny ze złączem AV,
−
instrukcje obsługi urządzeń,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 3
Obserwacja sygnałów różnicowych R-Y, B-Y na wyjściu dekodera chrominancji
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem poniżej,
5) wybrać sygnał pasów kolorowych w generatorze obrazów,
6) zaobserwować na oscyloskopie kształt sygnałów różnicowych R-Y, B-Y dla danego obrazu
telewizyjnego na wyjściu dekodera chrominancji OTVC.
Schemat pomiarowy do obserwacji sygnałów różnicowych koloru w OTVC
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator sygnałowy PAL – sygnał pasów kolorowych,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
odbiornik telewizyjny ze złączem AV,
−
instrukcje obsługi urządzeń,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
omówić strukturę całkowitego sygnału wizyjnego?
¨
¨
2)
Zidentyfikować sygnał component video?
¨
¨
3)
Zidentyfikować sygnał composite video?
¨
¨
4)
Zidentyfikować sygnał S-Video?
¨
¨
5)
omówić sposób kodowania sygnału w systemie NTSC?
¨
¨
6)
omówić sposób kodowania sygnału w systemie SECAM?
¨
¨
7)
omówić sposób kodowania sygnału w systemie PAL?
¨
¨
8)
omówić sposób kompresji obrazu w systemie MPEG?
¨
¨
9)
rozpoznać treść wizyjną prostego obrazu na podstawie
przebiegu elektrycznego?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
4.3. Systemy funkcjonalne (nadajniki, odbiorniki, wzmacniacze)
Podstawy konstrukcji urządzeń odbiorczych
4.3.1. Materiał nauczania
Nadajniki telewizyjne
Transmisja obrazu i dźwięku towarzyszącego drogą radiową jest realizowana w torze
transmisyjnym nadawczo – odbiorczym przedstawionym na rys. 21.
Rys.21. Tor transmisyjny nadawczo odbiorczy TVC [1, str. 9]
Zasadę działania telewizyjnego urządzenia nadawczego ilustruje rys. 22. Nadajnik
telewizyjny składa się z trzech torów: wizyjnego w.cz., modulacji i nadawczego fonii.
W wizyjnym torze w.cz. następuje kolejno: wytworzenie częstotliwości nośnej (generator
kwarcowy i powielacz częstotliwości), modulacja tej częstotliwości sygnałem wizji (wzmacniacz
w.cz.) oraz wytłumienie części jednej wstęgi bocznej powstającej w procesie modulacji (funkcję
tę w rozwiązaniu z dwoma oddzielnymi nadajnikami spełnia filterplexer). Tor modulacji
zapewnia uzyskanie takiego kształtu obwiedni modulacji, aby była ona odwzorowaniem kształtu
wejściowego sygnału wizji z ośrodka nadawczego. Tor nadawczy fonii to praktycznie
konwencjonalny nadajnik radiofonii ultrakrótkofalowej, pracujący wraz z nadajnikiem wizji na
jedną szerokopasmową antenę nadawczą. W celu uniknięcia wzajemnego oddziaływania
nadajników na siebie łączy się je ze wspólną anteną za pomocą filterplexera, łączącego w sobie
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
funkcje diplexera (łączącego sygnał z dwóch nadajników do jednej anteny) i filtru wstęgi
bocznej.
Rys.22. Schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia nadawczego [1, str. 133]
Wszystkie nadajniki telewizyjne są zbudowane w zasadzie ze stopni wstępnych, w których
drgania w.cz. są modulowane (zgodnie ze standardem) sygnałami wizji i fonii, oraz stopni
wzmacniających, które zwiększają moc z ok. 1 ÷ 3W, do pożądanej mocy wyjściowej, np. 1, 10
lub 100 kW. W celu uniknięcia zakłóceń obrazu przez nośną fonii, jej częstotliwość (również
przy transmisji dwukanałowej) jest synchronizowana z częstotliwością nośną wizji.
W stopniach wstępnych wytwarza się również częstotliwości nośne wizji i fonii oraz
przeprowadza się modulację tych nośnych. Ponieważ rodzaj i liczba stopni wzmacniacza może
być różna w zależności od pożądanej mocy wejściowej, przeto również właściwości układów
korekcyjnych można zmieniać w szerokim zakresie.
Na wejście nadajnika przychodzą dwa sygnały: wizyjny i foniczny. Te sygnały mogą być
(jak to było przyjęte na początku rozwoju telewizji) oddzielnie wzmacniane i dopiero na wyjściu
nadajnika sumowane w filterplexerze, jak przedstawia to rys. 23. Mogą też być oddzielnie
kształtowane (w stopniach wstępnych), lecz wspólnie wzmacniane i wtedy nie zachodzi potrzeba
stosowania filterplexera, jak to pokazano na rys. 24.
Rys.23. Schemat funkcjonalny nadajnika z oddzielnymi wzmacniaczami sygnałów wizji i fonii [1, str. 134]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
Rys.24. Schemat funkcjonalny nadajnika ze wspólnym wzmacniaczem sygnałów wizji i fonii [1, str. 134]
Odpowiednio do tego są stosowane dwa rodzaje stopni wstępnych, które jednak najczęściej
są budowane z jednakowych bloków. Przy wspólnym wzmocnieniu oszczędza się wprawdzie na
stopniach wzmacniających, jednak prowadzi to do zwiększenia produktów intermodulacji, a to
z kolei zmusza do umieszczenia na wyjściu nadajnika dodatkowego układu korekcyjnego. Z tego
względu wspólne wzmacnianie jest stosowane tylko dla mocy 5 ÷ 10kW. Wzmacniacze do
1000W w pasmach UHF i 1kW w ramach VHF są budowane w technice tranzystorowej. Dla
mocy większych, tzn. do 10kW, ze względów ekonomicznych stosuje się wzmacniacze
tetrodowe. Natomiast powyżej 20kW możliwe jest tylko stosowanie klistronów.
Transmisja cyfrowego sygnału wizyjnego DVB (ang. Digital Video Broadcasting)
W roku 1993 powstała grupa złożona z przedstawicieli stacji telewizyjnych, producentów
sprzętu elektronicznego i organizacji standaryzacyjnych – Digital Video Broadcasting (DVB).
Jej celem stało się opracowanie cyfrowych standardów telewizyjnych, które umożliwiłyby
cyfrową transmisję programów telewizyjnych w sieciach naziemnych (DVB-T), satelitarnych
(DVB-S) i kablowych (DVB-C). Standardy te miały być możliwie najbardziej zbliżone do
siebie, aby zmniejszyć koszty ich opracowywania i ułatwić wymianę programów.
Przyjęto, że we wszystkich opracowywanych przez DVB standardach wykorzystywana jest
metoda kompresji wizji i fonii określona w standardzie MPEG-2. Do transmisji wykorzystywany
jest strumień transportowy MPEG-2, w którym blok informacji o przekazywanych programach
(PSI – ang. Program Specific Information) uzupełniono dodatkowym blokiem informacyjnym
(SI – ang. Service Information). Blok SI umożliwia m.in. opracowanie jednolitego systemu
szyfrowania nadawanych programów telewizyjnych. We wszystkich standardach stosowane jest
zabezpieczenie kodem Reeda-Solomona w pierwszym (zewnętrznym) stopniu zabezpieczenia
przed błędami transmisji. Poszczególne standardy (rys. 25) różnią się natomiast metodą
modulacji i drugim (wewnętrznym) stopniem zabezpieczenia przed błędami transmisji.
W standardzie satelitarnym DVB-S stosowana jest modulacja QPSK, w kablowym DVB-C 16-,
32- lub 64-stanowa modulacja QAM, a w naziemnym DVB-T modulacja OFDM z 1704 (2K)
lub 6816 (8k) nośnymi. W standardach DVB-S i DVB-T dodatkowo stosowane jest przeplatanie
bitów i zabezpieczenie kodem splotowym przed błędami transmisji.
a)
Rys.25a. Schemat blokowy emisji w standardzie DVB kablowym – DVB-C [28, str. 10]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
b)
Rys.25b. Schemat blokowy emisji w standardzie DVB naziemnym – DVB-T [28, str. 10]
Odbiornik telewizyjny
Na rys. 26 przedstawiono podstawowy schemat funkcjonalny odbiornika telewizji
kolorowej.
Rys.26. Schemat funkcjonalny odbiornika telewizji kolorowej [1, str. 161]
Sygnał zaindukowany w antenie odbiorczej zostaje doprowadzony do tunera w.cz., którym
jest zintegrowana głowica wyposażona w zwrotnicę oraz rozdzielone stopnie przemiany
częstotliwości w zakresie VHF/UHF. Przełączanie tych pasm, a tym samym zaprogramowanych
stacji, odbywa się w układzie programatora. W tunerze jest realizowana również automatyczna
regulacja wzmocnienia (ARW) oraz automatyczna regulacja częstotliwości (ARCz) heterodyny,
które zapewniają nie tylko stabilność amplitudy sygnału i stabilność pośrednich częstotliwości
wizji i fonii, lecz również separację zbędnych produktów przemiany częstotliwości i innych
sygnałów zakłócających. Ekranowanie tunera zapewnia skuteczną izolację jego układów od
wszelkich wpływów zewnętrznych, jak również od szkodliwego promieniowania heterodyny.
Tor częstotliwości pośredniej musi spełniać szereg wymagań, aby zapewnić właściwe
ukształtowanie charakterystyki przenoszenia oraz wzmocnienia, a przy tym jest objęty
dodatkową wewnętrzną pętlą ARW z detektora wizji, od strony wejścia zaś jest wyposażony
w skomplikowany filtr z akustyczną falą powierzchniową SAW (ang. Surface Acoustic Wave).
Sygnał wizyjny po detekcji zostaje poddany procesom selekcji i separacji w bloku odchylania
w celu uzyskania impulsów synchronizacji linii i ramki, zapewnienia właściwej synchronizacji
układów generacyjnych oraz korekcji fazy i liniowości przebiegów odchylania pionowego
i poziomego. Sygnały odchylania po wzmocnieniu w stopniach końcowych oraz dokonanej
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
korekcji zniekształceń i geometrii zostają podane do cewek odchylania pionowego L
V
i poziomego L
H
w celu ostatecznej realizacji syntezy obrazu.
W bloku sygnałowym zostaje wydzielona również częstotliwość różnicowa fonii, która po
wzmocnieniu w selektywnym wzmacniaczu częstotliwości różnicowej i demodulacji FM zostaje
doprowadzona do postaci użytkowego sygnału m.cz., który po wzmocnieniu steruje pracą
przetwornika elektroakustycznego. Również w bloku sygnałowym po demodulacji jest
dokonywane dekodowanie sygnałów chrominancji C (w istocie jest to proces odtwarzania
sygnałów różnicowych R-Y i B-Y), a układ dekodera chrominancji wraz z torem luminancji Y
i matrycą tworzą kompletny dekoder koloru, odtwarzający finalnie sygnały RGB. Sygnały te po
wzmocnieniu w stopniach końcowych (wzmacniaczach wizyjnych) sterują katodami kineskopu,
natomiast poprzez zmianę amplitudy i zawartości składowej stałej oraz wzajemnych relacji
między sygnałami RGB uzyskuje się możliwość regulacji jaskrawości, nasycenia i kontrastu.
Zasilacz sieciowy to najczęściej asynchroniczna przetwornica impulsowa zasilana z sieci
przemysłowej, zapewniająca galwaniczną separację pozostałych układów odbiornika od sieci,
a umieszczona w tym bloku pętla rozmagnesowująca kineskop wspomaga uzyskiwanie
właściwej czystości kolorów oraz zbieżności. Zasilany z przetwornicy układ zasilania kineskopu
stanowi synchroniczną przetwornicę napięcia, pracującą w torze odchylania poziomego. Układ
ten wytwarza m.in. napięcie żarzenia kineskopu, napięcia korekcyjne zniekształceń
poduszkowatych, wreszcie napięcia siatek kineskopu, ostrości i napięcie anody kineskopu.
W nowoczesnych rozwiązaniach urządzeń odbiorczych przystosowanych do cyfrowych
technik przekazu są stosowane układy mikroprocesorowe, które wykonują lub nadzorują
podstawowe procesy sterowania, regulacji i przestrajania, łącznie z przystosowaniem do wyboru
określonego typu emisji. Tak więc w przedstawionym na rys. 27 schemacie odbiornika, główne
funkcje realizuje mikroprocesor (
µ
P), który komunikuje się z określonymi modułami za
pośrednictwem dwuprzewodowej zwrotnej szyny danych, zwaną magistralą I
2
C (ang. Inter-
Integrated Circuit), a z pozostałymi modułami za pośrednictwem dyskretnych lub analogowych
poziomów napięć stałych. Komunikacja użytkownika z odbiornikiem TVC jest realizowana za
pomocą pilota (układu zdalnego sterowania), odseparowanego galwanicznie od odbiornika.
Współpraca odbiornika z urządzeniami zewnętrznymi (kamera, video, tuner TV sat) odbywa
się przy wykorzystaniu modułu AV i za pośrednictwem zunifikowanego złącza SCART (Euro
Connector).
Charakteryzując najogólniej sposób realizacji podstawowych funkcji przetwarzania
sygnałów, należy stwierdzić, że sygnał w.cz. z anteny zostaje doprowadzony do zintegrowanej
głowicy i po przemianie zostaje podany do filtru z akustyczną falą powierzchniową, który
kształtuje charakterystykę toru p.cz. oraz charakterystykę quasi-równoległego toru fonii. Sygnał
p.cz. wizji po wzmocnieniu i zdemodulowaniu (układ scalony serii TDA) zostaje poprzez
scalony przełącznik sygnału wizyjnego (umożliwiającego uzyskanie trybu pracy AV)
skierowany równocześnie do multisystemowego dekodera kolorów oraz do toru luminancji, po
przejściu których odtworzone sygnały różnicowe oraz sygnał luminancji zostają doprowadzone
do procesora wizyjnego – zawierającego najczęściej matrycę, układ stabilizacji prądu kineskopu
oraz układy umożliwiające elektroniczną regulację podstawowych parametrów obrazu. Sygnały
wyjściowe RGB po wzmocnieniu modulują gęstość prądu wiązek elektronów emitowanych
przez katody kineskopu.
Sygnał wyjściowy z przełącznika sygnału wizyjnego zostaje podany również do procesora
wizyjnego teletekstu, tworzącego wraz z zasadniczym procesorem teletekstu, generatorem
znaków oraz pamięcią DRAM – dekoder teletekstu. W układzie procesora wizyjnego teletekstu
zostaje również wyodrębniony sygnał synchronizacji, który zostaje doprowadzony do układu
scalonego – zawierającego selektor-separator impulsów synchronizacji, generatory linii i ramki
oraz generator impulsów sandcastle (wielopoziomowy impuls przełączający). Uformowane
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
i wzmocnione w stopniach końcowych odchylania linii (układ tranzystorowy) i ramki (układ
scalony) przebiegi odchylające wytwarzają za pomocą cewek odchylających odpowiednie pola
magnetyczne, odchylające wiązki elektronów w kineskopie.
W quasi-równoległym torze fonii sygnał z wyjścia filtru z akustyczną falą powierzchniową
zostaje doprowadzony do układu scalonego, w którym są dokonywane wzmacnianie
i demodulacja, a w następnych układach scalonych – dekodowanie sygnału stereofonicznego
oraz wzmocnienie napięciowe i mocy sygnałów akustycznych lewego i prawego kanału.
Odbiornik jest zasilany z nowoczesnej antyzwarciowej przetwornicy impulsowej, a napięcia
zasilające kineskop są wytwarzane w stopniu końcowym odchylania poziomego.
Rys.27. Schemat funkcjonalny nowoczesnego odbiornika TVC [1, str. 163]
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Z jakich torów składa się nadajnik telewizyjny?
2. Do czego służy filterplexer?
3. Do czego służy diplexer?
4. Wymień najważniejsze elementy (bloki) wchodzące w skład odbiornika telewizyjnego.
5. Wyjaśnij zasadę działania odbiornika telewizyjnego na podstawie jego schematu
funkcjonalnego.
6. Na podstawie schematu przedstawiającego tor transmisyjny nadawczo odbiorczy TVC
wyjaśnij na czym polega transmisja obrazu i dźwięku towarzyszącego drogą radiową?
7. Co to jest DVB?
8. Jaką
magistralą
mikrokontroler
komunikuje
się
z
układami
wykonawczymi
w nowoczesnym odbiorniku telewizji kolorowej?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia nadawczego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3) narysować schemat funkcjonalny urządzenia nadawczego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
kartka w kratkę formatu A4,
−
ołówek,
−
linijka,
−
gumka do ścierania.
Ćwiczenie 2
Dokonaj zestrojenia odbiornika telewizyjnego do odbioru programu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć odbiornik telewizyjny ze źródłem sygnału (antena lub telewizja kablowa),
5) dokonać zestrojenia odbiornika telewizyjnego w sposób automatyczny oraz ręczny,
6) sprawdzić poprawność zestrojenia (odbiór programów telewizyjnych).
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
odbiornik telewizyjny,
−
antena telewizyjna lub źródło sygnału telewizji kablowej,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
rozróżnić poszczególne tory sygnałowe w nadajniku
telewizyjnym?
¨
¨
2)
wyjaśnić do czego służy diplexer?
¨
¨
3)
wyjaśnić, na czym polega transmisja obrazu i dźwięku drogą
radiową?
¨
¨
4)
omówić schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia
nadawczego?
¨
¨
5)
scharakteryzować system telewizji cyfrowej DVB?
¨
¨
6)
określić różnice między standardami DVB-C, DVB-T
i DVB-S?
¨
¨
7)
określić
funkcje
poszczególnych
bloków
odbiornika
telewizyjnego?
¨
¨
8)
dokonać zestrojenia odbiornika telewizyjnego?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
4.4. Urządzenia telewizji programowej – vademecum
4.4.1. Materiał nauczania
Ośrodek telewizyjny
Ośrodek telewizyjny to zespół obiektów i zawartych w nich urządzeń telewizyjnych
i radiowych, które łącznie z personelem programowym, technicznym i administracyjnym
realizuje produkcję różnych form programów telewizyjnych.
Rys.28. Schemat funkcjonalny sektora wizyjnego ośrodka telewizyjnego [2, str. 9]
Proces tworzenia programu jest realizowany przez współpracujące ze sobą zespoły
programowe i jest bardzo zróżnicowany.
Zespoły techniczne są wyposażone w urządzenia wizyjne, foniczne, oświetleniowe oraz
zapisu magnetycznego i optycznego, za pomocą których kadra techniczna – przy współpracy
z kadrą programową – dokonuje technicznej realizacji opracowanego i wyreżyserowanego
wcześniej programu. Urządzenia te są zgrupowane w kilku zespołach programowych
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
i w zależności od tego, czy program jest przeznaczony do wejścia na antenę „na żywo”
(bezpośrednio) czy do rejestracji, są przyjmowane odmienne metody realizacji, a mianowicie:
−
program transmitowany „na żywo” wymaga zaangażowania niezbędnych zespołów
technicznych (np. studyjnego, aparatury centralnej, emisyjnego itp.),
−
program rejestrowany przez zespół rejestracji magnetycznej wymaga zastosowania
magnetowidów produkcyjnych, jak również aparatury do elektronicznego montażu.
Zespół studyjny realizuje techniczną przemianę jednostki programowej rozgrywającej się na
terenie studia (widowisko muzyczne, publicystyczne, teatralne itp.) w jeden zespolony sygnał
wizyjny przeznaczony do emisji lub rejestracji.
Rys.29. Schemat funkcjonalny urządzeń studyjnych [1, str. 82]
Zespół emisyjny (rys. 29) to niezbędne urządzenia obsługiwane przez kadrę techniczną,
realizującą faktycznie tzw. dystrybucję programową, co oznacza, że przy pulpicie mikserskim
realizatorów wizji i fonii zapada ostateczna decyzja o tym, który sygnał (z jakiego źródła)
zostaje skierowany do emisji. Wzmacniacz liniowy zapewnia właściwą postać i amplitudę
sygnału zespolonego wg norm standardu, a wzmacniacz rozdzielczy wizji dokonuje procesu
zwielokrotnienia wyjść całkowitego sygnału wizyjnego m.in. do urządzenia nadawczego, linii
radiowych, rejestracji magnetycznej itp. Przy zespole emisyjnym znajduje się:
−
studio spikerskie, w ramach którego jest realizowana prezentacja programu,
−
studio satelitarne, wykorzystywane m.in. podczas retransmisji satelitarnej „na żywo”
−
kabiny komentatorów, z których nadaje się komentarze do programów TV przekazywanych
do międzynarodowej sieci wymiany; są to pomieszczenia bez kamer, a podstawowym ich
wyposażeniem są monitory, mikrofony i urządzenia odsłuchowe.
Zespół centralnej aparatury wyposażony jest m.in. w krosownicę, wzmacniacze rozdzielcze
impulsów, generatory synchronizujące, teletekst, generator napisów. Przychodzące z różnych
źródeł sygnały trafiają najpierw do wzmacniacza (symchronizera), który pełni rolę wzmacniacza
liniowego i ma za zadanie ustalenie ostatecznych parametrów sygnału. Po przejściu przez
wzmacniacz sygnał trafia do krosownicy, która służy do komutacji (łączenia) sygnałów
wizyjnych i fonicznych. Sygnał z centralnej aparatury jest kierowany do zespołu emisyjnego.
Zespół rejestracji magnetycznej ma za zadanie rejestrację i odtwarzanie sygnałów
przychodzących z różnych źródeł informacji tj. z zespołów studyjnych, wozu transmisyjnego,
telekina, studia satelitarnego itp. Rejestrowane programy wymagają stosowania tzw.
magnetowidów produkcyjnych, które są wyposażone w aparaturę do montażu elektronicznego
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
i umożliwiają prowadzenie rejestracji z przerwami oraz wymianę określonych sekwencji
programowych.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Rys.30. Ośrodek telewizyjny TVP Kraków: a) plan filmowy, b) studio emisyjne, c) studio montażowe, d) centralna
aparatura, e) reżyserka, f) newsroom [52]
Do obsługi programów informacyjnych są wykorzystywane zespoły montażowe
zlokalizowane blisko pokojów wiadomości (ang. newsroom).
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
44
W zespole grafiki komputerowej, zlokalizowanym i współpracującym z dyskowym
systemem montażowym on-line są tworzone grafiki i animacje komputerowe do programów
realizowanych lub montowanych w studiach. Produkt finalny może być rejestrowany
bezpośrednio na miejscu lub przesyłany za pośrednictwem centralnej aparatury do dowolnego
zespołu technicznego ośrodka.
W zespole udźwiękowienia są realizowane wszystkie formy postprodukcji dźwiękowej,
a wśród nich materiały obcojęzyczne, dubbing filmowy itp.
Ważną rolę pełni archiwum nagrań, w którym są przechowywane wszelkie zbiory
programowe na nośnikach formatu cyfrowego. Bazy danych zawierające informacje o zbiorach
programowych są dostępne w samym archiwum, jak i poprzez sieć komputerową we wszystkich
pomieszczeniach redakcyjnych i programowych.
Telewizyjny wóz transmisyjny stanowi niezależny zespół aparatury wizyjnej, fonicznej
i zasilającej, umożliwiający przeprowadzenie bezpośredniej transmisji przy wykorzystaniu łączy
satelitarnych.
Studio telewizyjne
Studio telewizyjne to pomieszczenie przeznaczone do realizacji programów telewizyjnych.
Pomieszczenia studyjne zazwyczaj są złożone z dwóch części umieszczonych jedna pod drugą
(rys. 31).
Dolna część zawiera kamerownię, garderoby, ciąg komunikacyjny i ciąg dekoracyjny, a jej
wielkość wynika ze specjalizacji programowej. Wielkość części roboczej studia wynika ze
specjalizacji programowej. Studia przeznaczone do realizacji bardzo rozbudowanych programów
widowiskowych mają powierzchnię 600–1000m
2
. Małe studia przeznaczone do nadawania
programów informacyjnych, publicystycznych lub oświatowych mają powierzchnię 60–200m
2
.
Ze względu na wymagania stawiane programom telewizyjnym liczba kamer w studio wynosi na
ogół od 2 do 7.
W górnej części studia znajdują się pokoje reżyserów fonii, wizji i oświetlenia oraz
pomieszczenie aparatury studyjnej. Pierwsze trzy pokoje oddzielone są między sobą szybami, co
umożliwia bezpośrednią obserwację, niezależnie od podglądu na monitorach, realizowanego
programu przez wszystkich głównych realizatorów.
Rys.31. Studio telewizyjne: a) część górna, b) część dolna [5, str. 71]
Podstawowym źródłem sygnału wizji w studiu jest kamera. Wytworzony w niej sygnał
wizyjny (RGB) podlega w dalszej części toru kamerowego (rys. 32) procesowi kodowania,
regulacji poziomów i korekcji oraz uzupełnieniu sygnałami synchronizującymi i wygaszania
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
45
(czynności te są sterowane przez technika poziomu zasiadającego przy stole kontrolnym,
stanowiący element końcowy toru kamerowego). Następnie zostaje podany do studyjnego
miksera wizji (obsługiwanego przez realizatora wizji), a później do studyjnego wzmacniacza
liniowego, zapewniającego właściwą postać, poziom i kształt sygnału wyjściowego danego
zespołu studyjnego. Mikser wizji umożliwia ewentualne mieszanie sygnałów z kilku kamer,
a także z innych źródeł sygnału wizji (np. rejestracji magnetycznej, linii radiowej, wozu
transmisyjnego itp.) w celu uzyskania określonych efektów artystycznych. Proces miksowania
sygnałów wizji w zespole studyjnym, zależnie od przyjętego systemu telewizji kolorowej, może
być dokonywany również wcześniej, tj. bezpośrednio po ustaleniu poziomów sygnałów RGB
w stole kontrolnym. Wówczas wzmacniacz liniowy stanowi ostatni element toru kamerowego
i dopiero w nim następuje uformowanie ostatecznej postaci całkowitego sygnału wizyjnego
zgodnie z przyjętym standardem telewizyjnym.
Rys.32. Schemat toru kamerowego [5, str. 72]
Sygnał dźwięku towarzyszącego obrazowi jest przetwarzany na sygnał foniczny
w mikrofonach rozmieszczonych w studio i przesyłany niezależnym torem. Obsługę t regulację
tego sygnału prowadzi realizator dźwięku, zasiadający przy pulpicie miksera fonicznego.
Sygnały wyjściowe wizji i fonii z zespołu studyjnego (pokój aparatury studyjnej) są
doprowadzane do zespołu emisyjnego (pokój aparatury emisyjnej) oddzielnie. W zespole
emisyjnym za pomocą aparatury centralnej jest dokonywana ostateczna realizacja emisji
sygnałów wizji i fonii, polegająca na miksowaniu i komutacji sygnałów całego ośrodka.
Niezwykle ważną rolę pełni oświetlenie studia, które jest w pełni zautomatyzowane,
natomiast obsługą zajmuje się realizator światła, ulokowany najczęściej wraz z pulpitem
sterującym i monitorami kontrolnymi w odrębnym pokoju światła.
Urządzenia telewizji programowej
Urządzenia telewizji programowej są obsługiwane przez specjalistyczny personel
techniczny i wykorzystywane przez wiele różnych zespołów opracowujących i realizujących
program telewizyjny. W celu realizacji programu telewizyjnego muszą być zapewnione
połączenia urządzeń telewizji programowej ze źródłami sygnału wizji i fonii oraz synchronizacja
ich pracy zarówno w obrębie danego ośrodka jak i poza jego terenem. Współpracę pomiędzy
poszczególnymi zespołami w sposób ciągły zapewniają urządzenia aparatury studyjnej oraz
centralnej. Połączenia foniczne wewnętrzne, tzw. intercomowe, są realizowane również za
pośrednictwem aparatury centralnej.
Rezultat finalny procesu realizacji w postaci całkowitego, zespolonego sygnału wizji jest
przekazywany do urządzenia nadawczego w celu wyemitowania na użytek powszechnego
odbiorcy programu telewizyjnego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
46
Rys.33. Ogólny plan studia telewizyjnego [1, str. 91]
Z przedstawionego na rys. 33 ogólnego planu zespołu studyjnego oraz jego części wizyjnej
(rys. 34) wynika, że realizator programu ma możliwość korzystania z wielu źródeł sygnału
telewizyjnego, a ich wybór zapewnia mikser wizyjny. Do wejścia miksera są doprowadzane
sygnały z kamer, magnetowidów, telekina, generatorów znaków, a także sygnały zewnętrzne,
całość zaś podlega podglądowi (monitory) i kontroli (regulacje poziomów) w celu zapewnienia
sygnałowi parametrów określonych w przyjętym do eksploatacji standardzie.
Na rys. 35 przedstawiono główne stanowisko sterowania dźwiękiem towarzyszącym
obrazowi, jego replika zaś stanowi wyposażenie zespołu emisyjnego, realizującego program
telewizyjny danej stacji.
Oprócz wymienionych urządzeń istnieje także wiele innych pomocniczych, które
umożliwiają rozsyłanie wytworzonych sygnałów wewnątrz ośrodka, synfazują ich pracę, łącznie
zaś decydują zarówno o treści jak i standardzie technicznym realizowanego programu.
Synfazowanie pracy urządzeń wizyjnych ośrodka jest procesem niezwykle istotnym i rolę tę
spełniają generatory synchronizujące (wyposażenie centralnej aparatury produkcyjnej – CAP).
W szczególności do ważniejszych urządzeń pomocniczych zalicza się:
−
krosownice,
−
wzmacniacze rozdzielcze wizji,
−
wzmacniacze rozdzielcze impulsów,
−
wzmacniacze korekcyjne,
−
filtry ograniczające widmo sygnałów.
Realizacja produkcji telewizyjnej jest w sposób ciągły nadzorowana, a jej główne parametry
techniczne są systematycznie korygowane. Zapewnia to osobna grupa urządzeń kontrolno-
pomiarowych wizyjnych i fonicznych, umożliwiających racjonalną ocenę wpływu wszelkich
wnoszonych zniekształceń na techniczną jakość informacji o przekazywanym obrazie
i towarzyszącym mu dźwięku. Tak więc w pokoju aparatury są zgrupowane niemal wszystkie
urządzenia umożliwiające właściwe ukształtowanie sygnału telewizyjnego oraz jego techniczną
kontrolę. Urządzenia te w większości studiów lokuje się w jednym wspólnym pomieszczeniu,
nierzadko łącznie z urządzeniami centralnej aparatury emisyjnej (CAE). Pokoje kontrolne wizji,
światła i dźwięku są wyposażone w monitory kontrolne (z każdego toru kamerowego),
automatyczną nastawnię oświetleniową z cyfrową pamięcią oraz urządzenia elektroakustyczne,
magnetofony cyfrowe, odtwarzacze CD, minidyski, cyfrowe procesory dźwiękowe, łącznie
z konsoletą mikserską.
Pokoje aparatury są zwykle usytuowane przy studio, przy czym są one oddzielone od studia
oknami, aby umożliwić obsłudze wzajemne kontakty wzrokowe.
Ośrodki telewizyjne o dużej skali produkcji mają kilkadziesiąt zespołów zgrupowanych
w jednym kompleksie zabudowań, co umożliwia równoczesną pracę nad wieloma programami,
prowadzenie prób oraz nagrań lub bezpośrednią emisję programu „na antenę”.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
47
Rys.34. Zespół studyjny – część wizyjna [1, str. 92]
Rys.35. Zespół studyjny – część foniczna [1, str. 93]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
48
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Scharakteryzuj pojęcia: ośrodek telewizyjny, zespół emisyjny, zespół studyjny.
2. Omów budowę typowego studia telewizyjnego?
3. Omów wyposażenie zespołu centralnej aparatury.
4. Co to jest telewizyjny wóz transmisyjny?
5. W jaki sposób przetwarzany jest sygnał wizji w studiu telewizyjnym?
6. Wymień urządzenia służące do realizacji programu telewizyjnego.
7. Do czego służą krosownice?
8. Co to jest newsroom?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj schemat funkcjonalny sektora wizyjnego ośrodka telewizyjnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3) narysować schemat funkcjonalny sektora wizyjnego ośrodka telewizyjnego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
kartka w kratkę formatu A4,
−
ołówek,
−
linijka,
−
gumka do ścierania.
Ćwiczenie 2
Narysuj schemat funkcjonalny części wizyjnej zespołu studyjnego
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
4) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
5) zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
6) narysować schemat blokowy części wizyjnej zespołu studyjnego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
kartka w kratkę formatu A4,
−
ołówek,
−
linijka,
−
gumka do ścierania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
49
Ćwiczenie 3
Montaż programu telewizyjnego – wycieczka przedmiotowa
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zwiedzić ośrodek telewizyjny,
2) zapoznać się z zespołami ośrodka telewizyjnego,
3) zapoznać się z aparaturą telewizji programowej,
4) skonfigurować studio telewizyjne dla potrzeb realizacji programu telewizyjnego z pomocą
pracowników ośrodka,
5) dokonać montażu programu telewizyjnego w studiu montażowym z pomocą pracowników
studia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
aparatura telewizji programowej dostępna w ośrodku telewizyjnym,
−
notatnik,
−
długopis.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
scharakteryzować ośrodek telewizyjny?
¨
¨
2)
scharakteryzować
poszczególne
zespoły
ośrodka
telewizyjnego?
¨
¨
3)
scharakteryzować studio telewizyjne?
¨
¨
4)
omówić wyposażenie zespołu centralnej aparatury?
¨
¨
5)
scharakteryzować urządzenia służące do realizacji programu
telewizyjnego?
¨
¨
6)
omówić tor kamerowy?
¨
¨
7)
omówić część wizyjną zespołu studyjnego?
¨
¨
8)
omówić część foniczną zespołu studyjnego?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
50
4.5. Urządzenia wizyjne – vademecum
4.5.1. Materiał nauczania
Kamery wideo
Zadaniem kamery wizyjnej jest przetworzenie obrazu na sygnał elektryczny. Często
występuje ona w formie zintegrowanej z magnetowidem i monitorem wizyjnym. Wówczas
urządzenie takie nazywamy wideokamerą. Wśród wideokamer możemy wyróżnić rozwiązania
amatorskie, przeznaczone dla szerokiego grona użytkowników i charakteryzujące się gorszymi
parametrami, oraz profesjonalne, spełniające podwyższone wymagania dotyczące parametrów
związanych z jakością rejestracji obrazu.
Koncepcję układową typowej kamery amatorskiej przedstawiono w uproszczeniu na rys. 36.
Rys.36. Schemat funkcjonalny wideokamery amatorskiej [2, str. 145]
Przetwornik (sensor) CCD (ang. Charge Coupled Device) to układ zbudowany z wielu
elementów światłoczułych, z których każdy, dzięki zastosowaniu filtrów barwnych, odczytuje
natężenie światła o określonej barwie w danym punkcie matrycy. W kamerach amatorskich są
stosowane sensory o przekątnych 1/3”, 1/2” lub 2/3” w postaci układu scalonego, w którym na
prostokątnym podłożu krzemowym są umieszczone wierszami i kolumnami piksele, czyli
światłoczułe elementy pamięciowe). Czułości stosowanych przetworników CCD umożliwiają
rejestrację obrazów w najbardziej trudnych pod względem oświetlenia warunkach.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
51
Najważniejszym parametrem wideokamery jest minimalna wartość luminancji – natężenia
światła w luksach (lx). Jako przetworniki obrazu w kamerach stosuje się również sensory
CMOS.
ZOOM to typowy obiektyw zmiennoogniskowy. Sterowanie zmianami ogniskowej, ostrości
oraz przysłony jest realizowane z pomocą mikrosilników elektrycznych.
Auto Focus (AF) – automatyczny układ regulacji ostrości – układ realizowany w wersji
ultradźwiękowej z wiązką promieniowania podczerwonego lub z czujnikiem CCD, działający
bezpośrednio przez obiektyw kamery. Częściej stosowanym rozwiązaniem jest układ piezo-auto-
focus z analizą widma sygnału wizyjnego.
Automatic Iris Control (AIC) – układ automatycznej regulacji przysłony, regulujący
natężenie światła padającego na pamięciowe elementy obrazu przetwornika. Jego działanie
oparte jest na kontrolowaniu wyjściowego sygnału wizyjnego.
Auto White Balance (AWB) – układ automatycznej regulacji równowagi bieli. Jego
działanie zapewnia prawidłową rejestrację barw obiektów dzięki prawidłowemu odtwarzaniu
koloru białego przez sensor CCD/CMOS, a konieczność stosowania wynika ze szczególnego
uczulenia oka ludzkiego na czystość bieli.
Auto shutter – układ migawki elektronicznej – na ogół sprzężony z przysłoną, dlatego im
krótszy jest czas ekspozycji, tym większy powinien być otwór przysłony.
Fade in, Fade out – układ ściemniania I rozjaśniania obrazu, powodujący tłumienie sygnału
wizyjnego aż do poziomu czerni (na zakończenie określonej sekwencji obrazowej), a po
rozpoczęciu kolejnej sekwencji płynne odtłumienie tych sygnałów czasie kilku sekund.
Jednym z ważniejszych układów podnoszących walory eksploatacyjne wideokamery
amatorskiej jest układ stabilizacji obrazu tzw. steady shot. Zapobiega on efektom niestabilnego
położenia kamery, wykorzystując do tego celu czujniki ruchu sterujące położeniem pryzmatu
(układ optyczny). Stabilizacja elektroniczna wymaga przetwornika CCD o rozmiarze większym
niż obszar rejestracji obrazu. Układ stabilizacji wykrywa ruch kamery, analizuje go i cyfrowo
przesuwa obraz na przetworniku CCD, aby skompensować drgania.
Dodatkowo do filmowania w nocy przydaje się technologia Night Shot, w której obiekt jest
oświetlany wiązką światła podczerwonego, pochodzącego z diod półprzewodnikowych,
pracujących w tym zakresie promieniowania. Jednocześnie następuje zmiana czułości
przetwornika CCD dla podczerwieni (z układu optycznego zostaje usunięty filtr działający
w zwykłym paśmie światła widzialnego).
Wideokamery przeznaczone do zastosowań profesjonalnych, np. w telewizji, mają
konstrukcję zbliżoną do modeli amatorskich, jednak w odróżnieniu od nich powinny odznaczać
się przede wszystkim większą stabilnością, niezawodnością, a szczególnie większą łatwością
regulacji i kontroli.
Podczas pracy w studio kamera jest podłączona do specjalnych urządzeń, w których
znajduje się aparatura służąca do sterowania większością mechanizmów w kamerze. Do kamery
podłączony jest sterownik znajdujący się w reżyserce, gdzie technik kontroluje ustawienia
poziomu sygnału, przysłony oraz proporcji sygnałów RGB. Gdy kamera pracuje jako
samodzielna jednostka, wszystkie czynności musi wykonywać jej operator.
Na rys. 37 przedstawiono schemat blokowy cyfrowej kamery telewizyjnej. Sygnał wizji
z przetworników CCD po przejściu przez wzmacniacz analogowy o regulowanym wzmocnieniu
(jest to niezbędne w procesie równoważenia bieli) jest przetwarzany w 10-bitowym
przetworniku A/C na sygnał cyfrowy. W układzie detekcyjnym mierzony poziom szczytowy
i średni sygnałów RGB, a wyniki dostarczane są do układu sterowania funkcjami kamery (AT).
Ponadto informacje z układu detekcyjnego stanowią sygnały sprzężenia zwrotnego,
umożliwiające automatyczną regulację równoważenia bieli i czerni, regulację przysłony oraz
kontrastu.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
52
AT – mikrokontroler, VA – analogowy wzmacniacz wizyjny, PA – przedwzmacniacz,
A/C – przetwornik analogowy-cyfrowy, C/A – przetwornik cyfrowo-analogowy
Rys.37. Schemat funkcjonalny cyfrowej kamery studyjnej [2, str. 162]
W układzie retuszu cyfrowego zostaje dokonany podział obrazu na wiele obszarów, dla
których są generowane sygnały korekcji nierównomierności białego i czarnego tła oraz sygnały
kompensacji zmian poziomu czerni przy regulacji wzmocnienia. Po zsumowaniu tych sygnałów
i przetworzeniu na postać analogową następuje sterowanie wzmacniacza analogowego w celu
kompensacji niepożądanych zmian w sygnale wizyjnym. Ponadto w układzie retuszu są
wytwarzane sygnały sprzężenia zwrotnego dla układu stabilizacji poziomu czerni we
wzmacniaczu wizji. Z torów sygnałowych R i G są pobierane sygnały do układu korekcji
szczegółów (apertury). Sygnał korekcyjny apertury jest dodawany niezależnie do sygnałów RGB
w koderze dla poprawienia rozdzielczości. Korekcja gamma jest poprzedzona układem liniowej
macierzy korekcji kolorów. Układ korekcji gamma jest całkowicie cyfrowy, co umożliwia nie
tylko dokładne odwzorowanie krzywej korekcji, lecz również dopasowanie sygnałów RGB
w każdym z trzech kanałów kolorowych. Po korekcji gamma sygnały RGB zostają w macierz
kodującej przetworzone na sygnał luminancji (Y) oraz sygnał chrominancji (różnicowe R-Y
i B-Y), a w następnym układzie kodera cyfrowego jest realizowane kodowanie wg systemu PAL.
W końcowej części toru znajdują się przetworniki C/A, które dostarczają komponentowe
sygnały analogowe do modulatora oraz cyfrowy sygnał kompozytowy wraz z sygnałami RGB do
wyjścia kontrolnego bezpośrednio z kamery. Dodatkowo jest tu wytwarzany sygnał dla wizjera
kamery.
Do podstawowych parametrów kamer wideo zaliczyć można:
−
liczba i rodzaj przetworników obrazu (np. 3 CCD)
−
rozmiar przetwornika obrazu (np. 1/3’’)
−
minimalne oświetlenie (lux)
−
czas otwarcia migawki (np. 1/4 do 1/10000)
−
współczynnik zoomu optycznego (np. 12)
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
53
−
tryb obrazu (4:3, 16:9)
−
format zapisu (np. DV)
−
system dźwięku (np. Dolby Digital AC3 2 kanały)
−
dodatkowe funkcje (stabilizacja obrazu, night shoot)
a)
b)
Rys.38. Kamery telewizyjne Panasonic: a) AJ-HDX400 systemu DVCProHD, b) AJ-SDC905 systemu DVCPro50
[54]
Format DV (ang. Digital Video)
Format Digital Video to metoda cyfrowego zapisu obrazu wideo z towarzyszącym
dźwiękiem na taśmie magnetycznej. Sygnał wideo zapisywany na taśmie jest poddawany
kompresji w stosunku 5:1 przy użyciu przekształcenia DCT (ang. Discrete Cosine Transform).
Redukcja danych przebiega adaptacyjnie w zależności od treści obrazu i jest wykonywana albo
dla pojedynczych kadrów, albo dla par sąsiednich klatek filmu. Sygnał wideo jest próbkowany
z rozdzielczością 8-bitową, natomiast sygnał dźwięku jest reprezentowany jako dwukanałowy
zapis 16-bitowy. Alternatywnie można stosować 4-kanałowy zapis dźwięku z kwantyzacją
12-bitową.
Rys.39. Struktura zapisu informacji na taśmie DV [30, str. 70]
Każdy obraz w formacie DV jest zapisywany na 12 (PAL) lub 10 (NTSC) kolejnych
ścieżkach. Każda ścieżka składa się z czterech sektorów: Video, Audio, Subcode i ITI
rozdzielonych odstępami (ang. gaps) oznaczonych symbolami G1, G2 i G3 (rys. 39). Sektor
Video oprócz cyfrowo zarejestrowanej treści obrazu zawiera dodatkowe informacje, które służą
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
54
m.in. do synchronizacji odczytu. Sygnał na ścieżkach Audio z dźwiękiem cyfrowym PCM stereo
nie jest poddawany kompresji i w trybie dwukanałowym może być zapisywany z częstotliwością
próbkowania 48 kHz. W kolejnym sektorze przechowywane są informacje subkodowi, które
zawierają m.in. numer ścieżki i dane używane do indeksowania. Ostatni z sektorów nosi nazwę
ITI (ang. Insert and Track Information) i służy m.in. do określenia szerokości ścieżki.
Na podstawie formatu DV powstało kilka odmian profesjonalnych metod zapisu, m.in.
DVCAM, DVCPro, które są wykorzystywane do rejestracji obrazów w ośrodkach telewizyjnych.
Magnetowidy
Magnetowidem nazywa się urządzenie do nagrywania i późniejszego odtwarzania obrazów
i towarzyszących im dźwięków na taśmach magnetycznych. Ze względu na rejestrowany sygnał
rozróżnia się magnetowidy analogowe i cyfrowe, ze względu zaś na przeznaczenie –
magnetowidy profesjonalne (zawodowe) i powszechnego użytku.
Rys.40. Główne elementy toru taśmy w magnetowidzie VHS [2, str. 133]
Rys.41. Rozkład ścieżek na taśmie w systemie VHS [1, str. 107]
Zapis magnetyczny sygnału wizji jest najbardziej uniwersalną metodą elektronicznego
utrwalania obrazu. Wśród magnetowidów analogowych powszechnego użytku jako sposób
zapisu sygnału na taśmie zastosowanie znalazł system VHS (ang. Video Home System), zaś
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
55
w rozwiązaniach profesjonalnych przyjął się system Betamax i jego odmiany. W obu tych
systemach stosuje się helikalną (spiralną) metodę zapisu ścieżek na taśmie.
Na rys. 40 przedstawiono główne elementy toru taśmy w magnetowidach systemu VHS, zaś
na rys. 41 – rozkład ścieżek na taśmie w tym samym systemie.
W każdym magnetowidzie można wyróżnić następujące bloki funkcjonalne:
−
blok mechaniczny wyposażony w mechanizm prowadzenia taśmy, system ładowania kasety
i taśmy, silnik napędu dysku wizyjnego (ang. drum motor), silnik przesuwu taśmy (ang.
capstan motor), silnik rodzaju pracy (ang. mode motor), głowice kasujące wizji i fonii,
głowice wizyjne, głowicę rejestrującą sygnał fonii, głowicę kontrolną oraz zespoły
przełączników i sensorów,
−
blok sterowania, w tym także układy serwomechanizmów czuwających nad prędkością
przesuwu taśmy i obrotami dysku wizyjnego,
−
blok sygnałowy, zawierający część odbiorczą sygnału telewizyjnego, układy zapisu
i odczytu sygnałów luminancji i chrominancji oraz modulator,
−
blok regulacji, zawierający układ programowania tunera, zegar, licznik oraz inne układy
obsługi eksploatacyjnej,
−
blok zasilania.
Rys.42. Schemat funkcjonalny magnetowidu VHS [1, str. 108]
Układy elektroniczne magnetowidu VHS (rys. 42) tworzą funkcjonalne bloki, połączone
oraz współpracujące ze sobą. Podstawowym blokiem elektronicznym są tory sygnałowe zapisu
i odczytu. Zadaniem ich jest przetworzenie sygnałów luminancji, chrominancji oraz dźwięku do
zapisu na taśmie lub odczytu. Drugim blokiem są układy serworegulacji napędów dysku i taśmy.
Zadaniem ich jest zapewnienie prawidłowej prędkości oraz jak najmniejszej nierównomierności,
od czego zależy jakość obrazu i dźwięku. Kolejnym blokiem są układy sterowania, kontroli
i zabezpieczeń, które służą do sterowania automatycznego poszczególnych bloków (czujniki,
przełączniki), od których zależy prawidłowe funkcjonowanie urządzenia. Tuner (głowica w.cz.)
wraz ze zwrotnicą i modulatorem stanowią oddzielny blok połączony z wejściem i wyjściem
sygnałów wizji, fonii i w.cz.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
56
Najważniejszym i najbardziej precyzyjnym zespołem jest moduł wizyjny, który składa się
z części dolnej (nieruchomej) i górnej (wirującej) zwanej dyskiem wizyjnym, wyposażonym
w głowice wizyjne, które podczas pracy wirują z prędkością 1500 obr/min., przylegając do
przesuwającej się ruchem jednostajnym taśmy.
Do podstawowych parametrów magnetowidu (systemu VHS) należą:
−
prędkość obrotowa dysku wizyjnego (1500 obr/min.),
−
prędkość przesuwu taśmy (23,39 mm/s),
−
gęstość informacji zapisywanej na ścieżce (1 półobraz),
−
szerokość taśmy (12,7 mm),
−
szerokość ścieżki (49 μm),
−
prędkość zapisu (4,8 m/s),
−
ilość ścieżek dźwiękowych (2).
Analogowe magnetowidy zapewniają wystarczająco dobrą rejestrację kolorowych obrazów
telewizyjnych. Obrazy te wykazują jednak brak lub zmniejszoną ostrość drobnych szczegółów,
kolorowe smużenie, morę i zaszumienie. Wady te wynikają z faktu, że sygnał chrominancji
mieści się w sygnale luminancji i że przy zapisywaniu stosuje się modulację częstotliwościową.
Powoduje to, że do toru chrominancji wnikają sygnały luminancji i odwrotnie. Oprócz tego oba
sygnały oddziaływają na siebie powodując modulację skrośną i powstawanie dodatkowych
sygnałów fałszujących i zakłócających kolorowy obraz. Zastosowanie techniki cyfrowej
umożliwia zmniejszenie tych wad. Ponadto nagrania cyfrowe można wielokrotnie kopiować nie
powodując pogorszenia jakości.
Magnetowidy cyfrowe różnią się od analogowych tym, że przekształcają sygnał na postać
cyfrową i rejestrują cyfrowe sygnały wizyjne (rys. 43).
Rys.43. Uproszczony schemat funkcjonalny magnetowidu cyfrowego [6, str. 217]
Magnetowidy cyfrowe jako sposób zapisu sygnału na taśmie magnetycznej wykorzystują
najczęściej system DV oraz jego pochodne, takie jak:
−
DVCAM, Betacam SX, Digital Betacam, MPEH IMX, HDCAM, HDCAM SR, HDV,
XDCAM opracowane przez firmę Sony,
−
DVCPRO, DVCPRO50, DVCPROHD opracowane przez firmę Panasonic.
W magnetowidach cyfrowych operujących na formacie DV (rys. 44) analogowy sygnał
wizyjny jest rozdzielany na składową luminancji Y oraz składowe różnicowe chrominancji R-Y
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
57
i B-Y. Dla systemu PAL sygnał Y jest próbkowany z częstotliwością 13,5 MHz, natomiast
składowe koloru z częstotliwością 6,75MHz. Konwersji analogowo-cyfrowej dokonuje się
w przetwornikach A/C, przy czym stosuje się kodowanie 4:2:2. W rozwiązaniach urządzeń
amatorskich w systemie PAL dwukrotnie redukuje się liczbę danych w torach R-Y i B-Y,
odrzucając co drugą linię sygnału chrominancji – kodowanie 4:2:0.
Kolejnym krokiem jest cyfrowa kompresja sygnału metodą DCT i VLC (ang. Variable
Length Coding) wykonywana przez specjalizowany układ scalony. Ważnym elementem
algorytmu kompresji jest wstępna analiza cyfrowego sygnału obrazu i odpowiednie
przetasowanie jego fragmentów polegające na zamianie kolejności bloków danych (shuffling).
Operacja ta ma na celu poprawę efektywności działania algorytmu kompresji przez odpowiednie
rozmieszczenie bloków odpowiadających fragmentom obrazu o dużej i małej zawartości
szczegółów. W następnym kroku sygnał jest poddawany korekcji błędów wg algorytmu Reeda-
Solomona i trafia do układu zapisu na taśmie magnetycznej.
Na rys. 45 przedstawiono schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy odczycie
danych zapisanych na taśmie magnetycznej w systemie DV.
Rys.44. Schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy zapisie w systemie DV [32, str. 75]
Rys.45. Schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy odczycie w systemie DV [32, str. 75]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
58
Podstawowe parametry magnetowidów cyfrowych:
−
format zapisu danych cyfrowych (np. DVCAM, DVCPro),
−
nośnik danych (np. DV, miniDV),
−
system telewizyjny (PAL/NTSC),
−
możliwość edycji,
−
możliwość konwersji formatów,
−
interfejsy zewnętrzne.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Rys.46. Cyfrowe magnetowidy profesjonalne: a) Panasonic NV-DV10000EC systemu DV, b) Panasonic NV-
DV2000 systemu miniDV, c) dwuformatowy DV/DVCPro Panasonic AJ-SD755, d) Panasonic AJ-HD1700EX
systemu DVCProHD [54], e) Sony DSR-11 systemu DVCAM, f) Sony DVW-M2000P systemu Digital Betacam
[55]
Format DVD (ang. Digital Versatile Disc)
Format DVD został pierwotnie pomyślany do zapisu pełnometrażowych filmów z jakością
odpowiadającą wymaganiom współczesnych zestawów kina domowego. Przewidziano
następujące cechy funkcjonalne systemu DVD:
−
max 133 minuty filmu w standardzie MPEG-2 z dźwiękiem surround (Dolby Digital (AC3),
DTS) – na płycie 4,7 GB,
−
formaty obrazu: 4:3 (720 x 576 pełny PAL w Polsce), 16:9,
−
max 8 wersji językowych (8 ścieżek audio),
−
max 32 wersje językowe napisów,
−
max 9 ujęć tej samej sceny (kamery) podczas odtwarzania; funkcja ta jest opcjonalna,
−
systemu menu startowego sterującego odtwarzaniem,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
59
−
brak konieczności przewijania, bezpośredni dostęp do wybranego momentu filmu poprzez
sceny (ang. chapters), tytuły (ang. titles) oraz podanie dokładnej lokalizacji
(godziny/minuty/sekundy),
−
kodowanie regionalne,
−
cyfrowe i analogowe zabezpieczenia przed nielegalnym kopiowaniem,
−
zabezpieczenie rodzicielskie dla „cenzurowanych” filmów poprzez elektroniczny system
blokady dostępu oparty na czterocyfrowym kodzie.
Format DVD określa cztery różne odmiany płyt (rys. 47) o takich samych rozmiarach, ale
o różnych pojemnościach:
−
dysk jednostronny, jednowarstwowy o pojemności 4,7 GB,
−
dysk jednostronny, dwuwarstwowy o pojemności 8,5 GB,
−
dysk dwustronny, jednowarstwowy o pojemności 9,4 GB,
−
dysk dwustronny, dwuwarstwowy o pojemności 17 GB.
Rys.47. Budowa jedno- i dwuwarstwowych płyt DVD [35, str. 72]
Rys.48. Organizacja informacji w obrębie ścieżki na płycie DVD [35, str. 73]
Informacje na płycie DVD zapisywane są na ścieżkach, które pod względem logicznym
tworzą jednolite wstęgi (ciągi) danych (rys. 48). Po bloku początku zawierającym dane sterujące
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
60
następuje blok FAT z zakodowanym numerem regionalnym płyty. Dalej umieszczone są sektory
danych zawierające po 2048 bajtów. Po ostatnim bloku danych następuje blok końca złożony
z zer logicznych.
Każdy blok danych zaczyna się od sekwencji TOC (ang. Table of Content), który z kolei
dzieli się na sekwencję 12 bajtów synchronizacji odczytu, 4-bajtowy nagłówek oraz 8-bajtowe
rozszerzenie nagłówka. Po bloku TOC następuje właściwy blok danych zawierający 2048
bajtów. Ostatnią część sektora zajmują kody do detekcji EDC (ang. Error Detection Code)
i korekcji błędów ECC (ang. Error Correction Code). Ostatnim bajtem w bloku jest bajt
kontrolny.
Odtwarzacze i nagrywarki DVD
Na rys. 49 przedstawiono ogólny schemat funkcjonalny odtwarzacza DVD, którego bloki
i moduły zapewniają odpowiednie przetwarzanie sygnałów audio i wideo, jak również
precyzyjne sterowanie serwomechanizmami.
Rys.49. Schemat blokowy odtwarzacza DVD [2, str. 178]
Zależnie od rodzaju płyty układ elektroniczny odtwarzacza dekoduje strumień danych
MPEG-2 (DVD) lub MPEG-1 (Video-CD). Sygnał wielkiej częstotliwości wytworzony przez
fotodetektor (diodę PIN) zostaje doprowadzony do wejścia wstępnego wzmacniacza
zintegrowanego z głowicą odczytującą i dalej trafia do układu odczytu, który zamienia
analogowy sygnał w.cz. na strumień binarny, a ten z kolei w bloku ODC (ang. Optical Disc
Controller) podlega demodulacji i korekcji błędów odczytu. W dalszej kolejności następuje
zdekodowanie zapisu zgodnie z algorytmem MPEG-2 lub MPEG-1, co ma miejsce w dekoderze
wideo. W końcowej części tego toru znajduje się przetwornik C/A, zamieniający zdekodowany
strumień danych cyfrowych na analogowy sygnał wideo.
W torze sygnału audio zachodzi obróbka sygnału audio w jednym z trzech trybów:
−
MPEG-2 (AC-3) w celu reprodukcji płyt DVD,
−
MPEG-1 przy odtwarzaniu płyt Video-CD,
−
CD-DA (PCM) przy odtwarzaniu muzyki z płyt Audio-CD.
W fazie początkowej przetwarzanie sygnału audio zachodzi podobnie jak sygnału wideo.
Wydzielenie danych audio z płyt DVD i Video-CD następuje w blokach Read-Ch i ODC.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
61
Następnie sygnał audio zostaje podany do detektora CD-DSP, w którym jest realizowana
demodulacja EFM (ang. Eight-to-Fourteen Modulation) i korekcja błędów odczytu.
Zdekodowany strumień cyfrowo zapisanego dźwięku trafia do dekodera audio, pracującego
z algorytmem PCM, MPEG-1 lub AC3. W końcu zdekodowany ciąg binarny zostaje podany do
przetwornika C/A, na wyjściu którego uzyskuje się analogowy sygnał dźwięku.
Głowica laserowa odczytu optycznego (rys. 50) stosowana w odtwarzaczach DVD jest
dwuogniskowa. Dwuogniskowy układ odczytu laserowego charakteryzuje się możliwością pracy
z dwiema długościami ogniskowania wiązki laserowej. Źródłem światła laserowego jest dioda
PIN, emitująca spójną falę elektromagnetyczną. W celu zwiększenia rozdzielczości odczytu
zastosowano źródło o długości fali 650 lub 635 nm. Ponadto zastosowano specjalną soczewkę
holograficzną, która w centralnej części jest pokryta koncentrycznymi mikrowgłebieniami,
tworzącymi strukturę optyczną załamującą strumień światła emitowany przez laser. Część
wiązki wysyłanej przez diodę laserową, która przechodzi przez centralny obszar soczewki, jest
dzięki temu skupiana w innej płaszczyźnie aniżeli światło przechodzące przez obrzeże soczewki,
co pozwala odczytywać zarówno płyty CD jak i DVD.
Soczewka ta jest używana również do skupiania światła odbitego od płyty, aby trafić
w następnej kolejności do półprzewodnikowego fotodetektora. Odpowiedni bieg promieni
wysyłanych przez laser i promieni odbitych od płyty zapewnia półprzepuszczalne lustro
umieszczone pomiędzy soczewką, fotodetektorem a diodą laserową. Układ kolimatora zapewnia
odpowiednią zbieżność promieni lasera.
Rys.50. Budowa laserowej głowicy odczytującej w odtwarzaczu DVD [2, str. 177]
Z uwagi na mikroskopijne rozmiary pitów i bardzo małą odległość ścieżek zapisu na płycie
DVD układ sterowania mechanizmami odczytu (rys. 51) musi spełniać wysokie wymagania.
Mechanizm DVD realizuje następujące funkcje:
−
sterowanie silnikiem napędu płyty – zapewnia stała przepływność odczytywanego
strumienia danych i wymaga płynnej regulacji prędkości obrotowej dysku w zależności od
położenia ścieżek na płycie,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
62
−
korekcja położenia ogniska wiązki laserowej (w stosunku do powierzchni płyty),
−
śledzenie ścieżek – sprawdzanie, czy promień lasera podąża dokładnie wzdłuż ścieżek
zapisu,
−
sterowanie przesuwem głowicy – zapewnia płynne przesuwanie głowicy nad spiralną
ścieżka zapisu w taki sposób, aby promień lasera trafiał zawsze w obręb ścieżki o szerokości
równej 0,74μm.
Rys.51. Struktura blokowa systemu sterowania serwomechanizmami odtwarzacza DVD [36, str. 78]
Nowe metody zapisu optycznego
Dzięki zastosowaniu niebieskiego lasera (o długości fali 405 nm) opracowano nowy format
zapisu optycznego Blu-ray. Pozwala on na zmniejszenie rozmiaru pitów, a co za tym idzie daje
to możliwość gęstszego zapisywania danych na nośniku. Podstawowy nośnik BD (Blu-ray Disc)
ma pojemność 25 MB i przeznaczony jest do zapisywania filmów w jakości HDTV.
a)
b)
Rys.52. Napędy optyczne Panasonic: a) profesjonalna nagrywarka DVD LQ-MD800, b) odtwarzacz płyt Blu-ray
DMP-BD10 [54]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
63
Podstawowe parametry odtwarzaczy i nagrywarek DVD:
−
obsługiwane nośniki (DVD-R, DVD+R),
−
obsługiwany systemy telewizyjny (PAL/NTSC),
−
system zapisu obrazu (MPEG-2)
−
system zapisu dźwięku (Dolby Digital),
−
interfejsy zewnętrzne.
Miksery wizyjne
Mikser wizji umożliwia przełączanie lub nakładanie się obrazów uzyskiwanych
z poszczególnych źródeł sygnału wizji. Przykładowy sposób wykorzystania miksera wizyjnego
przy miksowaniu sygnałów z kliku źródeł (magnetowidów) i zapisie końcowego sygnału
przedstawiono na rys. 53.
Rys.53. Przykładowe połączenia miksera wizyjnego ze źródłami sygnału wideo [44, str. 1]
Stosowane są następujące systemy przełączania lub nakładania obrazów:
−
szybkie – miksowanie błyskawiczne,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
64
−
powolne – miksowanie przez przenikanie, czyli powolne przechodzenie jednego obrazu
w drugi,
−
miksowanie trikowe – poprzez dodatkowe efekty.
W przypadku miksowania błyskawicznego przełączanie obrazu nie powinno być widoczne,
dlatego następuje ono zwykle podczas trwania impulsu wygaszania. W przypadku miksowania
przez przenikanie obrazy nakładają się. Najbardziej widowiskowe efekty można uzyskać przy
miksowaniu trikowym, gdyż wtedy obraz wypadkowy składa się z kilku obrazów dostarczonych
z różnych źródeł sygnału wizji.
Główne parametry mikserów wizyjnych:
−
liczba kanałów wejściowych,
−
rodzaje sygnałów wejściowych (Y/C, component),
−
liczba przejść.
Ekrany wizyjne LCD
Kineskop, stosowany w klasycznych monitorach wizyjnych i odbiornikach telewizyjnych,
jest przetwornikiem elektrooptycznym, który mimo bardzo dobrych parametrów technicznych
i jakościowych otrzymywanego obrazu posiada jednak istotne wady: gabaryty i ciężar. Ponadto
w ostatnich latach rozwój techniczny kineskopów polegał głownie na zmniejszaniu wypukłości
świecącej powierzchni ekranu. Dlatego coraz chętniej korzysta się z „płaskich” ekranów
wizyjnych, wykonanych w technologii LCD (ang. Lyquid Crystal Display) czy plazmowej.
W technologii LCD wykorzystywana jest zależność przestrzennej orientacji kryształów
wewnątrz specjalnej cieczy od wytwarzanego pola elektrycznego. Takim ciekłym kryształem jest
skręcony nematic, w którym osie cząsteczek ustawiają się zgodnie z kierunkiem pola
elektrycznego. W technologii LCD rozróżnia się dwa rodzaje ekranów:
−
pasywne STN (ang. Super Twisted Nematic),
−
aktywne TFT (ang. Thin Film Transistor).
Rys.54. Budowa ekranu TFT [57]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
65
W pasywnych ekranach LCD modulacja światła jest dokonywana wewnątrz elementarnych
komórek zawierających ciekły kryształ, umieszczonych między dwiema szklanymi płytami. Na
płytkach są naniesione cieniutkie paski przezroczystych elektrod. Po przyłożeniu napięcia
otrzymuje się rozświetlony obraz.
W aktywnych ekranach TFT z każdym pikselem jest związany jeden tranzystor nanoszony
jednocześnie z elektrodami sterującymi. Pozwala to na precyzyjne i szybkie sterowanie
świecenia. Każdy piksel wyświetlacza LCD może przepuszczać światło lub nie. Źródłem światła
jest
lampa
fluorescencyjna
umieszczona
za
wyświetlaczem.
Światło pochodzące
z umieszczonego w tle źródła przechodzi przez dwa filtry polaryzacyjne, filtr koloru (niebieski,
czerwony lub zielony) oraz warstwę ciekłego kryształu, po czym dociera do oka użytkownika.
Budowę aktywnego wyświetlacza TFT przedstawiono na rys. 54.
Ekrany plazmowe
Wdrożenie ekranów plazmowych PDP (ang. Plasma Display Panel) stało się możliwe dzięki
opanowaniu technologii operowania plazmą – czwartym stanem materii, występującym w łuku
elektrycznego wyładowania w gazie – a dokładniej opanowaniem precyzyjnego wyzwalania
i wygaszania wyładowań.
W każdej elementarnej komórce ekranu (rys. 55) wypełnionej gazem szlachetnym
(ksenonem) znajdują się odpowiednie elektrody sterujące, które doprowadzają dostatecznie
wysokie napięcie sterujące, aby nastąpiło wyładowanie elektryczne w tej komórce. Związane
z tym intensywne promieniowanie ultrafioletowe pobudza do widzialnego świecenia warstwę
luminoforu, pokrywającą wewnętrzną stronę każdej komórki. Trzy sąsiednie komórki ekranu
świecące w kolorach R, G, B tworzą jeden elementarny piksel obrazu telewizji kolorowej. Na
płytach podłoża szklanego komórek PDP są naniesione ultracienkie, przezroczyste elektrody
sterujące, które odpowiednio organizują pracę całego ekranu, umożliwiając jego sterowanie
macierzowe. Samo formowanie pikseli obrazowych z odnośnych komórek RGB jest realizowane
w postaci pionowych pasków luminoforów, na przemian. Strukturę takiego rozwiązania
przedstawiono na rys. 56.
Rys.55. Budowa elementarnej komórki PDP [2, str. 190]
1 – płyta przednia, 2 – płyta tylna, 3 – warstwa dielektryka, 4 – żebro przegrody, 5 – elektroda danych adresowych,
6 – elektrody przezroczyste, R – luminofor czerwony, G – luminofor zielony, B – luminofor niebieski, SW – światło
widzialne, PU – promieniowanie ultrafioletowe
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
66
Rys.56. Struktura ekranu wyświetlacza plazmowego PDP [2, str. 189]
R, G, B – luminofory, 1 – elektroda pomocnicza, 2 – elektroda przezroczysta, 3 – warstwa dielektryka, 4 – warstwa
ochronna, 5 – płyta szklana przednia, 6 – żebro przegrody, 7 – warstwa ochronna danych adresowych, 8 – elektroda
danych adresowych, 9 – płyta szklana tylna
Podstawowe parametry ekranów wizyjnych to:
−
rodzaj matrycy,
−
maksymalna rozdzielczość,
−
wielkość plamki (piksela),
−
jasność (w cd/m
2
),
−
kontrast,
−
kąt widzenia w pionie i poziomie,
−
złącza wejść/wyjść.
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Wyjaśnij zasadę działania wideokamery amatorskiej na podstawie jej schematu
funkcjonalnego.
2. Wyjaśnij zasadę działania cyfrowej kamery studyjnej na podstawie jej schematu
funkcjonalnego.
3. Wymień podstawowe parametry kamer wideo.
4. Wymień bloki funkcjonalne magnetowidu.
5. W jaki sposób jest zapisywany obraz w formacie DV?
6. Wymień podstawowe parametry magnetowidów.
7. Na czym polega kompresja sygnału wizyjnego?
8. Do czego służy mikser wizyjny?
9. Wymień podstawowe cechy formatu DVD.
10. Wymień podstawowe cechy formatu Blu-ray.
11. Opisz budowę ekranu LCD.
12. Opisz budowę ekranu plazmowego.
13. Wymień podstawowe parametry ekranów wizyjnych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
67
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przygotowanie wideokamery do pracy
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcja wideokamery,
3) zapoznać się z rozmieszczeniem przycisków funkcyjnych na kamerze,
4) podłączyć zasilanie do kamery (włożyć baterię lub podłączyć zasilacz),
5) włożyć nośnik do kamery,
6) dokonać krótkiego nagrania obrazu i dźwięku,
7) sprawdzić poprawność odtwarzania na ekranie LCD kamery.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
kamera wideo,
−
nośnik zapisu (kaseta wideo, płyta DVD)
−
zasilacz do kamery,
−
przewód sieciowy.
Ćwiczenie 2
Przygotowanie odtwarzacza DVD do pracy
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcjami urządzeń wykorzystywanych w ćwiczeniu,
3) połączyć DVD z odbiornikiem telewizyjnym poprzez:
−
eurozłącze (SCART)
−
wejścia AV (RCA)
4) włożyć płytę z filmem na DVD do odtwarzacza,
5) dokonać ustawień wyświetlania obrazu, dźwięku i napisów,
6) sprawdzić działanie poszczególnych ustawień,
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
odtwarzacz DVD z eurozłączem i wyjściami RCA,
−
odbiornik telewizyjny z eurozłączem i wejściami RCA,
−
płyty DVD z nagraniami filmowymi,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 3
Badanie miksera wizyjnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
68
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5) dokonać nagrania z użyciem miksera wizyjnego przy wykorzystaniu co najmniej dwóch
źródeł sygnału wideo,
6) sprawdzić poprawność nagrania.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
2 źródła sygnału (magnetowidy analogowe, magnetowidy cyfrowe, wideokamery)
−
magnetowid nagrywający (analogowy lub cyfrowy),
−
mikser wizyjny,
−
2 monitory (odbiorniki telewizyjne)
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
narysować schemat blokowy i omówić zasadę działania
wideokamery?
¨
¨
2)
przygotować kamerę do pracy?
¨
¨
3)
narysować schemat blokowy magnetowidu?
¨
¨
4)
omówić zasadę działania magnetowidu?
¨
¨
5)
scharakteryzować format DVD?
¨
¨
6)
narysować schemat blokowy i omówić zasadę działania
odtwarzacza DVD?
¨
¨
7)
przygotować odtwarzacz DVD do pracy?
¨
¨
8)
omówić sposób zapisu sygnału audiowizualnego w systemie
DV?
¨
¨
9)
scharakteryzować mikser wizyjny?
¨
¨
10) dokonać nagrania audiowizualnego z użyciem miksera
wizyjnego?
¨
¨
11) scharakteryzować ekran LCD?
¨
¨
12) scharakteryzować ekran PDP?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
69
4.6. Wybrane konstrukcje urządzeń elektronicznych. Parametry
urządzeń elektronicznych. Wpływ czynników zewnętrznych na
pracę urządzeń elektronicznych
4.6.1. Materiał nauczania
Odbiornik telewizyjny
Na rys. 57 przedstawiono schemat blokowy odbiornika telewizji kolorowej. Na schemacie
tym możemy wyróżnić następujące bloki funkcjonalne:
−
tor wielkiej częstotliwości (głowica zintegrowana),
−
tor pośredniej częstotliwości,
−
tor fonii,
−
tor wizji, w którym możemy wyróżnić tor luminancji i tor chrominancji,
−
tor synchronizacji i odchylania,
−
układy zasilania.
Rys.57. Schemat blokowy odbiornika telewizji kolorowej [11, str. 2]
Głowica w.cz.
Zadaniem głowicy wielkiej częstotliwości jest wyselekcjonowanie sygnału telewizyjnego
właściwego kanału, wzmocnienie go i przetworzenie na sygnał o częstotliwości pośredniej,
przeznaczony do dalszego wzmacniania w torze pośredniej częstotliwości. Jest ona złożona ze
wzmacniacza w.cz., generatora (heterodyny) oraz stopnia przemiany, które są umieszczone
wewnątrz metalowej obudowy, ekranującej układy głowicy przed wpływami zewnętrznymi, jak
również zabezpieczającej przed szkodliwym promieniowaniem heterodyny (rys. 60).
Szerokopasmowa głowica w.cz. umożliwia odbiór sygnałów w paśmie 48 – 862 MHz, tj.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
70
w standardowych zakresach VHF i UHF. Do głowicy doprowadza się sygnał z anteny i napięcia
prądu stałego: zasilania, przełączania zakresów i dostrajania kanałów oraz automatycznej
regulacji wzmocnienia ARW (w niektórych rozwiązaniach dodatkowo automatycznej regulacji
częstotliwości ARCz), a odprowadza się sygnał pośredniej częstotliwości 38 MHz.
Rys.58. Schemat funkcjonalny głowicy VHF/UHF [1, str. 167]
Dla uzyskania dobrego odbioru sygnału telewizyjnego głowica telewizyjna powinna
spełniać następujące warunki:
−
wzmocnić sygnał telewizyjny do żądanej wartości,
−
mieć jednakowe wzmocnienie na wszystkich odbieranych kanałach,
−
zapewniać niezawodne wybieranie pożądanych kanałów,
−
pracować stabilnie i bez niepożądanych wzbudzeń,
−
mieć niski poziom szumów własnych,
−
częstotliwość heterodyny powinna być stabilna w czasie i w funkcji zmian napięć
zasilających oraz temperatury,
−
zapewniać małą wrażliwość na zmiany poziomu odbieranego sygnału telewizyjnego oraz na
sygnały zakłócające,
−
zapewniać
dopasowanie
impedancji
wejściowej
odbiornika
do
impedancji
charakterystycznej przewodu antenowego,
−
zapewniać niski poziom promieniowania sygnałów o częstotliwości heterodyny i jej
harmonicznych.
Przestrajanie głowic w.cz. obecnie jest realizowane elektronicznie ze względu na wymaganą
niezawodność, niewielki dryft częstotliwości oraz przystosowanie odbiornika do zdalnej
regulacji. Do przestrajania głowic za pomocą diod pojemnościowych wykorzystuje się stałe
napięcie stabilizowane. Powszechnie jest stosowana przy tym pętla synchronizacji fazowej PLL
(ang. Phase Locked Loop), przeważnie w wersji scalonej (zbędna jest wówczas ARCz).
W głowicy wielkiej częstotliwości z syntezą częstotliwości napięcie przestrajające jest
wytwarzane w układzie PLL (rys. 59).
W zamkniętej pętli PLL częstotliwość wyjściowa generatora sterowanego napięciem f
osc
,
czyli heterodyny, w której obwodach znajdują się diody pojemnościowe, jest dzielona przez
dzielnik wstępny (prescaler) o stałym współczynniku podziału P, a następnie przez dzielnik
programowany o współczynniku podziału N, do częstotliwości f
div
. Częstotliwość odniesienia f
ref
jest wytwarzana przez podzielenie częstotliwości oscylatora kwarcowego przez stały (lub
programowany – w niektórych nowoczesnych rozwiązaniach układów PLL) współczynnik M.
Częstotliwości f
div
i f
ref
są porównywane w cyfrowym komparatorze fazy. Jeżeli oba sygnały
mają różną fazę, detektor fazy wytwarza napięcie, które jest proporcjonalne do błędu fazy
i koryguje napięcie dostrojenia oscylatora lokalnego do chwili, gdy f
div
i f
ref
zrównają się w fazie.
Napięcie strojenia podawane jest także do warikapów wchodzących w skład przestrajanych
filtrów obwodów wejściowych głowicy.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
71
Rys.59. Schemat blokowy systemu syntezy częstotliwości głowicy w.cz. [11, str. 8]
Podczas programowania odbiornika wyposażonego w system syntezy częstotliwości
w pamięci systemu pod określonym adresem (numer programu) zostaje zapisany współczynnik
podziału N oraz informacja o numerze pasma. W rozwiązaniach praktycznych zapisywany jest
numer kanału i informacja o standardzie TV albo bezwzględna wartość częstotliwości
odpowiadającej kanałowi TV. Na podstawie tych danych w czasie odczytu (wywołanie numeru
programu), mikrokontroler pobiera z tablicy kanałów z własnej pamięci ROM wartość
współczynnika N oraz numer pasma. Dane te poprzez dwukierunkowy układ interfejsu
mikrokontrolera wysyłane są do interfejsu układu PLL. Numer pasma uaktywnia odpowiedni
port układu PLL, załączając właściwe pasmo głowicy, natomiast współczynnik N powoduje
wytworzenie napięcia korygującego dla układu heterodyny i dostrojenie głowicy do żądanej
stacji TV. Aby uzyskać pełny zakres przestrajania należy do układu PLL głowicy doprowadzić
napięcie stałe o wartości +33V (typowo).
Stosowane obecnie głowice posiadają interfejs szyny I
2
C (ang. Inter Integrated Circuit),
pozwalającej na sterowanie układem przez mikrokontroler.
Na rys. 60 przedstawiono schemat blokowy głowic wielkiej częstotliwości pracującej
z układem scalonym TDA5630 – hiperbandowym mieszaczem/oscylatorem z 3-pasmowym
tunerem. Pasmo telewizyjne zostaje podzielona na trzy podpasma (VHF-L, VHF-H, UHF)
wydzielone we wstępnym filtrze wejściowym. Wybór podpasma dokonywany jest za pomocą
układu PLL sterowanego z mikrokontrolera. Napięcie V
t
służy do wyboru kanału telewizyjnego
w danym paśmie. Sygnał z wybranego podpasma zostaje wzmocniony we wzmacniaczu w.cz.
i poprzez filtr pasmowy doprowadzony do mieszacza w układzie scalonym. Na wyjściu układu
scalonego otrzymujemy wstępnie wyselekcjonowany sygnał pośredniej częstotliwości.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
72
Rys.60. Schemat blokowy głowic z układem TDA5630 [11, str. 21]
Wzmacniacz w.cz.
Wzmacniacz w.cz. wzmacnia sygnał odebrany przez antenę, a także tłumi niepożądane
sygnały, zwłaszcza sygnał lustrzany o częstotliwości:
f
L
= f
s
+2f
p
gdzie: f
L
– częstotliwość lustrzana, f
s
– częstotliwość sygnału odbieranego, f
p
– częstotliwość
pośrednia wizji.
Rys.61. Wzmacniacz w.cz. VHF z elementem MOSFET o regulowanym wzmocnieniu [4, str. 67]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
73
Wzmacniacz wielkiej częstotliwości stanowi również stopień oddzielający wejście antenowe
od heterodyny, przez co zmniejsza znacznie przenikanie jej sygnału do anteny. Wzmacniacze
w.cz. pracują w zakresach VHF i UHF. Stosowane obecnie wzmacniacze w głowicach
tranzystorowych mają wzmocnienie rzędu 25 – 35 dB w zakresie VHF oraz 20 – 30 dB
w zakresie UHF. Zastosowane w nich tranzystory bipolarne pracują najczęściej w konfiguracji
wspólnej bazy, jednak częściej wykorzystuje się dwubramkowe tranzystory MOSFET. Do jednej
z bramek doprowadza się napięcie stałe powodujące automatyczną regulację wzmocnienia
ARW, do drugiej sygnał w.cz. Przykładowy schemat takiego rozwiązania przedstawiono na
rys. 61.
Elementy C
1
i L
2
służą jako zwrotnica częstotliwości zakresów UHF i VHF. Częstotliwości
z zakresu VHF docierają poprzez L
2
do selektywnego obwodu wejściowego, złożonego z cewek
L
4
, L
5
i L
6
oraz L
7
. Podczas odbioru w zakresie I wszystkie cztery cewki pozostają włączone.
Jako element przestrajający służy dioda pojemnościowa BB609A. W przypadku odbioru
w zakresie III obie diody przełączające typu BA243 stają się przewodzące i zwierają cewki L
5
i L
6
. Sygnał wielkiej częstotliwości dociera poprzez kondensator 8,2 pF do bramki 1 tetrody
MOS typu BF961. Regulacja wzmocnienia odbywa się poprzez bramkę 2.
Tor pośredniej częstotliwości
Zadaniem toru pośredniej częstotliwości jest zapewnienie wzmocnienia sygnału p.cz. do
poziomu niezbędnego do sprawnej detekcji, ale także uformowanie prawidłowej charakterystyki
amplitudowo-częstotliwościowej (rys. 62), decydującej o skuteczności całego toru wizyjnego
odbiornika, w tym szczególnie o selektywności.
Rys.62. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa toru p.cz. [10, str. 51]
Charakterystyka toru p.cz. powinna zapewniać:
−
eliminację sygnału podnośnej wizji sąsiedniego wyższego kanału oraz eliminację podnośnej
fonii sąsiedniego niższego kanału; obydwie nośne tych kanałów znajdują się w odległości
±8 MHz od nośnych właściwego kanału i po procesie przemiany zostają ulokowane blisko
widma kanału p.cz., tzn.: dla wizji 38 – 8 = 30 MHz, dla fonii 31,5 + 8 =39,5 MHz.
−
skuteczne tłumienie (praktycznie 26 dB) sygnału p.cz. fonii o częstotliwości 31,5 MHz,
−
stopniowy spadek amplitudy sygnału p.cz. w zakresie 37 – 39 MHz w celu skompensowania
– uwydatnionych po detekcji – sygnałów tego zakresu częstotliwości (stanowi to następstwo
stosowania systemu modulacji AM-VSB).
Wzmacniacz pośredniej częstotliwości powinien spełniać dwa – trudne do jednoczesnego
spełnienia – wymagania: duże wzmocnienie i szerokie pasmo częstotliwości. We wcześniejszych
rozwiązaniach wzmacniaczy p.cz. stosowano technikę obwodów rozstawionych, dostrajanych do
różnych częstotliwości, aby ich charakterystyki amplitudowe dawały wypadkową o pożądanym
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
74
paśmie i wzmocnieniu. W nowoczesnych rozwiązaniach szerokopasmowe wzmacniacze p.cz. są
w postaci scalonej, a kształtowanie charakterystyki amplitudowej toru odbywa się w filtrach
z akustyczną falą powierzchniową SAW (ang. Surface Acoustic Wave) – rys. 63 – i nie wymaga
strojenia.
Rys.63. Filtr typu SAW: a), b) ogólna zasada konstrukcji, c) zasada konstrukcji złożonego filtru p.cz. [5, str. 137]
Monolityczny filtr pośredniej częstotliwości z akustyczną falą powierzchniową tworzą dwa
przetworniki elektromechaniczne, nałożone na podłoże z materiału piezoceramicznego.
Przetworniki są zbudowane z dużej liczby wydłużonych, metalicznych elektrod (palców)
połączonych naprzemiennie do dwóch elektrod zbiorczych, tworzących wejście filtru. Palce są
rozmieszczone zazwyczaj w równych odstępach i zachodzą na siebie w różnym na ogół stopniu.
Doprowadzenie sygnału do wejściowych elektrod zbiorczych filtru powoduje wytworzenie
w podłożu mechanicznym drgań sprężystych. Dzięki specjalnemu wykonaniu przetwornika
międzypalczastego, wzbudzone przez niego drgania rozchodzą się wyłącznie po powierzchni
płytki ceramicznej tak jak fala akustyczna (stąd nazwa filtru).
W obecnych konstrukcjach odbiorników telewizyjnych szerokopasmowe wzmacniacze p.cz.
umieszczone za filtrem pośredniej częstotliwości są realizowane w postaci układu scalonego.
Przykładem takiego bloku jest układ TDA440, którego schemat przedstawiono na rys. 64.
Układ TDA440 zawiera trzy stopnie wzmacniające pośredniej częstotliwości, każdy
pracujący w układzie wzmacniacza różnicowego. Ze względu na symetrię układu wejściowego
możliwe jest sterowanie obwodu symetryczne (sygnał wejściowy zostaje doprowadzony między
końcówki 1 i 16) lub niesymetryczne (sygnał wejściowy zostaje doprowadzony między jedną
z końcówek 1 lub 16 a masę). Sygnał wejściowy zostaje wzmocniony w trzech kolejnych
wzmacniaczach i następnie jest podawany do wzmacniacza-ogranicznika i synchronicznego
detektora wizji, skąd trafia do przedwzmacniacza wizji i do wyjścia układu. Cały układ objęty
jest pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego, tzw. układem ARW. Wszystkie trzy stopnie
wzmacniające są objęte ujemną pętlą sprzężenia zwrotnego dla składowej stałej, która stabilizuje
ich punkty pracy przy zmianach zasilania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
75
Rys.64. Schemat układu scalonego TDA440 [5, str. 140]
Przykład współczesnego toru p.cz. wizji i fonii zrealizowanego w postaci układu scalonego
TDA9813/TDA9814 przedstawiono na rys. 65. Układ ten oprócz scalonego wzmacniacz p.cz.
pełni także rolę detektora sygnału wizji i podwójnego detektora fonii FM a także zawiera układy
ARW oraz ARCz.
Rys.65. Schemat blokowy układów TDA9813T/TDA9814T [11, str. 52]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
76
Dekoder chrominancji
Zadaniem dekodera chrominancji jest wydzielenie sygnału koloru z całkowitego sygnału
wizyjnego i detekcja sygnałów różnicowych. Schemat blokowy dekodera systemu PAL
przedstawiono na rys. 66.
FPP – filtr pasmowoprzepustowy, FDP – filtr dolnoprzepustowy
Rys.66. Schemat blokowy dekodera chrominancji systemy PAL [źródło: materiały własne]
Sygnał chrominancji po wyselekcjonowaniu w filtrze pasmowoprzepustowym zostaje
doprowadzony do układów sumujących. Linia opóźniająca 64 μs zapewnia przedłużenie czasu
propagacji przechodzącego przez nią sygnału chrominancji każdej linii. Sygnał opóźniony danej
linii trafia dalej jednocześnie z sygnałem nieopóźnionym kolejnej linii do stopnia sumującego,
w którym następuje zsumowanie tych sygnałów. Sumowanie to zapewnia pozbawienie błędów
fazowych. Następnie sygnały trafiają do demodulatorów synchronicznych, w których następuje
odtworzenie sygnałów różnicowych U i V. Odtworzona w odbiorniku podnośna chrominancji
dla sygnału V zmienia fazę co 90º, a proces ten jest sterowany fazą sygnału burst.
We współczesnych odbiornikach telewizyjnych dekodery chrominancji realizowane są
w postaci specjalizowanych układów scalonych i najczęściej są to dekodery multistandardowe.
Przykładem takiego rozwiązania jest układ TDA4555 (rys. 67).
Do wejścia 15 układu podawany jest sygnał chrominancji wydzielony z sygnału wideo
w układzie filtrów pasmowych. Ze względu na to, że dla różnych systemów nadawania sygnałów
kolorowych wymagane są różne charakterystyki filtrów, są one przełączane napięciami
sterującymi. Napięcia te mogą być podawane z układu sterującego odbiornika lub mogą to być
napięcia z wyprowadzeń: 25, 26, 27, 28 układu scalonego wytwarzane w układzie identyfikacji.
Sygnał chrominancji z wejścia 15 podawany jest do układu automatycznej regulacji
wzmocnienia, którego zadaniem jest utrzymywanie stałej amplitudy sygnału chrominancji
w szerokim zakresie zmian napięcia wejściowego (wejście 15). Kondensator przyłączony do
wyprowadzenia 16 ustala stałą czasową układu ARW. Po układzie ARW sygnał chrominancji
podawany jest do układu identyfikacji oraz do układu wygaszania impulsów burst.
Układ wybierania systemu przełącza sekwencyjnie dekoder na odbiór sygnałów kolejno:
PAL, SECAM, NTSC 4.43, NTSC 3.58. Wykrycie przez układ identyfikacji któregoś
z systemów zatrzymuje proces sekwencyjnego przełączania standardu i na odpowiednim wyjściu
układu identyfikacji (wyprowadzenia: 25, 26, 27, 28) pojawia się napięcie około 6V.
Sygnał chrominancji po usunięciu z niego impulsów identyfikacji koloru burst podawany
jest do dwóch torów:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
77
−
opóźnionego, w którym rolę elementu opóźniającego pełni ultradźwiękowa linia opóźniająca
przyłączona pomiędzy wyprowadzenia 12 i 10,
−
bezpośredniego.
Sygnały bezpośredni i opóźniony podawane są do układu matrycy, w której następuje
rozdzielenie sygnałów różnicowych: opóźnionego i bezpośredniego do dwóch oddzielnych
torów (R-Y) i (B-Y). Sygnały z tych torów podawane są do demodulatorów synchronicznych.
Do prawidłowej pracy demodulatorów konieczne są sygnały odniesienia. Przy odbiorze PAL
i NTSC są one uzyskiwane w układzie PLL. Układ ten zawiera generator VCO z zewnętrznymi
rezonatorami kwarcowymi przyłączonymi do wejścia 19. Generator pracuje z częstotliwością
8,86 MHz lub 7,16 MHz w zależności od tego, który rezonator jest załączony. Klucze
załączające rezonatory sterowane są napięciami z układu sterującego odbiornika. Sygnał
z generatora podawany jest do dzielnika przez 2. Na wyjściach dzielnika powstają sygnały
odniesienia dla demodulatorów przesunięte w fazie o 90°. Sygnał odniesienia dla toru R-Y
podawany jest do komparatora fazy, w którym następuje porównanie fazy sygnału odniesienia
z fazą impulsów synchronizacji koloru. Sygnał błędu z komparatora steruje generatorem tak, aby
fazy tych sygnałów były zgodne. Elementy RC przyłączone do wyprowadzenia 18 stanowią filtr
układu PLL.
Rys.67. Schemat blokowy multistandardowego dekodera chrominancji TDA4555/TDA4556 [11, str. 141]
W przypadku odbioru sygnałów SECAM sygnały odniesienia wytwarzane są w układzie
z zewnętrznymi obwodami rezonansowymi przyłączonymi do wyprowadzeń 8 i 7 oraz 5 i 4.
Obwody te są strojone na częstotliwości odniesienia SECAM.
Przy demodulacji sygnałów PAL i NTSC wygaszanie sygnałów w czasie trwania impulsów
wygaszania linii i ramki realizowane jest poprzez kluczowanie demodulatorów impulsami H i V.
Sygnały wyjściowe z demodulatorów podawane są do stopni wyjściowych, w których mogą
zostać wyłączone w przypadku zaniku sygnału koloru. W stopniach tych następuje także
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
78
wygaszenie sygnałów różnicowych w czasie trwania impulsów wygaszania linii H i ramki V.
Impulsy H i V wytwarzane są w układzie detektora impulsów SSC. W detektorze tym
wydzielane są także impulsy burst służące do kluczowania układu identyfikacji.
Przy odbiorze sygnałów SECAM w stopniach wyjściowych dodatkowo realizowana jest
deemfaza m.cz. Kondensatory przyłączone do wyprowadzeń 6 i 2 stanowią elementy
kształtujące charakterystykę deemfazy SECAM. Wyjściowe sygnały różnicowe wyprowadzone
są na wyjścia 1 i 3 układu. Na wyjściach 1 i 3 pojawiają się sygnały różnicowe koloru –(R–Y)
i –(B–Y).
Wyprowadzenia: 28, 27, 26, 25 to wyjścia napięć przełączających z układu identyfikacji
koloru. Napięcie na każdym z tych wyprowadzeń może być:
−
mniejsze niż 0,5V w przypadku, gdy układ identyfikacji nie wykrywa transmisji w danym
systemie,
−
około 5,8V w przypadku wykrycia przez układ identyfikacji transmisji w danym systemie.
Podanie napięcia większego niż 9V na dowolne z wyprowadzeń wymusza pracę układu
w danym systemie.
Napięcie podawane do wejścia 17 układu służy do ustawiania jego trybu pracy. Dla
U17>6V układ jest w trybie normalnej pracy. Jeżeli napięcie na tym wejściu jest mniejsze niż
1V to następuje wyłączenie układu PLL, natomiast wyłącznik koloru nie blokuje sygnałów
wyjściowych. W takim trybie możliwe jest ustawienie częstotliwości rezonatora kwarcowego.
Jeżeli do wejścia 17 podawane jest napięcie regulacyjne z zakresu 2 – 4V w przypadku odbioru
sygnałów NTSC, to napięcie to reguluje fazę sygnałów odniesienia dla demodulatorów NTSC
(regulacja odcienia HUE).
Wyprowadzenie 23 jest wejściem napięcia przełączającego, wybierającego rodzaj
identyfikacji sygnałów SECAM. Dla U23<2V wybrana jest identyfikacja po linii, dla U23>10V
identyfikacja po ramce, a dla U23=6V identyfikacja po linii i po ramce.
Procesory wizyjne
Zadaniem procesorów wizyjnych jest wytworzenie i regulacja sygnałów RGB, które
następnie są podawane do wzmacniaczy wizyjnych i po wzmocnieniu sterują katodami
kineskopu. Sygnały RGB powstają w wyniku sumowania sygnału luminancji z sygnałami
różnicowymi z dekodera chrominancji. Procesor wizyjny dokonuje regulacji poziomów czerni
tych sygnałów i ich wzmocnienia. Na rys. 68 przedstawiono schemat blokowy procesora
wizyjnego TDA4680. Układ jest sterowany z magistrali I
2
C.
Wejściowy sygnał luminancji i sygnały różnicowe z wyprowadzeń 6, 7 i 8 są podawane do
układu matrycy, gdzie zostają przetwarzane na sygnały RGB. Proporcje matrycowania sygnałów
RGB zależą od wybranego standardu koloru i są ustawiane szyną I
2
C. Sygnały z wyjść matrycy
przechodzą do układu przełączników sygnałów RGB. Do tego układu podawane są także
sygnały RGB z innych źródeł. Układ przełącznika wybiera odpowiednie sygnały RGB do
dalszego przetwarzania w układach regulacji kontrastu i nasycenia, regulacji jaskrawości
i wstawiania impulsów pomiarowych. Wszystkie regulacje dokonywane są poprzez magistralę
I
2
C. Następnie sygnały RGB podawane są do układu regulacji punktu bieli, gdzie następuje
regulacja wzmocnienia sygnałów RGB dokonywana w trybie serwisowym odbiornika
telewizyjnego. Sygnały z wyjść 20, 22 i 24 sterują wzmacniaczami wizyjnymi.
Do wejścia 19 podawany jest sygnał sprzężenia zwrotnego ze wzmacniaczy wizyjnych dla
układu regulacji statycznego balansu bieli (punktu odcięcia kineskopu). Układ automatycznej
regulacji balansu dynamicznego bieli wykorzystuje impuls pomiarowy generowany i wstawiany
w sygnały RGB w czasie trwania 22 linii wygaszania pionowego. Impuls ten wymusza przepływ
prądu przez każdą z katod kineskopu. Informacja o wielkości tego prądu pojawia się jako
napięcie na wejściu 18 układu. Napięcie to jest w układzie porównywane z napięciami
progowymi ustawionymi w czasie regulacji dynamicznego balansu bieli. Wynik porównania
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
79
poprzez szynę I
2
C jest przesyłany do procesora sterującego odbiornika. Procesor steruje
ustawieniem wzmocnienia poszczególnych torów RGB tak, aby skompensować zmianę
ustawionego w procesie strojenia odbiornika punktu bieli.
Rys.68. Schemat blokowy procesora wizyjnego TDA4680 [11, str. 182]
Wzmacniacz wizji
Zadaniem wzmacniaczy wizyjnych jest wzmocnienie sygnałów RGB do takiej wartości, aby
można było wysterować katody kineskopu. Dla uzyskania właściwej amplitudy i poziomów
sygnałów RGB sterujących katodami kineskopu wzmocnienie wzmacniaczy powinno być na
poziomie około 40 dB. Pasmo wzmacniaczy wizyjnych powinno być wystarczająco szerokie,
aby uniknąć efektów zakolorowania przy wyświetlaniu białych napisów. Dodatkowo
wzmacniacze muszą być odporne na wyładowania występujące w kineskopie.
W odbiornikach telewizyjnych można spotkać kilka różnych rozwiązań wzmacniaczy
wizyjnych. Do najczęściej stosowanych należą:
−
wzmacniacze pracujące w klasie A,
−
wzmacniacze z aktywnym obciążeniem,
−
scalone wzmacniacze wizyjne, np. TDA6101, TDA6107, TEA5101, TDA8153.
Na rys. 69 przedstawiono schemat wzmacniaczy wizyjnych z obciążeniem aktywnym.
Każdy ze wzmacniaczy zawiera dwa tranzystory n-p-n. Pierwszy z nich (T402, T405, T408)
pracuje jako wzmacniacz w klasie A obciążony rezystorem kolektorowym (R403, R412, R428).
Tranzystory T401, T404 i T407 pracują jako wtórniki emiterowe. Sygnały wyjściowe z tych
tranzystorów sterują katodami kineskopu. Wzmacniacze polaryzowane są napięciem z układu
T410, R429, R430, R428. Do wyjścia każdego ze wzmacniaczy dołączony jest tranzystor układu
pomiarowego prądu kineskopu (T403, T406, T409).
Katoda kineskopu przedstawia dla wzmacniacza obciążenie pojemnościowe. Przy narastaniu
sygnału wejściowego (wzroście prądu kineskopu) pojemność katody jest rozładowywana i prąd
rozładowania płynie przez T403, R442 w torze Rl T406, R443 w torze G i T409, R444 w torze B
oraz wspólny rezystor na wejściu pomiarowym procesora wizyjnego. Jeżeli napięcie wejściowe
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
80
maleje to pojemność kineskopu jest ładowana poprzez elementy T401 i D403 w torze R; T404,
D406 w torze G i T407, D409 w torze B.
Rys.69. Wzmacniacze wizyjne z aktywnym obciążeniem [11, str. 193]
Układ zasilania
Najczęściej stosowanym układem zasilania w odbiornikach telewizyjnych jest przetwornica
impulsowa. Jej zadaniem jest dostarczenie napięć stałych do zasilania obwodów odbiornika oraz
zapewnienie odpowiedniej separacji od sieci energetycznej. W większości rozwiązań
przetwornica dostarcza napięcia:
−
zasilające stopień odchylania poziomego,
−
zasilające tory sygnałowy,
−
zasilające układ sterujący,
−
zasilające tor fonii.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
81
Na rys. 70 przedstawiono schemat blokowy przetwornicy impulsowej. Napięcie sieci
sterowane jest w układzie mostka Graetz’a i filtrowane przez kondensator elektrolityczny C1.
Napięcie z tego kondensatora zasila uzwojenie pierwotne transformatora przetwornicy.
Uzwojenie to załączane jest do masy tranzystorem T1. w czasie przewodzenia tranzystora przez
uzwojenie pierwotne płynie prąd narastający liniowo i w transformatorze TR1 następuje
gromadzenie energii. Następnie tranzystor zostaje wyłączony, a energia zmagazynowana
w transformatorze zostaje przekazana do uzwojeń wtórnych. Napięcia uzwojeń wtórnych są
prostowane i zasilają układy odbiornika. Tranzystor T1 sterowany jest impulsami z układu
sterującego, który zawiera układ stabilizacji napięć wyjściowych oraz układy zabezpieczeń przed
wzrostem prądu i napięć na wyjściach przetwornicy. Realizacja tych funkcji możliwa jest dzięki
sprzężeniu zwrotnemu – próbka napięcia wyjściowego prostowana w układzie D1, C2 podawana
jest do wejścia wzmacniacza błędu układu sterującego przetwornicą. Wyjście wzmacniacza
reguluje częstotliwość lub wypełnienie impulsów sterujących tranzystorem kluczującym.
Rys.70. Schemat blokowy przetwornicy impulsowej odbiornika telewizyjnego [11, str. 260]
Na rys. 71 przedstawiono schemat blokowy scalonej przetwornicy napięcia TDA4600, która
zawiera układ sterujący bipolarnym tranzystorem kluczującym oraz układy kontroli
i zabezpieczeń.
Wyprostowane napięcie sieci doprowadzone jest do uzwojenia pierwotnego 1-7
transformatora Tr1. Drugi koniec tego uzwojenia dołączany jest do masy poprzez tranzystor
kluczujący Tr1. Baza tranzystora sterowana jest z wyjścia 8 układu. W czasie, gdy tranzystor jest
włączony, poprzez uzwojenie pierwotne płynie prąd narastający w czasie. Po wyłączeniu
tranzystora energia zgromadzona w transformatorze jest przekazywana do uzwojeń wtórnych.
Przez diody D6, D7, D8, D9 i D10 płynie prąd ładujący kondensatory C16, C17, C18, C19
i C20. Energia z tych kondensatorów jest przekazywana do obciążeń. Gdy prąd w uzwojeniach
wtórnych przestaje płynąć, napięcie na uzwojeniach zmienia znak, co jest wykrywane przez
układ scalony (detektor przejść przez zero) i powoduje włączenie tranzystora kluczującego.
W momencie włączenia zasilania kondensator C9 ładowany jest przez rezystor R11 i diodę
D2. Napięcie z kondensatora C9 zasila układ scalony poprzez wyprowadzenie 9. Gdy napięcie
na wejściu 9 osiągnie poziom 7,5V, do bazy tranzystora kluczującego T1 podawane są krótkie
impulsy powodujące jego przewodzenie. W wyniku przepływu prądu przez uzwojenie pierwotne
transformatora prąd płynący przez uzwojenie 11-13 ładuje przez diodę D3 kondensator C9. Gdy
napięcie na wejściu 9 wzrośnie do poziomu 12,5V dioda D2 zostaje zablokowana i układ scalony
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
82
zasilany jest wyprostowanym napięciem z uzwojenia 11-13. Rozpoczyna się normalna praca
układu.
Rys.71. Schemat aplikacyjny i blokowy układy TDA4600 [11, str. 264]
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Jakie bloki funkcjonalne można wyróżnić w odbiorniku telewizyjnym?
2. Jaką funkcję w odbiorniku telewizyjnym pełni głowica w.cz.?
3. Wyjaśnij zasadę działania głowicy telewizyjnej na podstawie jej schematu blokowego.
4. Jaką rolę pełni wzmacniacz w.cz. w torze sygnałowym OTV?
5. Jakie jest zadanie toru pośredniej częstotliwości w odbiorniku telewizyjnym?
6. Omów kształt charakterystyki toru p.cz.
7. Co to są filtry SAW?
8. Omów działanie dekodera chrominancji PAL na podstawie jego schematu blokowego.
9. Co to jest dekoder multistandardowy?
10. Jaką funkcję w odbiorniku telewizyjnym pełnią procesory wizyjne?
11. Jaką funkcję w odbiorniku telewizyjnym pełnią wzmacniacze wizyjne?
12. Omów działanie przetwornicy impulsowej na podstawie jej schematu blokowego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
83
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej toru w.cz. OTVC.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem pomiarowym, zachować szczególną
ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,
5) wyznaczyć charakterystykę amplitudową toru w.cz.,
6) na podstawie uzyskanych wyników narysować kształt charakterystyki częstotliwościowej
toru w.cz.
Schemat pomiarowy do badania toru p.cz. i w.cz odbiornika telewizyjnego
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator sygnałowy,
−
oscyloskop dwukanałowy,
−
odbiornik telewizyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 2
Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej toru p.cz. OTVC.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem pomiarowym, zachować szczególną
ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,
5) wyznaczyć charakterystykę amplitudową toru p.cz.,
6) na podstawie uzyskanych wyników narysować kształt charakterystyki częstotliwościowej
toru p.cz.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator sygnałowy,
−
oscyloskop dwukanałowy,
−
odbiornik telewizyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
84
Ćwiczenie 3
Obserwacje w torze sygnałowym odbiornika telewizyjnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem pomiarowym, zachować szczególną
ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi:
−
na wejściu dekodera chrominancji,
−
po filtrze dolnoprzepustowym luminancji,
−
po filtrze pasmowo-przepustowym chrominancji,
−
sygnałów RGB na wyjściu procesora wizyjnego,
−
sygnałów na wejściach katod kineskopu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator obrazu telewizyjnego,
−
oscyloskop dwukanałowy,
−
odbiornik telewizyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
omówić schemat blokowy odbiornika telewizyjnego?
¨
¨
2)
określić funkcje głowicy w.cz. w odbiorniku telewizyjnym?
¨
¨
3)
omówić zasadę działania głowicy telewizyjnej z syntezą
częstotliwości?
¨
¨
4)
omówić zasadę działania dekodera PAL?
¨
¨
5)
omówić zasadę działania dekodera multistandardowego?
¨
¨
6)
określić funkcje procesora wizyjnego w odbiorniku
telewizyjnym?
¨
¨
7)
określić funkcje wzmacniacza wizyjnego w odbiorniku
telewizyjnym?
¨
¨
8)
omówić zasadę działania przetwornicy impulsowej układu
zasilania OTVC?
¨
¨
9)
dokonać pomiaru charakterystyki częstotliwościowej toru
w.cz. odbiornika telewizyjnego?
¨
¨
10) dokonać pomiaru charakterystyki częstotliwościowej toru
p.cz. odbiornika telewizyjnego?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
85
4.7. Urządzenia telewizyjne w wybranych dziedzinach życia
gospodarczego
4.7.1. Materiał nauczania
Urządzenia wizyjne sklasyfikowane jako urządzenia telewizji nieprogramowej nie są
związane zawodowo z telewizją, stanowią natomiast swoiste narzędzie wszechstronnie
wspomagające działalność człowieka m.in. w miejscach trudno dostępnych i niebezpiecznych.
Umożliwiają śledzenie skomplikowanych procesów przez większą liczbę osób, w komunikacji
służą do kontroli ruchu, ponadto są stosowane w szeroko rozumianej dydaktyce, w medycynie,
w ochronie mienia i bezpieczeństwa publicznego.
Wymienione powyżej systemy telewizyjne są określane mianem systemów telewizji
użytkowej. Pracują w sieciach zamkniętych (z określoną i znaną liczbą odbiorców), ale zasady
transmisji sygnałów są inne niż w telewizji programowej, głównie ze względu na fakt, iż
systemy telewizji użytkowej są ukierunkowane głównie na maksymalnie wierny przekaz tylko
tej informacji, która ma najistotniejsze znaczenie – przy uwzględnieniu kosztów, rozmiarów
i masy sprzętu – zatem prostszą postać mają sygnały transmitowane (dotyczy to przede
wszystkim przebiegów pomocniczych). Ponadto w sieciach zamkniętych możliwe jest
stosowanie niekonwencjonalnych metod formowania sygnałów i ich transmisji, w tym również
takich, które nie spełniają warunku kompatybilności, co pozwala niekiedy na uzyskiwanie
transmisji lepszej jakościowo niż w TV programowej. W porównaniu do telewizji programowej
możliwe jest stosowanie innych częstotliwości odchylania pionowego i poziomego, a ze względu
na konieczność zwiększenia rozdzielczości jest stosowana większa liczba linii, np. 875, 1023 lub
1225.
Termografia
Do systemów telewizji użytkowej, której urządzenia są oparte na przekształcaniu informacji
o rozkładzie luminancji i chrominancji transmitowanej sceny na sygnał wizyjny, można zaliczyć
systemy wykorzystujące np. optyczne zobrazowanie rozkładu temperatury (termowizja),
polegające na zdalnej i bezdotykowej ocenie rozkładu temperatury na powierzchni badanego
ciała emitującego promieniowanie podczerwone, gdy temperatura tego ciała jest wyższa od zera
bezwzględnego.
Istnieją dwie możliwości pomiaru promieniowania cieplnego, a mianowicie: pomiar
natężenia w ruchomym „oknie widmowym” za pomocą detektorów termicznych
(niedyspersyjnych), oraz pomiar za pomocą detektora kwantowego (dyspersyjnego),
działającego podobnie do układu ze sprzężeniem ładunkowym CCD. Mają one rozdzielczość
temperaturową 0,l ÷ 0,2°C, czasową ok. 1
µ
s oraz przestrzenną zależną od liczby elementów
macierzy.
W zakresie szybkich systemów termografii dla przedziału widmowego 1,1 ÷ 1,3
µ
m na
uwagę
zasługuje
detektor
(przetwornik)
podczerwieni
typu
półprzewodnik-plazma
przedstawiony na rysunku 72.
Od strony katody widoczne jest przezroczyste dla podczerwieni złącze omowe (1)
naniesione na warstwę fotoprzewodnika (2). Anoda (5) jest oddzielona od katody obszarem
wyładowań (4), którego szerokość ustalają elementy dystansowe. Katoda jest wykonana jako
przezroczyste dla światła widzialnego metaliczne złącze omowe, naniesione na dielektryk.
Całość jest dołączona do źródła napięcia o wartości wystarczającej do powstania wyładowań.
Jeśli promieniowanie podczerwone ma małe natężenie, to w małym obszarze detektora element
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
86
przewodzący (stanowiący część obwodu: źródło napięcia – złącze półprzewodnikowe – katoda
– obszar wyładowań – anoda) ma dużą rezystancję w porównaniu z obszarem wyładowań
i prawie cały spadek napięcia przypada na półprzewodnik. Gęstość prądu wyładowania, a więc
i natężenie emitowanego przez plazmę światła jest małe. Natomiast przy dużych natężeniach
padającego światła sytuacja jest odwrotna, co umożliwia kamerze z przetwornikiem CCD
rejestrację obrazu optycznego wiernie odtwarzającego lokalne natężenia wiązki promieniowania
cieplnego padającej na detektor (przetwornik).
Rys.72. Zasada pracy detektora termograficznego typu pótprzewodnik-plazma gazowa:
1 - złącze omowe (przezroczyste dla podczerwieni), 2 - katoda z półprzewodnika fotoczułego, 3 - element
dystansowy, 4 - obszar wyładowań, 5 - anoda metalowa naniesiona na dielektryk (przezroczysta dla światła
widzialnego) [2, s. 200].
Noktowizor
Jest to w rzeczywistości elektrooptyczny wzmacniacz obrazu, przetwarzający obraz
optyczny o poziomie jaskrawości niewystarczającym dla percepcji oczu. Realizowanemu przez
wzmacniacz intensywnościowemu przetwarzaniu obrazu towarzyszy na ogół przetworzenie
spektralne, zależnie od zakresów widmowych detektora obrazu (fotokatody) i „odtwarzacza
obrazu” (ekranu luminescencyjnego). Zasadę działania noktowizora przedstawiono na rys. 73.
Rys.73. Schemat funkcjonalny noktowizora:
R — rozkład luminancji w obrazie o małej jasności, 1 - okular, 2 - fotokatoda, 3 - obszar wzmocnienia,
4 - ekran, 5 - obiektyw, 6 - odbiornik, WR - wzmocniony rozkład luminancji obrazu pierwotnego [2, s. 201].
Obraz pierwotny, o jaskrawości niewystarczającej dla percepcji oczu, jest odwzorowany za
pomocą układu optycznego (okularu) ha powierzchnię fotokatody, pełniącej funkcję stopnia
wejściowego noktowizora. Z fotokatody są emitowane elektrony o rozkładzie powierzchniowym
emisji, odwzorowującym obraz pierwotny. W obszarze wzmacniania elektrony są przyspieszane
i kierowane do ekranu. Aby odwzorowany obraz był wiernym odtworzeniem obrazu
pierwotnego, ekran powinien zapewniać dobre warunki do odwzorowania obrazu intensywnie
wzmocnionego (w stosunku do pierwotnego). Wzmocnienie jest rezultatem uzyskania przez
elektrony wyemitowane z katody energii od pola przyspieszającego. Powstały na ekranie obraz,
za pośrednictwem układu optycznego (okularu), może być przeznaczony dla obserwatora, do
utrwalenia na kliszy fotograficznej lub do rejestracji wideokamerą.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
87
Zintegrowany system nadzoru i sterowania
Zintegrowany system nadzoru i sterowania wyposażony jest w inteligentne urządzenia,
przeznaczone do przełączania sygnałów wizyjnych i sterowania punktami kamerowymi.
Wszystkie połączenia są realizowane za pomocą kabla koncentrycznego, co upraszcza instalację
i ułatwia konserwację.
Rys.74. Schemat funkcjonalny zintegrowanego systemu nadzoru i sterowania:
System 200 (firmy Panasonic) [2, s. 202].
Na rys. 74 przedstawiono schemat funkcjonalny Systemu 200. System ten umożliwia:
sterowanie zoomem i ogniskowaniem obiektywu, otwieranie i zamykanie przysłony, wybór
jednej z trzech szybkości migawki elektronicznej (tj. 1/250, 1/500 i 1/1000 s), sterowanie
głowicą zdalnej regulacji położenia kamery, dwukierunkowe przesyłanie fonii przy
zastosowaniu opcjonalnych modułów fonii oraz w ramach wyposażenia dodatkowego sterowanie
pracą odmrażacza szyby (przy projekcji obiektów zewnętrznych).
Systemy sterowania i nadzoru umożliwiają, oprócz obserwacji wybranego obiektu, również
odpowiednie reakcje przy określonych zmianach tego obiektu, np. wysyłanie sygnałów
alarmujących (przejazd przez skrzyżowanie na czerwonym świetle powoduje wysłanie sygnału
włączającego migawkę aparatu fotograficznego lub innego urządzenia rejestrującego). Za
pomocą takich systemów możliwe jest skuteczne zabezpieczanie mienia takich obiektów, jak
magazyny i salony z drogimi artykułami, skarbce, muzea, czy duże obiekty użyteczności
publicznej. Nośnikami sygnałów alarmowych mogą tu być m.in. promienie podczerwone,
mikrofale,
ultradźwięki
a
ostatnio
również
sygnał
wizyjny,
dzięki
osiągniętej
superminiaturyzacji w zakresie kamer video. Zmiana treści sygnału wizji zostaje precyzyjnie
wykryta przez bardzo czuły układ elektroniczny (np. detektor ruchu, czy pętlę sprzężenia
zwrotnego).
Optymalnym rozwiązaniem na miarę aktualnego stanu techniki jest System 300, który
w stosunku do Systemu 200 został uzupełniony 8-kanałowym przełącznikiem sekwencyjnym
(programowanym), 4-kanałowym multiplekserem, 4-kanałowym mikserem fonicznym oraz
interfejsem PC (sterowniki kamer i systemu zostały tylko zmodernizowane). W tym rozwiązaniu
gama możliwości jest znacznie szersza i zawiera:
−
programowane przełączanie obrazów za pomocą 8-kanałowego przełącznika sekwencyjnego;
istnieje możliwość zaprogramowania sekwencji, czasu przełączania (ang. dwell time) oraz
pomijania wybranych kamer (ang. by-pass),
−
dostępny jest również wbudowany generator znaków,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
88
−
specjalny interfejs umożliwia dołączenie zewnętrznych czujników alarmowych; w celu
szybkiego przełączania kamer podczas alarmowania można wykorzystać funkcję
„quickscan” (szybkie przeszukiwanie),
−
połączenie przełączników wizyjnych w konfiguracji Master/Slave pozwala na przełączanie
maksimum 64 kamer,
−
możliwość zdalnego sterowania maksymalnie 64 kamerami za pomocą sterownika
systemowego,
−
możliwość podłączenia maksymalnie 5 sterowników systemu,
−
dodatkowy interfejs w celu automatycznego sterowania z komputera PC,
−
przesyłanie danych kablem koncentrycznym.
W obydwu systemach są stosowane kamery CCD „Super Dynamie” DSP z przetwornikiem
1/3" IT (768x585 pikseli), o rozdzielczości poziomej 570 linii, 50 dB stosunku S/N oraz czułości
0,08 lx przy F 1,4; 0,06 lx przy F 1,2; oraz 0,02 lx przy F 0,75, z wbudowanym detektorem
ruchu drugiej generacji.
Telewizja w układzie zamkniętym CCTV (Closed Circuit TeleVision)
Historycznie można wyznaczyć trzy etapy rozwoju CCTV:
1. CCTV analogowa
Instalacje analogowe ze względu na wysokie koszty zapisu na taśmach magnetowidowych,
niemożliwość wprowadzenia programowego wsparcia dla obsługi, drogie i skomplikowane
systemy sterowania kamerami, niemożliwość przesyłania sygnału poza obiekt – powinny być
bezwarunkowo zmodernizowane.
2. CCTV z cyfrowym zapisem na HDD
Instalacje z cyfrowym zapisem na HDD są sposobem na stosunkowo tanią modernizację
istniejących instalacji analogowych i jednocześnie najpopularniejszymi budowanymi obecnie
systemami. Wymiana magnetowidu na rejestrator cyfrowy stwarza nowe możliwości. Sygnał
wizyjny podlega digitalizacji w rejestratorze, w tej formie jest zapisywany na dyskach
komputerowych.
Rys.75. Architektura instalacji z cyfrowym zapisem [47].
Cyfrowa wersja sygnału pozwala na wprowadzenie analizy obrazu za pomocą programów
komputerowych – powoduje to, że duża część zadań obsługi może być wykonywana
automatycznie. Istnieje możliwość wsparcia obsługi przez programy komputerowe zawarte
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
89
w Cyfrowych Systemach Rejestracji (DVR – Digital Video Recorder). Wśród
najpopularniejszych możliwości programowego wsparcia należy wymienić: detekcję ruchu,
śledzenie obiektów, rejestracja zdarzeń przed alarmowych, zliczanie obiektów, analizę obiektów
porzuconych itd. Ponieważ rejestratory cyfrowe praktycznie są specjalizowanymi komputerami
szerokie są możliwości programowania sekwencji po zaistnieniu zdarzeń alarmowych,
począwszy od prostego włączenia syren alarmowych poprzez telefoniczne lub mailowe
przekazanie informacji, zrzutów ekranowych, a skończywszy np. na blokadach zamków. Istotne
jest również, że sygnał z rejestratora w postaci cyfrowej da się transmitować na nieograniczone
odległości, a funkcjami rejestratora można w prosty sposób sterować poprzez sieć.
3. CCTV w sieciach IP
Instalacja monitoringu w oparciu o sieci IP daje ogromne możliwości budowania dużych
i rozległych instalacji. Przykładem możliwości jest ogólnoświatowa sieć monitoringu firmy
Cisco, która integruje 296 obiektów monitorowanych, rozproszonych w 60 krajach. W ramach
tej instalacji pracuje 2661 kamer. W takiej formule zbiorczy monitoring np. stacji benzynowych,
czy ujęć wody na terenie jednego regionu nie wydaje się niczym skomplikowanym. Jednak ze
względu na prostotę budowy i największe możliwości zastąpienia personelu przez wsparcie
programowe takie systemy warto budować już dla kilku kamer, mając na uwadze, że
w przeciągu 2-3 lat tego typu instalacje staną się standardem.
Architektura budowy sieci instalacji monitoringu IP jest identyczna jak zwykłych sieci
informatycznych. Urządzenia do obróbki sygnału wizyjnego posiadają własne adresy IP. Można
wykorzystywać analogowe fragmenty instalacji np. kamery, ściany monitorów poprzez
zastosowanie konwerterów sygnału A/C zwanych webserwerami, a w odwrotną stronę
dekoderami. Rejestracja sygnału może następować w tradycyjnych DVR (lokalnie) jak
i w rejestratorach sygnału strumieniowego (zdalnie).
Rys.76. Ilustracja pracy instalacji CCTV w sieci IP z wykorzystaniem istniejących urządzeń analogowych.
1 - kamera analogowa, 2 - zespół kamer analogowych, 3 - webserwer jednokanałowy, 4 - kamera IP,
5 - webserwer czterokanałowy, 6 - obrotowa kamera IP, 7 - dekoder cyfra/analog, 8 - dekoder wielokanałowy
cyfra/analog, 9 - sieciowy rejestrator – strumieniowy (NDVR), 10 - monitor cyfrowy, 11 - monitor analogowy, 12 -
ściana monitorów analogowych [47].
Jak ilustruje rys. 76 budowa sieci jest prosta, łatwa jest jej rozbudowa – nową kamerę można
podłączyć w dowolnym miejscu, poprzez jej unikalny adres możliwe jest jej sterowanie
z dowolnego miejsca a udostępnianie obrazów może być w prosty sposób konfigurowane. Na
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
90
przykład, część obrazów w instalacji monitoringu zakładu może być udostępniana dozorowi
technicznemu i służyć nadzorowi produkcji, natomiast inne obrazy z sieci mogą być dostępne
służbie ochrony, najistotniejsze obrazy można na bieżąco udostępniać np. policji. Należy jednak
pamiętać, że ze względu na brak standardów generalnie do budowy sieci należy korzystać
z urządzeń jednego producenta.
Podstawowym i nowym elementem w takich instalacjach jest kamera IP, będąca
w zaawansowanych przypadkach specjalizowanym komputerem. Jest to kamera którą można
przyłączyć bezpośrednio do sieci LAN lub do sieci bezprzewodowej poprzez złącze FE 10/100
Mbps (RJ-45). W kamerze IP następuje digitalizacja sygnału wideo, zatem bardzo ważna jest
moc obliczeniowa wbudowanego w nią procesora, ponieważ od tego zależy jakość obrazu
przesyłanego w sieci, a przez to funkcjonalność instalacji.
System obserwacyjny
Typowy system obserwacyjny w wersji kolorowej jest złożony z kilku kamer, monitora
z wbudowanym przełącznikiem sekwencyjnym oraz magnetowidu poklatkowego. Przykładowe
rozwiązanie układowe takiego systemu przedstawiono na rys. 77.
Rys.77. Miniaturowy system obserwacyjny Panasonic VP Multiplex [2, s. 204].
Sygnał wizyjny oraz zasilanie jest przekazywane pojedynczym kablem koncentrycznym.
Maksymalna odległość pomiędzy kamerą i monitorem wynosi 270m, monitor umożliwia
podłączenie kamer dodatkowych z wykorzystaniem dodatkowego modułu rozszerzającego.
Funkcjonowanie całego systemu zależy głównie od wyboru właściwego obiektywu kamery
do każdego zastosowania. Ogniskowa obiektywu (mierzona w milimetrach) jest bezpośrednio
związana z kątem widzenia; krótkie ogniskowe tworzą szerokie kąty widzenia, długie zaś stają
się teleobiektywem o wąskim kącie widzenia. „Normalny” kąt widzenia odpowiada obrazowi
widzianemu przez oko ludzkie i jest następstwem zastosowania obiektywu o ogniskowej równej
wymiarem przekątnej przetwornika obrazu kamery, tj. sensora CCD. Format obiektywu
powinien być zawsze równy lub większy od formatu kamery. Rozmiar przetwornika CCD ma
również wpływ na kąt widzenia; mniejszy przetwornik CCD zastosowany przy tym samym
obiektywie tworzy węższe kąty widzenia. Format obiektywu nie ma natomiast wpływu na kąt
widzenia, jednak musi on stworzyć obraz, który pokryje przetwornik CCD (przy takim samym
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
91
lub większym formacie kamery). Zapewnia to również zwiększenie rozdzielczości i poprawę
jakości obrazu, ponieważ jest wykorzystywany jedynie środek obiektywu, gdzie komponenty
optyczne mogą być dokładnie analizowane. Obowiązuje przy tym zasada, że obiektywy
z automatyczną przysłoną są stosowane na zewnątrz pomieszczeń o zmiennych poziomach
naświetlenia, a obiektywy z ręcznie sterowaną przysłoną stosuje się wewnątrz pomieszczeń,
gdzie poziom oświetlenia jest niezmienny.
Monitory systemów nadzoru są oferowane na ogół w 4 rozmiarach: 10”, 14”, 15” i 21”,
a więc od modelu biurkowego lub przenośnego dla celów demonstracji do modelu
wymagającego większych odległości oglądania, utożsamianych z dużymi sklepami lub
centralnymi pomieszczeniami monitorowania.
Monitory wizyjne
Monitor wizyjny jest odbiornikiem różniącym się od „tradycyjnego” odbiornika TVM lub
TVC m.in. tym, że nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości oraz układów toru fonii
– jest zatem przystosowany do odbioru sygnału wizji w jej podstawowym paśmie, tj. 0 ÷ 6MHz
oraz do realizacji elektronicznej syntezy obrazu.
Spośród wielu kryteriów podziału monitorów wizyjnych zasada wyświetlania informacji
wyróżnia przede wszystkim monitory kineskopowe (z ekranem pokrytym luminoforem),
monitory ciekłokrystaliczne wykonane technologią pasywnych elementów LCD lub aktywnych,
cienkowarstwowych tranzystorów TFT i ulepszonej wersji SFT oraz monitory plazmowe.
Podstawową cechą eksploatacyjną monitora jest przekątna jego ekranu wyrażana w calach.
Bardzo ważne są również rodzaje zastosowanych regulacji oraz możliwości ich sterowania.
W dobrych jakościowo monitorach wartości parametrów regulacji są wyświetlane na ekranie.
Kolejną ważną cechą eksploatacyjną jest stosowanie energooszczędnych reżimów pracy
monitora. Rozróżnia się trzy tryby pracy monitora: praca normalna, z włączonym wyświetlaniem
obrazu i z całkowitym sygnałem synchronizacji, oraz dwa tryby stand by polegające na
wyłączeniu wyświetlania obrazu i alternatywnie sygnału synchronizacji pionowej lub poziomej.
Korzystanie z poszczególnych stanów pracy energooszczędnej jest sterowane automatycznie
i przysparza oszczędności odpowiednio 30% i 80% energii pobieranej.
Wymagania techniczne dla monitorów wizyjnych znacznie przewyższają warunki określone
dla odbiorników telewizyjnych zwłaszcza w zakresie takich parametrów, jak: przenoszone
pasmo częstotliwości sygnału wizyjnego i jego dopuszczalne zniekształcenia, luminancja
i kontrast, geometria i zbieżność, a przede wszystkim synchronizacja. Spełnienie tych
wszystkich warunków wymaga znacznej rozbudowy układów elektronicznych monitora, lecz
dzięki temu odznacza się on wysoką jakością, dużą stabilnością i niezawodnością oraz
przystosowaniem do wielogodzinnej ciągłej pracy. Zalecana w monitorach minimalna
częstotliwość odświeżania wynosi 72 Hz.
Ze względu na istnienie wielu standardów sterowników, charakteryzujących się różnymi
częstotliwościami pracy – oprócz monitorów pracujących wyłącznie z jedną, stałą
częstotliwością odchylania poziomego i pionowego, są produkowane monitory automatycznie
dostosowujące się do częstotliwości przesyłanych ze sterownika. Monitory takie mogą pracować
w pewnym przedziale częstotliwości i są oznaczane jako multiscan lub multisync.
Projektory
Projektory wizyjne służą do wyświetlania obrazu dużych rozmiarów na zewnętrznym
ekranie. Wśród projektorów dominują dwie rozdzielczości: SVGA o liczbie punktów 800x600
oraz XGA 1024x768 punktów. Rzadziej można spotkać SXGA 1280x1024 punktów. Istotnym
parametrem dla projektorów do kina domowego jest rozdzielczość sygnału telewizyjnego tzn.
liczba linii wyświetlanych przez projektor, najmniej 440, a najwięcej 750 linii. Ich liczba
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
92
większa niż 500 pozwala na korzystanie z większości źródeł wideo. Największa rozdzielczość
sygnału telewizyjnego jest istotna, gdy dysponujemy źródłem sygnału HDTV.
Źródłem światła w projektorach są lampy. Od ich rodzaju zależy strumień świetlny, czas
pracy i trwałość. Najczęściej są stosowane lampy metalo-halogenowe o mocy od 250 do 400W
i trwałości od 1000 do 2000 godzin. Z czasem światło lampy traci swoją barwę, co wpływa na
jakość kolorów. Mniejszej mocy są lampy UHP (Ultra High Performance) o trwałości 2- do 4-
krotnie większej, tj. od 2000 do 8000 godzin. Największą moc mają lampy ksenonowe
stosowane w projektorach profesjonalnych o mocy 3000W i trwałości 500 godzin. Dla
zwiększenia strumienia świetlnego stosuje się układy dwulampowe lub czterolampowe. Lampy
wymagają chłodzenia powietrzem. W tym celu stosowane są wentylatory. Ich konstrukcja także
się zmienia, aby ograniczyć poziom hałasu, który jest dokuczliwy w małych pomieszczeniach.
W dobrych projektorach poziom hałasu zawiera się w przedziale 28 ÷ 33dB.
Projektory wizyjne współpracują ze wszystkimi systemami telewizyjnymi PAL, SECAM,
NTSC. Warto zapoznać się z rodzajami wejść i wyjść w danym projektorze, aby nie stosować
przejściówek do dołączenia źródeł sygnałów analogowych i cyfrowych. Do dyspozycji są
wejście: wideo RCA, S-Video, Component, RGB (gniazdo D-Sub 15-stykowe).
Do przesyłania danych komputerowych jest wykorzystywany interfejs RS-232. Coraz
bardziej popularne są wejścia USB do dołączenia myszy lub przesyłania danych cyfrowych np.
z kamery wideo. W nowszych rozwiązaniach stosowany jest cyfrowy profesjonalny standard,
przesyłania danych między komputerem a cyfrowym urządzeniem wyświetlającym DVI (Digital
Visual Interface). Eliminuje on niestabilność obrazu i daje ostry realistyczny obraz przy
przetwarzaniu sygnału cyfrowego na analogowy lub odwrotnie. Wejścia i wyjścia audio to
przeważnie gniazda RCA, ale są spotykane też „mini-jack” stereo.
Projektory trzymatrycowe
Budowę i zasadę działania projektora z trzema matrycami LCD przedstawiono na rys. 78.
Rys.78. Zasada działania projektora LCD z trzema panelami [40, s. 30].
Układ optyczny składa się z lampy – źródła światła białego, dichroicznych luster
i pryzmatów oraz trzech monochromatycznych matryc LCD. Światło lampy jest rozczepiane na
barwy podstawowe R, G, B, a te oświetlają określony panel LCD. Sygnał wizyjny RGB steruje
czasem otwarcia tranzystorów, a w ten sposób ilością światła: zielonego, niebieskiego
i czerwonego przechodzącego przez punkty obrazowe każdego z paneli LCD. Następnie
strumienie świetlne są nakładane na siebie tworząc kolorowy obraz, który jest rzutowany na
ekran zewnętrzny. Dzięki obróbce poszczególnych sygnałów RGB w projektorach LCD z trzema
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
93
panelami, barwy są znacznie lepszej jakości, ale zastosowanie bardziej skomplikowanych
układów optycznych znacznie podraża koszt urządzenia i zwiększa jego wymiary. Aby
zwiększyć jaskrawość obrazu stosuje się matryce polisilikonowe TFT MLA (Micro Lens Array)
– rys. 79. Każdy punkt takiej matrycy ma swoją soczewkę, skupiającą światło w wiązkę, co daje
poprawę jaskrawości obrazu.
Rys.79. Budowa matrycy LCD TFT MLA [40, s. 30].
Projektory D-ILA
Najnowszą techniką projektorów LCD jest D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier).
Zasadę działania projektora D-ILA przedstawiono na rys. 80.
Rys. 80. Zasada działania projektora D-ILA [40, s. 31].
Obraz nie powstaje wskutek przechodzenia światła przez matryce LCD, ale w wyniku
odbicia od niej światła. Sygnał wizyjny steruje poszczególnymi punktami matrycy, tworząc
obraz. Spolaryzowane światło lampy ksenonowej przechodzi przez wybrany punkt
ciekłokrystaliczny, po czym ulega odbiciu przez elektrodę i jest modulowane przez ciekły
kryształ sterowany sygnałem wizyjnym. Obraz po przejściu przez polaryzator i obiektyw jest
rzutowany na ekran. Projektory te mają bardzo duży kontrast do 1000:1 i strumień świetlny
powyżej 1000 ANSI Im.
Projektory DLP (ang. Digital Light Processing)
Projektory DLP/DMD mają układ scalony DMD (Digital Micromirror Device) zawierający
na swojej powierzchni 500000 mikroluster, które są punktami obrazowymi. Lusterka są tak
małe, że na przekroju włosa ludzkiego mieści się ich kilka wraz z konstrukcją mechaniczną,
kryjącą się pod powierzchnią lusterka. Odległość między lusterkami wynosi ok. 1
µ
m. Każde
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
94
z lusterek wykonano ze stopu aluminium i zawieszono na specjalnym przegubie umożliwiającym
zmianę jego położenia. Zainstalowany w projektorze procesor DLP przetwarza analogowy
sygnał wizyjny na sygnał cyfrowy, sterujący położeniem lusterek. Dla sygnału zera logicznego
światło jest odbijane poza obiektyw na powierzchnię absorbującą. Poszczególne barwy R, G, B
powstają po przejściu światła przez filtry RGB, naniesione na wirującej tarczy. Obraz powstaje
w wyniku sekwencyjnego nakładania się trzech obrazów dla barw podstawowych R, G, B
(rys. 81). Częstotliwość obrazów poszczególnych barw jest tak dobrana, że oko odbiera obraz
jako jednolity i kolorowy. Wadą rozwiązania jednoukładowego jest słabe oświetlenie. Tę
niedogodność eliminuje konstrukcja z dwoma lub trzema układami DMD.
Rys.81. Zasada działania projektora DLP [40, s. 31].
Rys.82. Projektory wizyjne [40, str. 33]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
95
4.7.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:
1. Wyjaśnij zasadę działania detektora termograficznego.
2. Wymień metody pomiaru promieniowania cieplnego.
3. Co to jest noktowizor?
4. Wyjaśnij zasadę działania noktowizora na podstawie jego schematu funkcjonalnego.
5. Z jakich elementów składa się zintegrowany system nadzoru i sterowania?
6. Jakie funkcje spełniają zintegrowane systemy nadzoru i sterowania?
7. Wymień rodzaje telewizji w układzie zamkniętym CCTV (Closed Circuit TeleVision)?
8. Wyjaśnij różnice między CCTV analogową a CCTV z cyfrowym zapisem na HDD.
9. Wskaż różnicę między monitorem wizyjnym a telewizorem.
10. Wyjaśnij zasadę działania projektora trzymatrycowego.
11. Wyjaśnij zasadę działania projektora D-ILA.
12. Wyjaśnij zasadę działania projektora DLP.
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj schemat blokowy zintegrowanego systemu nadzoru
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3) narysować schemat blokowy systemu nadzoru.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
kartka w kratkę formatu A4,
−
ołówek,
−
linijka,
−
gumka do ścierania.
Ćwiczenie 2
Sprawdź działanie projektora obrazu w różnych warunkach oświetlenia.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) połączyć układ pomiarowy,
4) sprawdzić działanie projektora w warunkach dużego nasłonecznienia i zaciemnienia,
5) określić jakość projekcji w różnych warunkach oświetlenia,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
96
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
źródło sygnału wizyjnego (magnetowid, komputer PC),
−
projektor (3LCD, DLP lub D-ILA),
−
ekran projekcyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
wyjaśnić zasadę działania detektora termograficznego?
¨
¨
2)
wyjaśnić zasadę działania noktowizora?
¨
¨
3)
scharakteryzować
zintegrowany
system
nadzoru
i sterowania?
¨
¨
4)
scharakteryzować telewizję CCTV?
¨
¨
5)
wskazać
różnice
między
monitorem
wizyjnym
a odbiornikiem telewizyjnym?
¨
¨
6)
wyjaśnić zasadę działania projektora D-ILA?
¨
¨
7)
wyjaśnić zasadę działania projektora DLP?
¨
¨
8)
dobrać projektor do wyświetlania obrazu w różnych
warunkach oświetleniowych?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
97
4.8. Zagadnienia techniki pomiarowej i strojenia urządzeń
wizyjnych. Zasady serwisu urządzeń wideo
4.8.1. Materiał nauczania
Telewizyjny obraz kontrolny
Obraz kontrolny, przedstawiony na rys. 83 zawiera elementy, które umożliwiają ocenę
i kontrolę najważniejszych właściwości i parametrów kolorowego i monochromatycznego
obrazu na ekranach monitorów i odbiorników telewizyjnych. Dodatkową cechą obrazu
kontrolnego jest możliwość oscylograficznej kontroli amplitudy i kształtu całkowitego sygnału
wizyjnego oraz jego składowych. Obraz testowy umożliwia subiektywną ocenę m.in.:
−
ostrości,
−
rozdzielczości,
−
kontrastu,
−
równomierności świecenia,
−
charakterystyki luminacji,
−
zniekształceń geometrycznych,
−
wymiarów obrazu,
−
układów zbieżności,
−
balansu bieli,
−
jakości odtwarzania kolorów,
−
zniekształceń wnoszonych przez tor wizji.
Rys.83. Telewizyjny obraz kontrolny [1, str. 213]
Znaczenie poszczególnych części obrazu testowego jest następujące:
−
tło obrazu jest czarne, a więc ustalone na poziomie wygaszania, równomierność świecenia
można ocenić przez obserwację tła obrazu,
−
całe tło obramowano białymi i czarnymi prostokątami, wyznaczając wymiary obrazu,
−
biała krata służy do oceny ostrości obrazu, zbieżności oraz stopnia zniekształceń
geometrycznych,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
98
−
okrąg jest położony w centralnej części obrazu – jego zniekształcenia wskazują na
zniekształcenia geometryczne obrazu,
−
wnętrze koła zawiera szereg testów, rozdzielonych liniami kraty, a są to:
−
linia 2 – biały wierzchołek o amplitudzie 100%,
−
linia 3 – czarny prostokąt o poziomie wygaszania (0%),
−
linia 4 – test na stwierdzenie zniekształceń typu fazowego w sygnale wizyjnym,
−
linia 5 – pole złożone z czarnych i szarych prostokątów o poziomach 0 i 75%, pozwala
na ocenę sygnału luminancji za pomocą oscyloskopu,
−
linia 6 i 7 – założony z sześciu pól kolorowych o następujących barwach (od lewej):
żółty, turkusowy, zielony, purpurowy, czerwony i niebieski – test ten służy do oceny
jakości odtwarzania barw oraz oceny pracy toru chrominancji i wzmacniaczy
wizyjnych,
−
linia 9 i 10 – pięć grup pasów pionowych o gęstościach odpowiadających
częstotliwościom: 0,8; 1,8; 2,8; 3,8 i 4,8 MHz, służą do oceny rozdzielczości
i szerokości pasma przenoszonych częstotliwości przez odbiornik; zacieranie się granic
w strukturze prążków kontrolnej grypy określa zakres częstotliwości odtwarzanych
przez tor luminancji,
−
linia 11 – pasy gradacji o różnych stopniach luminancji, umożliwiające ocenę kontrastu
obrazu; służą do balansu bieli,
−
linia 12 – tak jak linia 3,
−
linia 13 i 14 – pas złożony z dwóch powierzchni żółtych, rozdzielonych pasem
czerwieni; jest to sygnał pomocniczy do oceny przesunięć fazowych między sygnałami
różnicowymi w systemie PAL
Pomiary parametrów urządzeń wizyjnych
Pomiary charakterystyk urządzeń wizyjnych najwygodniej jest wykonywać korzystając
z odpowiednich sygnałów pomiarowych – impulsów o różnym czasie trwania i częstotliwości
powtarzania, sygnałów sinusoidalnych, sygnałów wobulowanych itp., dobranych odpowiednio
do rodzaju urządzenia, jakie ma być mierzone. Dla zapewnienia właściwych warunków pracy
mierzonego urządzenia sygnał pomiarowy powinien mieć postać sygnału wizyjnego.
Do obserwacji i kontroli sygnału pomiarowego, który przeszedł przez badane urządzenie
i jest obarczony zniekształceniami powstałymi w jego obwodach, potrzebny jest oscyloskop
pomiarowy o paśmie przenoszenia co najmniej 10 MHz i kalibrowanej podstawie czasu.
Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej toru wizji sygnałem grup
częstotliwości
Do pomiaru charakterystyki amplitudowej można stosować sygnał grup częstotliwości
(CCIR-18) przedstawiony na rys. 86. Sygnał ten składa się z kilku grup sygnałów sinusoidalnych
o określonych częstotliwościach, a jako sygnał odniesienia służy impuls bieli umieszczony na
początku sygnału. Pomiary wykonujemy w obwodzie zestawionym jak na rys. 84, odczytując
z ekranu oscyloskopu amplitudy poszczególnych grup częstotliwości (rys. 85). Na podstawie
odczytanych wartości amplitudy można wyznaczyć wzmocnienie przy każdej częstotliwości
w stosunku do impulsu bieli.
Rys.84. Schemat pomiarowy do badania toru wizji odbiornika telewizyjnego [źródło: opracowanie własne]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
99
Rys.85. Sygnał grup częstotliwości CCIR-18 [45 ,str. 2-16]
Rys.86. Sygnał grup częstotliwości: a) sygnał na wejściu urządzenia, b) sygnał na wyjściu urządzenia w wypadku
wystąpienia zniekształceń amplitudowych [42, str. 13]
Pomiar zniekształceń nieliniowych luminancji sygnałem schodkowym „5 step”
Oceny zniekształceń za pomocą sygnału schodkowego (rys. 87) można dokonać przez
pomiar wysokości schodków i wtedy miarą zniekształceń jest stosunek najmniejszej wysokości
schodka do największej. Aby ułatwić pomiar i zmniejszyć błędy wynikające z nieliniowości
wzmacniacza Y oscyloskopu, można sygnał schodkowy zróżniczkować (rys. 88) przed
podaniem go na oscyloskop.
Rys.87. Sygnał schodkowy „5 step” [45, str. 2-11]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
100
Za pomocą tej metody, stosując odpowiedni układ różniczkujący, można zmierzyć
zniekształcenia rzędu dziesiętnych części procenta, zależnie od użytego oscyloskopu.
Wartość zniekształceń oblicza się ze wzoru:
%
100
⋅
−
=
A
B
A
h
gdzie: A – amplituda największego impulsu szpilkowego, B – amplituda najmniejszego impulsu
szpilkowego.
Rys.88. Zasada pomiaru zniekształceń nieliniowych za pomocą sygnału schodkowego: a) sygnał na wejściu, b)
sygnał na wyjściu układu, c) sygnał impulsów szpilkowych na wyjściu układu różniczkującego [43, str. 16]
Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji
Różnica wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji określona jest jako względna
różnica wzmocnienia toru wizyjnego mierzona dla częstotliwości 4,43MHz i średnich
częstotliwości pasma sygnału luminancji (100 – 500 kHz). Jeśli amplituda sygnału chrominancji
jest większa od amplitudy sygnału luminancji, różnica wzmocnienia jest dodatnia.
Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji można przeprowadzić za
pomocą sygnału linii 17 – „CCIR 17” (rys. 89), wykorzystując impuls bieli B2 (12 – 22 μs) oraz
sygnał F – „Sin20T” (26 – 40 μs).
Różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji określa się wzorem:
%
100
2
2
⋅
−
=
B
F
B
A
A
A
p
gdzie: A
B2
– amplituda impulsu B2, A
F
– amplituda impulsu F.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
101
Rys.89. Sygnał CCIR-17 [45, str. 2-15]
Pomiary i regulacja magnetowidów
Pomiarów w torze sygnałowym magnetowidu można dokonać przy pomocy taśmy,
z zapisanymi na niej sygnałami testowymi. Najczęściej stosuje się:
1. Test koła lub kratownicy – do sprawdzania ogólnej linearności obwodów, geometrii obrazu
i działania układów serwomechanizmów.
2. Pionowe pasy kontrastu o stopniach szarości od bieli do czerni – do sprawdzania linearności
toru wizyjnego.
3. Test pasma częstotliwości z grupami sinusoid o częstotliwościach, np.: 0,8; 1,8; 2,8; 3,8; 4,8
MHz – do oceny rozdzielczości magnetowidu.
4. Obraz złożony z pionowych pasów kontrastu, wg p. 2, na które jest nałożony test pasm
częstotliwości (CCIR-18)
5. Test poziomych pasów. Obraz testowy składa się z poziomego pasa bieli (100% sygnału Y)
u góry obrazu. Poniżej występują trzy poziome pasy z sygnałami o częstotliwości: 2,8; 3,0; 3,2
MHz do wizualnej oceny charakterystyki częstotliwościowej zapis/odczyt. Pas u dołu obrazu
odpowiada sygnałowi podnośnej chrominancji, zmodulowanej sygnałem różnicowym R–Y
o nasyceniu malejącym skokowo (np. 8 stopni) od 100% do 0. Poziom bieli stanowi poziom
odniesienia, a schodki nasycenia chrominancji dają wskazania odnośnie działania i linearności
toru chrominancji.
6. Test kolorowych pasów. Służy on do oceny toru chrominancji magnetowidu i do regulacji
stosunku sygnału chrominancji do sygnału luminancji tak, aby współczynnik intermodulacji tych
sygnałów miał minimalną wartość. W normalnych warunkach występuje to gdy stosunek napięć
mierzonych na głowicach wizyjnych wynosi 1:10, przy nasyceniu 75%.
7. Biały obraz na całym ekranie – sygnał bieli do sprawdzenia i regulacji prądu zapisywanego
sygnału FM/YXS.
8. Kolorowy: czerwony, zielony i niebieski oraz żółty, niebiesko-zielony i purpurowy obraz na
całym ekranie. Sygnały te służą do określenia stopnia ograniczania nasycenia kolorów i do
wykrywania zdudnień z podnośną chrominancji, interferencji między podnośną chrominancji
i częstotliwością różnicową fonii, prześwitów między ścieżkami wizyjnymi i do wyregulowania
natężenia prądu zapisywanego sygnału chrominancji na wartość optymalną.
9. Test fonii. Zapis fonii do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych toru fonicznego składa
się z sygnałów sinusoidalnych o określonych poziomach, czasie trwania i kolejności (np.: 1000
Hzpoziom 0 dB czas: 3 min).
10. Do pomiaru nierównomierności przesuwu taśmy stosuje się zapis sygnału o częstotliwości
3150 Hz ± 2 Hz.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
102
Zasady serwisu urządzeń wideo
We współczesnych odbiornikach TV istnieje możliwość przeprowadzania szeregu regulacji
w tzw. trybie serwisowym, który nie jest dostępny dla użytkownika, gdyż jest uruchamiany
przez pracownika serwisu tylko po wprowadzeniu specjalnego kodu wejściowego za pomocą
pilota zdalnego sterowania. Tryb serwisowy przypomina łudząco standardowe menu
użytkownika
i umożliwia dokonywanie następujących regulacji:
−
geometrii obrazu (na wprowadzonym teście kraty z generatora pomiarowego), a w niej:
centrowanie (H-center), ustawianie szerokości (H-size), ustawianie wysokości (V-size),
centrowanie w pionie (V-center), regulację zniekształceń poduszkowych (PIN-AMP),
regulację w narożnikach (PIN-COR), regulację liniowości w pionie (V-LINEARITY) oraz
inne,
w zależności od konkretnego modelu odbiornika;
−
balansu bieli (na wprowadzonym teście pasów RGB z generatora pomiarowego), a w niej:
R-drive, G-drive, B-drive, R CUT OFF, G CUT OFF;
−
automatycznej regulacji wzmocnienia (ARW);
−
wyboru standardu fonii (BG/DK/L);
−
wyboru języka, w którym ma być wyświetlany teletekst;
−
innych regulacji specyficznych dla poszczególnych modeli danej firmy.
Po zakończeniu regulacji w trybie serwisowym, wprowadzone dane zostają zapisane
w pamięci odbiornika. Regulacje wykonuje się wówczas, gdy na skutek awarii pamięci dane
uległy całkowitemu lub częściowemu skasowaniu lub, co też się może zdarzyć, zostały na etapie
produkcyjnym wprowadzone w sposób odbiegający od optymalnego i wymagają korekty
(dotyczyć to może zwłaszcza geometrii obrazu). Odbiorniki telewizyjne z odświeżaniem 100 Hz
oraz niektóre typy odbiorników 50 Hz o podwyższonym standardzie są wyposażane w dekodery
PRO-LOGIC, PIP, PAP i w nich funkcje w menu serwisowym są bardzo rozbudowane (liczba
zmian, które można wprowadzać, może przekraczać nawet tysiąc). Należy przy tym pamiętać, że
geometria i balans bieli powinny być ustawiane indywidualnie dla każdego egzemplarza
odbiornika. Jest to uwarunkowane rozrzutem parametrów kineskopów i z tego względu po jego
ewentualnej wymianie należy bezwzględnie przeprowadzić regulację odbiornika w trybie
serwisowym. Inne nastawy są z reguły zbieżne w obrębie tego samego modelu odbiornika
i wówczas wystarczy przepisać dane z innego odbiornika. W związku z tym często
przeprowadza się regulację bądź naprawę odbiornika bez jego demontażu, co wydatnie
przyspiesza serwis techniczny.
Konstrukcja mechanicznych części wideokamery łub magnetowidu jest dość złożona
i stosunkowo łatwo do ich wnętrza może przeniknąć kurz i brud oraz drobne pyłki z płótna, nici,
papierosów, piasku, pyłów z sierści zwierząt, z piór ptaków, pyłów kwiatowych oraz wilgoci.
Szkodliwe jest również gromadzenie się osadów tlenkowych nanoszonych z taśmy na głowicę
i elementy toru przesuwu taśmy. Mieszanina takich zanieczyszczeń odkłada się na elementach
konstrukcyjnych w postaci brunatnej warstwy izolacyjnej lub nalotów. Utrudnia to kontakt
taśmy z głowicami i rolkami prowadzącymi, a tym samym powoduje zakłócenia w prowadzeniu
taśmy.
Nie należy czekać z czyszczeniem wideokamery lub magnetowidu do momentu, aż zacznie
zanikać obraz lub zaczną występować jakieś zakłócenia w jego rejestracji lub odtwarzaniu.
Dbałość o czystość sprzętu powinno być nawykiem użytkownika urządzeń wideo,
a oczyszczenie głowic na bębnie i toru taśmy magnetowidowej powinno się wykonać co
najmniej dwa razy w roku – w zależności od intensywności eksploatacji.
Istnieją nieskomplikowane metody mokrego czyszczenia toru taśmy:
−
przy użyciu odpowiedniej kasety czyszczącej z dodatkowym nawilżaczem – kaseta
czyszcząca w dość prosty sposób pozwala oczyścić wszystkie miejsca, na których gromadzą
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
103
się osady, tzn. głowice, bęben, rolki, prowadnice, napędy i układy napinające taśmę. Taśmy
czyszczące na mokro są w zasadzie nieszkodliwe jeśli chodzi o problem ścieralności głowic.
Główny problem z użyciem tych taśm polega na tym, że po wykonaniu czyszczenia sporo
wilgoci pozostaje na torze prowadzenia taśmy. Jeśli zbyt szybko zostanie włożona normalna
taśma, efekt wydawałoby się prostej operacji czyszczenia będzie przykry. Taśma przyklei się
do wirującego wilgotnego bębna i zostanie na nim owinięta (nie jest wykluczone, że oprócz
zniszczonej taśmy trzeba będzie wymienić inne elementy).
−
przy użyciu tamponu i roztworu czyszczącego – w zależności od budowy kamery lub
magnetowidu, przed rozpoczęciem czyszczenia należy zapewnić dostęp do elementów
czyszczących (poprzez zdjęcie pokrywy obudowy / kasety). Tampon należy lekko zwilżyć
specjalnym środkiem do czyszczenia głowic i przyłożyć do głowicy. Następnie powoli
obrócić głowicę, równocześnie lekko dociskając do niej wilgotny tampon. Jeśli głowica jest
bardzo brudna, należy wymienić tampon na nowy. Po wyczyszczeniu głowicy należy
wyczyścić wszystkie części, do których dotyka taśma (prowadnic, rolki, itp.).
Do kamer DV należy stosować suchą taśmę czyszczącą, na której powierzchni znajduje się
warstwa zbierająca zanieczyszczenia. Efekt czyszczący uzyskuje się poprzez zastosowanie
wysoce ściernej taśmy zdrapującej zabrudzenie z głowic. Należy używać tej taśmy zgodnie
z instrukcją i może być ona używana tylko w razie konieczności (im rzadziej tym lepiej), nigdy
profilaktycznie. Każda dobra kaseta czyszcząca, czy to na mokro czy na sucho, pracuje tylko ”do
przodu” tzn. nie ma możliwości cofania. Jeśli kaseta czyszcząca ma możliwość wielokrotnego
przebiegu, to za drugim przebiegiem będzie to już z całą pewnością kaseta „czyszcząco-
brudząca”.
4.8.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia:
1. Ocenę jakich parametrów OTVC umożliwia obraz kontrolny?
2. Jakie jest znaczenie poszczególnych składowych kontrolnego obrazu telewizyjnego?
3. W jaki sposób wyznaczamy charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową toru
wizyjnego OTV?
4. W jaki sposób dokonujemy pomiaru zniekształceń nieliniowych sygnału luminancji?
5. W jaki sposób wyznaczamy różnicę wzmocnienia torów luminancji i chrominancji?
6. Jakie pomiary najczęściej wykonuje się w torze sygnałowym magnetowidu?
7. Jakich regulacji można dokonać w trybie serwisowym w odbiorniku telewizyjnym?
8. W jaki sposób dokonujemy czyszczenia toru taśmy w kamerze?
4.8.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Obserwacja obrazu testowego na ekranie odbiornika telewizyjnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ generatora obrazu testowego z odbiornikiem telewizyjnym,
5) określić subiektywnie parametry wyświetlanego obrazu.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
104
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator obrazu testowego,
−
odbiornik telewizyjny,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 2
Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej sygnałem grup częstotliwości
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem, zachować szczególną ostrożność przy
łączeniu układu i pomiarach,
5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową toru wizyjnego odbiornika
telewizyjnego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator obrazu testowego,
−
odbiornik telewizyjny,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 3
Pomiar zniekształceń nieliniowych luminancji sygnałem schodkowym „5 step”
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem, zachować szczególną ostrożność przy
łączeniu układu i pomiarach,
5) wyznaczyć wartość zniekształceń nieliniowych luminancji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator obrazu testowego,
−
odbiornik telewizyjny,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
układ różniczkujący (opcjonalnie),
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
Ćwiczenie 4
Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji
Sposób wykonania ćwiczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
105
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3) zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4) połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem, zachować szczególną ostrożność przy
łączeniu układu i pomiarach,
5) wyznaczyć różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
−
generator obrazu testowego,
−
odbiornik telewizyjny,
−
oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,
−
przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.
4.8.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1)
określić znaczenie poszczególnych składowych obrazu
kontrolnego?
¨
¨
2)
ocenić subiektywnie parametry odbiornika telewizyjnego na
podstawie obrazu kontrolnego?
¨
¨
3)
wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową
toru wizyjnego OTVC?
¨
¨
4)
wyznaczyć różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji
i chrominancji?
¨
¨
5)
dokonać pomiaru zniekształceń nieliniowych w torze
luminancji?
¨
¨
6)
dokonać konserwacji urządzeń wideo?
¨
¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
106
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 pytań, w tym:
−
12 pytań z poziomu podstawowego (I część),
−
8 pytań z poziomu rozszerzonego (II część).
Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi. Tylko jedna jest prawdziwa.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zaznaczyć odpowiedź prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie tego
zadania na później i wróć do niego, kiedy zostanie Ci wolny czas.
8. Za rozwiązanie testu możesz otrzymać następujące oceny szkolne:
−
dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego,
−
dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 12 zadań z poziomu podstawowego,
−
dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego,
−
bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 6 z poziomu
ponadpodstawowego,
9. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.
Powodzenia!
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
107
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
I część
1. Bezprzewodowe przenoszenie energii na duże odległości możliwe jest przy pomocy:
a) fali elektrycznej,
b) fali elektromagnetycznej,
c) mikrofali,
d) fali magnetycznej.
2. W celu odzyskania informacji użytkowej w końcowej fazie przekazu radiowego należy
odebrany sygnał wielkiej częstotliwości tak przetworzyć, aby sygnałowi użytecznemu
przywrócić pełne naturalne pasmo zwane widmem częstotliwości. Proces ten nazywa się:
a) demodulacją,
b) modulacją,
c) zakłóceniem,
d) kodowaniem.
3. Sygnał chrominancji:
a) zawiera informację o kolorach nadawanego obrazu,
b) zawiera informację o jaskrawości elementarnych pikseli położonych wzdłuż linii obrazu,
c) to inaczej sygnał luminancji,
d) powoduje wygaszenie strumieni elektronów w przetwornikach syntetyzujących.
4. Zespół obiektów i zawartych w nich urządzeń telewizyjnych i radiowych, które łącznie
z personelem programowym, technicznym i administracyjnym realizuje produkcję różnych form
programów telewizyjnych to:
a) antena nadawcza,
b) odbiornik telewizyjny,
c) ośrodek wczasowy,
d) ośrodek telewizyjny.
5. Obowiązujący w Polsce standard telewizyjny ma oznaczenie:
a) D/K,
b) B/G,
c) D/G,
d) G/K.
6. Mikser wizji
a) umożliwia tylko przełączanie różnych ścieżek dźwiękowych,
b) umożliwia tylko przełączanie obrazów z różnych kamer,
c) umożliwia tylko nakładanie się obrazów z poszczególnych źródeł sygnału wizji,
d) umożliwia przełączanie lub nakładanie się obrazów uzyskiwanych z poszczególnych źródeł
sygnału wizji.
7. Wytworzenie i regulacja sygnałów RGB, które następnie są podawane do wzmacniaczy
wizyjnych i po wzmocnieniu sterują katodami kineskopu, realizowane jest dzięki:
a) dekoderowi luminancji,
b) dekoderowi chrominancji,
c) procesorom wizyjnym,
d) układowi zasilania.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
108
8. Zadaniem dekodera chrominancji jest:
a) wyselekcjonowanie sygnału telewizyjnego właściwego kanału, wzmocnienie go
i przetworzenie na sygnał o częstotliwości pośredniej,
b) wzmocnienie sygnału odebranego przez antenę, a także tłumienie niepożądanych
sygnałów,
c) wydzielenie sygnału koloru z całkowitego sygnału wizyjnego i detekcja sygnałów
różnicowych.
d) zapewnienie wzmocnienia sygnału p.cz. do poziomu niezbędnego do sprawnej detekcji, ale
także uformowanie prawidłowej charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej,
9. Zależność przestrzennej orientacji kryształów wewnątrz specjalnej cieczy od wytwarzanego
pola elektrycznego wykorzystywana jest przy produkcji ekranów:
a) kineskopowych,
b) CRT (Cathode-Ray Tube),
c) LCD (Lyquid Crystal Display),
d) PDP (Plasma Display Panel).
10. Układ zbudowany z wielu elementów światłoczułych, z których każdy, dzięki zastosowaniu
filtrów barwnych, odczytuje natężenie światła o określonej barwie w danym punkcie matrycy to:
a) dioda elektroluminescencyjna,
b) tyrystor,
c) przetwornik CCD (ang. Charge Coupled Device),
d) fotorezystor.
11. Dostarczenie napięć stałych do zasilania obwodów odbiornika telewizyjnego oraz
zapewnienie odpowiedniej separacji od sieci energetycznej, realizowane jest za pomocą:
a) generatora sinusoidalnego,
b) przetwornicy impulsowej,
c) generatora kwarcowego,
d) przetwornika A/C.
12. Sygnał chrominancji w systemie PAL tworzy się przez:
a) kwadraturową modulację amplitudy podnośnej sygnałami różnicowymi, ze zmianą fazy
podnośnej co linię,
b) kwadraturową modulację amplitudy podnośnej sygnałami różnicowymi, ze stałą fazą
podnośnej w każdej linii,
c) modulację częstotliwości niezależnych podnośnych sygnałami różnicowymi,
d) modulację częstotliwości podnośnej naprzemiennie jednym z sygnałów różnicowych.
II część
13. Wskaż stwierdzenie odnoszące się do systemu telewizji kolorowej NTSC:
a) z podstawowych sygnałów wizyjnych R, G, B tworzy się trzy sygnały: sygnał luminancji
Y, sygnał różnicowy koloru Q i sygnał różnicowy koloru I,
b) kolorowy całkowity sygnał wizyjny CYXS składa się z sygnału luminancji Y i sygnału
chrominancji C; pasmo częstotliwości sygnału chrominancji znajduje się w obszarze
pasma sygnału luminancji,
c) z podstawowych sygnałów wizyjnych RGB tworzy się w macierzy kodującej sygnał
luminancji Y i dwa sygnały różnicowe koloru U i V,
d) kolorowy całkowity sygnał wizyjny składa się tylko z trzech podstawowych sygnałów
RGB.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
109
14. Format DVD w porównaniu z formatem Blu-ray:
a) posiada laser o mniejszej długości fali,
b) posiada laser o większej długości fali,
c) pozwala zapisać większą ilość danych na nośniku jednowarstwowym o średnicy 12 cm,
d) pozwala zapisać większą ilość danych na nośniku jednowarstwowym o średnicy 8 cm.
15. Monitor wizyjny różni się od „tradycyjnego” odbiornika telewizyjnego tym, że:
a) nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości oraz układów toru fonii,
b) oprócz obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości posiada obwody toru fonii,
c) oprócz obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości nie posiada obwodów toru fonii,
d) nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości, ale posiada obwody toru fonii.
16. W przypadku kamer DV do czyszczenia toru taśmy należy:
a) stosować kasetę czyszczącą z dodatkowym nawilżaczem,
b) stosować suchą taśmę czyszczącą, na której powierzchni znajduje się warstwa zbierająca
zanieczyszczenia,
c) stosować waciki i roztwór czyszczący,
d) stosować najpierw suchą taśmę czyszczącą a następnie kasetę czyszczącą z dodatkowym
nawilżaczem.
17. Dobierz właściwy sygnał do pomiaru charakterystyki amplitudowo-fazowej toru wizyjnego
OTVC:
a) 5 step,
b) CCIR-17,
c) CCIR-18,
d) pasów kolorowych.
18. Tryb serwisowy odbiornika telewizyjnego umożliwia:
a) tylko regulację głośności,
b) tylko regulację kontrastu,
c) m.in. regulację geometrii obrazu,
d) m.in. wymianę kineskopu.
19. System VHS w porównaniu z systemem DV:
a) umożliwia cyfrowy zapis sygnału wizji i fonii, natomiast DV – analogowy zapis sygnału
wizji i fonii,
b) umożliwia analogowy zapis sygnału wizji i fonii, natomiast DV – cyfrowy zapis sygnału
wizji i fonii,
c) VHS wykorzystuje taśmy magnetyczne do rejestracji sygnałów, zaś DV płyty DVD,
d) VHS wykorzystuje płyty DVD do rejestracji sygnałów, zaś DV taśmy magnetyczne,
20. Układ pomiarowy do badania zniekształceń nieliniowych luminancji OTVC powinien m.in.
zawierać:
a) mostek Wiena,
b) wzmacniacz różnicowy,
c) przemiennik kanałowy,
d) generator obrazu testowego z sygnałem 5 step.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
110
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ……………………………………………………..
Przetwarzanie i rejestrowanie sygnału wideo analogowego i cyfrowego
Zakreśl poprawną odpowiedź.
Numer
pytania
Odpowiedź
Punktacja
1.
a
b
c
d
2.
a
b
c
d
3.
a
b
c
d
4.
a
b
c
d
5.
a
b
c
d
6.
a
b
c
d
7.
a
b
c
d
8.
a
b
c
d
9.
a
b
c
d
10.
a
b
c
d
11.
a
b
c
d
12.
a
b
c
d
13.
a
b
c
d
14.
a
b
c
d
15.
a
b
c
d
16.
a
b
c
d
17.
a
b
c
d
18.
a
b
c
d
19.
a
b
c
d
20.
a
b
c
d
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
111
6. LITERATURA
1.Orzechowski J.: Podstawy techniki telewizyjnej. WSiP, Warszawa 1999
2.Orzechowski J.: Urządzenia wizyjne. WSiP, Warszawa 2002
3.Pieniak J.: Anteny telewizyjne i radiowe. WKŁ, Warszawa 2001
4.Limann O., Pelka H.: Telewizja. WKŁ, Warszawa 1993
5.Morawski J.: Urządzenia telewizyjne. WSiP, Warszawa 1988
6.Urbański B.: Magnetowid w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1995
7.Urbański B.: Odbiorniki telewizyjne PAL. WKŁ, Warszawa 1998
8.Urbański B.: Rejestracja sygnałów wizyjnych. WKŁ, Warszawa 1982
9.Klimasara W.: Wybieram magnetowid i wideokamerę. WSiP, Warszawa 1994
10.Ibrahim K. F.: Odbiorniki telewizyjne, WNT, Warszawa 1994
11.Wielich G.: Nowoczesny odbiornik telewizji kolorowej. Wyd. W. Haligowski, Gdańsk 2004
12.Witkowski L.: Telewizory – naprawa odbiorników telewizyjnych. WKŁ, Warszawa 1986
13.Jeliaszkiewicz S.: Naprawa i strojenie odbiorników telewizji kolorowej. WKŁ, Warszawa
1986
14.Masewicz T.: Telewizja dla praktyków. WKŁ, Warszawa 1982
15.Rutkowski J.: Wideotechnika. WNT, Warszawa 1992
16.Karwowska-Lamparska A.: Telewizyjne systemy cyfrowe. WKŁ, Warszawa 1993
17.Flynn D.: Tworzenie cyfrowego wideo. Helion, Gliwice 2002
18.Samuła J.: Sygnały wizyjne (1). Radioelektronik nr 7/2000
19.Samuła J.: Sygnały wizyjne (2). Radioelektronik nr 8/2000
20.Buchowicz A.: Kompresja – klucz do telewizji XXI wieku (1). SAT-Audio-Video nr 12/96
21.Buchowicz A.: Kompresja źródłem TV XXI wieku (2). SAT-Audio-Video nr 1/97
22.Buchowicz A.: Kompresja sygnału wizyjnego w standardzie MPEG–2 (3). SAT-Audio-Video
nr 2/97
23.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (1). Radioelektronik nr 7/97
24.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (2). Radioelektronik nr 8/97
25.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (3). Radioelektronik nr 9/97
26.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (4). Radioelektronik nr 10/97
27.Audio-HiFi-Video nr 4/1989 str. 5 – 10
28.Przegląd Techniki. Radio i Telewizja. Zeszyt 94.
29.Elektronika Praktyczna nr 1/98 str. 19 – 23
30.Pełka R.: Format Digital Video (1). SAT-Audio-Video nr 3/2000
31.Pełka R.: Format Digital Video (2). SAT-Audio-Video nr 4/2000
32.Pełka R.: Format Digital Video (3). SAT-Audio-Video nr 5/2000
33.Pełka R.: Format Digital Video (4). SAT-Audio-Video nr 6/2000
34.Pełka R.: Format Digital Video (5). SAT-Audio-Video nr 7-8/2000
35.Pełka R.: Format zapisu DVD i rodzaje płyt. SAT-Audio-Video nr 5/99
36.Pełka R.: Odczyt płyt DVD i przetwarzanie sygnałów. SAT-Audio-Video nr 6/99
37.Pełka R.: Układ sterowania i system ogniskowania. SAT-Audio-Video nr 7-8/99
38.Pełka R.: Układ śledzenia ścieżek. SAT-Audio-Video nr 9/99
39.Pełka R.: Układ regulacji ogniskowania. Sygnał audio. SAT-Audio-Video nr 10/99
40.Justat J.: Projektory – mniejsze, lżejsze i jaśniejsze (1). Radioelektronik nr 5/2001
41.Justat J.: Projektory – mniejsze, lżejsze i jaśniejsze (2). Radioelektronik nr 6/2001
42.Zimiński B.: Charakterystyka częstotliwościowa. Radioelektronik nr 1/87
43.Zimiński B.: Pomiary zniekształceń nieliniowych w urządzeniach wizyjnych. Radioelektronik
nr 2/87
44.Instrukcja obsługi miksera Panasonic WJ-AVE55
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
112
45.Instrukcja obsługi generatora sygnałowego PAL Tektronix TSG111
46.http://oceanic.wsisiz.edu.pl/~waskowie/telewizja_cyfrowa.htm
47.http://www.dipol.com.pl
48.http://www.aval.com.pl/porady.php
49.http://www.satacademy.eu
50.http://www.satkurier.pl
51.http://www.swiatobrazu.pl
52.http://ww2.tvp.pl/3159,148533,1.view
53.http://pl.wikipedia.org
54.http://www.panasonic.pl
55.http://www.sony.pl
56.http://www.betamax.republika.pl/
57.http://www.chip.pl/archiwum/sub/article_9937.html