[Править]Начало регулярного вещания

На Берлинской олимпиаде 1936 годаиспользовалась телевизионная камера «Olympia-Kanone» с электронной разверткой на 180 строк

Первая телевизионная станция WCFL, основанная на механической развёртке^[11], вышла в эфир в Чикаго 12 июня 1928 года. Её создателем был Улисс Санабриа^[12](англ. Ulises Armand Sanabria), который впервые использовал для передачи изображения и звука один диапазон радиоволн, начав 19 мая 1929 годатрансляцию звукового сопровождения радиостанцией WIBO, а видеосигнала — станцией WCFL.

В СССР с 1931 года существовал стандарт механического телевидения с разложением на 30 строк и частотой кадров 12,5 к/сек. Первоначально передача звука не предусматривалась. Сначала при помощи системы велись экспериментальные передачи кинофильмов и событийные трансляции, а с 15 ноября 1934 года началось регулярное вещание по 1 часу 12 раз в месяц^[13]. Среди радиолюбителей получило широкое распространение конструирование самодельных механических телевизоров, поскольку используемые тогдарадиодиапазоны позволяли принимать телепередачи на больших расстояниях^[9]. В1937 году в Лениграде была издана брошюра «Самодельный телевизор»^[14].

Начать регулярное вещание электронного телевидения в США помешала Великая депрессия, совпавшая по времени с появлением пригодных для этого систем. Регулярное электронное вещание впервые было начато в нацистской Германии в 1934 году с развёрткой на 180 строк^[15]. Берлинская Олимпиада 1936 года стала первой, с которой велась прямая телетрансляция. При этом использовались как электронные телевизионные камеры, так и специальная кинотелевизионная система с промежуточной киноплёнкой, позволявшая оперативно осуществлять замедленные повторы наиболее интересных моментов^[16]. В этом же году в Великобритании началось регулярное электронное вещание по системе, считавшейся тогда телевидением высокой чёткости: с развёрткой на 405 строк, а в СССР в Москве и Ленинграде открылись телецентры, осуществлявшие экспериментальные передачи по электронной технологии. Причем, Ленинградский со стандартом разложения на 240 строк^[17][18], использовал отечественное оборудование в отличие от московского^[19] со стандартом в 343 строки, основанного на оборудовании RCA^[20].

Регулярное электронное телевещание в СССР было впервые начато ленинградским телецентром 1 сентября 1938 года^[21]. Для приёма этих программ в опытных мастерских ВНИИТ было изготовлено 20 экземпляров телевизора «ВРК» (Всесоюзный радиокомитет) с экраном 13×17,5 сантиметров^[9]. Часть из них использовалась в качестве мониторов на телецентре, а остальные для коллективного просмотра во дворцах культуры и клубах заводов^[21]. Передачи проводились дважды в неделю.

В Москве регулярное электронное вещание началось 10 марта 1939 года^[17]. В этот день московский телецентр на Шаболовкепри помощи передатчика мощностью 17 кВт, установленного на Шуховской башне, передал в эфир документальный фильм об открытии XVIII съезда ВКП(б)^[21]. В дальнейшем передачи велись 4 раза в неделю по 2 часа. Весной 1939 года в Москве передачи принимали более 100 телевизоров «ТК-1» с экраном 14×18 сантиметров, выпускаемых по документации RCA^[9]. Так же, как и «ВРК» в Ленинграде, эти телевизоры использовались для коллективных просмотров. Первый массовый электронный телевизор «КВН-49», рассчитанный на современный стандарт разложения в 625 строк, появился в СССР в 1949 году^[22].

В 1950 году создан первый пульт дистанционного управления. Он подключался к телевизору длинным проводом. Далее были попытки использовать ультразвук, лучи видимого света, но в итоге остановились на инфракрасном излучении^[23].

18 декабря 1953 года в США было начато первое в мире цветное телевещание в системе NTSC.

. 13Наземное телевизионное вещание. Радиорелейные линии.

Наземное телевизионное вещание согласно ГОСТ 7845-92 осуществляется с использованием ультравысоких частот в диапазоне метровых (МВ – 48,5230 МГц) и дециметровых волн (ДМВ – 470790 МГц). В диапазоне “МВ” ТВ радиоволны размещены соответственно:

 I   поддиапазон 48,5 – 6 МГц     (радиоканалы 1 и 2);

II  поддиапазон    76 – 100 МГц (радиоканалы 3 – 5);

III поддиапазон  174 – 230 МГц (радиоканалы 6 – 12);

IV поддиапазон  470 – 582 МГц (радиоканалы 21 – 34);

V  поддиапазон   582 – 790 МГц (радиоканалы 35 – 60).

 

Нижняя граница частотного диапазона обусловлена технической эффективностью передачи и приема видеосигнала с максимальной частотой спектра 6 МГц, для чего необходимо, чтобы несущая радиосигнала в несколько раз превышала эту частоту. Верхняя граница диапазона ограничена длинами волн, на которых начинают сказываться значительное поглощение излучения в атмосфере и влияние ее неоднородностей.

Радионесущая изображения в указанных диапазонах амплитудно модулируется полным цветовым телевизионным сигналом с частичным подавлением нижней боковой полосы спектра, а радионесущая звукового сопровождения частотно модулируется аудиосигналом с девиацией  50 кГц, позволяя обеспечить максимальную помехозащиту для звукового сигнала высокого качества (30 – 1500 Гц).

На рис 4.1, а представлена огибающая спектров радиосигналов изображения и звукового сопровождения. Наименьшая полоса частот радиоканала изображения составляет 7,625 МГц (ослабление составляющих – 1,25 и 6,375 МГц относительно несущей на 20 дБ), а радиоканала звукового сопровождения – 0,25 МГц; разнос несущих частот звука и изображения 6,5 МГц (несущая частота изображения f_н.и.меньше несущей частоты звукаf_н.зв.); номинальная ширина полосы частот радиоканала ТВ вещания 8 МГц; отношение мощностей несущих изображения и звука (5:110:1).

Применение различных видов модуляций радиосигналов ТВ вещания облегчает их разделение в телевизионных приемниках. Подавление нижней боковой полосы спектра радиосигнала изображения устраняет избыточность информации и дает возможность сохранить полосу частот, занимаемую ТВ каналом. Однако практически для уменьшения квадратурных искажений ТВ сигнала, возникающих в простом (линейном) амплитудном спектре приемника (характерном для начального периода вещания черно-белого телевидения) в стандарте вещания было предусмотрено оставить неподавленной небольшую часть спектра нижней боковой полосы шириной 0,75 МГц. В этом случае крупные детали, имеющие в спектре высокую энергетику гармоник, передаются без градационных (т.е. квадратурных) искажений в изображении, а искажения в мелких деталях глаз воспринимает некритично, так как имеет характеристику ФНЧ в области высоких пространственных частот. При этом для верного воспроизведения спектра видеосигнала АЧХ радиоканала изображения ТВ приемника должна соответствовать кривой рис. 4.1, б с кососимметричным склоном, так называемым склоном Найквиста. Согласно этой кривой уровень несущей частоты изображения должен ослабляться на 6 дБ (в 2 раза), а составляющая 0,75 МГц нижней боковой полосы – на 20 дБ (по сравнению с уровнем опорной частоты 1,5 МГц верхней боковой). В результате после детектирования радиосигнала изображения суммарное номинальное напряжение, образующееся на нагрузке детектора от симметричных частот, составляющих нижней и верхней боковых полос, на любой частоте спектра в пределах 0 – 6 МГц всегда будет равно единице (в относительных единицах), согласно кривой характеристики верности рис 4.1, в.

В связи с большой помехоустойчивостью звукового сопровождения, передаваемого методом широкополосной ЧМ и для уменьшения помехи от него в канале изображения мощность излучения несущей звука может быть уменьшена по сравнению с несущей изображения до 10 раз.

Радиореле́йная свя́зь (от англ.Relay— передавать, транслировать) — один из видов радиосвязи, образованной цепочкой приёмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц).

По назначению радиорелейные системы связи делятся на три категории, каждой из которых на территории России выделены свои диапазоны частот:

• местные линии связи от 0,39 ГГц до 40,5 ГГц

• внутризоновые линии от 1,85 ГГц до 15,35 ГГц

• магистральные линии от 3,4 ГГц до 11,7 ГГц

Данное деление связано с влиянием среды распространения на обеспечение надёжности радиорелейной связи. До частоты 12ГГц атмосферные явления оказывают слабое влияние на качество радиосвязи, на частотах выше 15ГГц это влияние становится заметным, а выше 40ГГц определяющим, кроме того, на частотах выше 40ГГц значительное влияние на качество связи оказывает затухание в атмосфере Земли.

Атмосферные потери, в основном, складываются из потерь в атомах кислорода и в молекулах воды. Практически полная непрозрачность атмосферы для радиоволн наблюдается на частоте 118.74 ГГц (резонансное поглощение в атомах кислорода), а на частотах больше 60 ГГц погонное затухание превышает 15 дБ/км. Ослабление в водяных парах атмосферы зависит от их концентрации и весьма велико во влажном теплом климате и доминирует на частотах ниже 45 ГГц.

Также отрицательно на радиосвязь влияют гидрометеоры, к которым относятся капли дождя, снег, град, туман и пр. Влияние гидрометеоров заметно уже при частотах больше 6 ГГц, а в неблагоприятных экологических условиях (при наличии в атмосферных осадках металлизированной пыли, смога, кислот или  щелочей) и на значительно более низких частотах.

Антенны соседних станций располагают в пределах прямой видимости (за исключением тропосферных станций). Для увеличения длины интервала между станциями антенны устанавливают как можно выше — на мачтах (башнях) высотой 10—100 м (радиус видимости — 40-50 км) и на высоких зданиях. Станции могут быть как стационарными, так и подвижными (на автомобилях).

Принципиальным отличием радиорелейной станции от иных радиостанций является дуплексный режим работы, то есть приём и передача происходят одновременно (на разных несущих частотах).

Протяженность наземной линии радиорелейной связи — до 10000 км, ёмкость — до нескольких тысяч каналов тональной частоты в аналоговых линиях связи, и до 622 мегабит в цифровых линиях связи. В общем случае, протяжённость и ёмкость (скорость передачи данных) находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга: как правило, чем больше расстояние, тем ниже скорость, и наоборот.

В Российской Федерации для вновь вводимых магистральных радиорелейных линий связи определены скорости передачи, равные 155 Мбит/с (поток STM-1 синхронной цифровой иерархии, SDH) или 140 Мбит/с (поток Е4 плезиохронной цифровой иерархии, PDH, передаваемый в составе сигнала STM-1).

Три последних диапазона - им соответствует средняя длина волны 14 мм, 7 мм и 3.5 мм - широко не используются, их можно пока назвать экспериментальными. В системах НТВ данных диапазонов возможно значительное уменьшение диаметров антенн. Так, если антенны НТВ-диапазона 10 -12 ГГц имеют характерные размеры 0.6-1.5 метра, то антенны диапазона 84 - 86 ГГц при том же значении коэффициента усиления будут иметь размер 10 -15 сантиметров. Кроме того, информационная емкость канала на частотах 40 - 50 ГГц и 84 - 86 ГГц выше, чем в других диапазонах.

Три первых - средняя длина волны 43 см, 12 см и 2.7 см - отданы коллективным спутниковым системам телеприема. Полоса частот L-диапазона наиболее предпочтительна с точки зрения распространения радиоволн, ибо потери, вызванные затуханием сигнала в атмосфере, в этом диапазоне минимальны. Однако в этом диапазоне волн в большинстве стран работают мощные наземные телевизионные передатчики, поэтому использование его становится довольно затруднительным.

Для спутников, предназначенных для непосредственного телевещания, выделен диапазон 11.7 - 12.5 ГГц (длина волны 2.6 - 2.4 см). Казалось бы, это огромное частотное пространство, в котором не мешая друг другу могли бы работать сто тысяч радиовещательных станций - в тысячу раз больше, чем на средних волнах. Но для передачи одной телепрограммы нужна частотная полоса гораздо большая, чем для радиостанции, а кроме того, спутниковое телевещание в отличие от наземного ведется, как было определено на Всемирной Административной Конференции, не в амплитудной, а в частотной модуляции. А она требует еще большей полосы частот. Вот и получается, что в выделенном трехсантиметровом диапазоне можно разместить даже не 150, как было бы при амплитудном способе модулирования, а всего 40 телевизионных каналов.

Как разделить эти 40 каналов, если в мире около 250 государств и многие из них имеют несколько своих национальных каналов? Естественно, разграничением зон обслуживения и, соответственно, зон покрытия. При этом мощности спутниковых ретрансляторов должны быть ограничены - идеальных антенн не существует и какая-то часть сигнала попадает и за пределы разрешенного района и может создавать там помехи приему сигналов других спутников. Есть и еще одно ограничение на мощность спутникового сигнала - оно накладывается источником энергии на спутнике связи, которым являются солнечные батареи, и получить от них можно несколько киловатт электроэнергии. На каждом спутнике работают несколько передатчиков (несколько стволов), и с учетом их реальных КПД мощность каждого ствола будет составлять 100 - 200 Вт, самое большее - 300 Вт. Причем эта мощность размазывается по очень большой территории, и каждому квадратному метру поверхности достанется всего пять стомиллиардных долей Ватта, или 50 пиковатт.

Есть два пути повышения чувствительности приемной спутниковой системы - увеличивать размеры антенны, чтобы она собирала больше приходящей со спутника энергии, либо увеличивать чувствительность самого приемника, поднимать коэффициент усиления. Первый путь для систем НТВ, естественно, неприемлем - ведь борьба идет именно за уменьшение приемных антенн. Что же касается большего усиления слабого сигнала, то главная сложность на этом пути - шумы. О природе шумов мы уже тоже писали на страницах нашего журнала, шумы могут быть природными - излучение космоса, Солнца и планет, тепловое излучение Земли, наведенными - от работы мощных электроприборов и электроустановок, и собственными - тепловые и флуктуационные шумы полупроводниковых элементов и кабелей. Смешавшись с сигналом, шумы уже неотделимы от него, они вместе усиливаются и сигнал на выходе получается "грязным". Если полезный сигнал слаб, то усилением его не спасешь, и здесь уже проблема сводится к созданию все более малошумящих электронных приборов.

Итак, теперь для приема телепрограмм со специально предназначенных для этого спутников достаточно небольшой приставки к телевизору, которая усиливает принятый сигнал до уровня, на который рассчитан телевизор; преобразует частоту принятого сигнала - 11.7 - 12.5 ГГц - в метровый и дециметровый диапазон волн, изменяя при этом частотную модуляцию на амплитудную. Антенны для индивидуального приема теперь достаточно диаметром всего 40-60 сантиметров.

Идея непосредственного телевещания, возникнув практически одновременно в США и Советском Союзе - двух космических супердержавах - в середине 70-х годов, нашла свое воплощение именно на Западе, и к концу 80-х - началу 90-х весь этот дикий Запад активно любовался своими триллерами и эротиками уже со многих и многих спутников, в то время как в Советском Союзе только немногие самодельщики-радиолюбители могли смотреть то же самое с тех же зарубежных спутников. Только в последние несколько лет стали разворачиваться отечественные спутниковые НТВ-проекты на старых, советских геостационарных спутниках и запускаться новые спутники, предназначенные для непосредственного телевизионного вещания.

Сейчас, видимо, система непосредственного телевещания перешла уже на экстенсивный этап своего развития - растет число спутников, увеличивается количество каналов, поднимается сервисный уровень приемной аппаратуры и качество транслируемых передач. В ближайшее время следует ожидать тотального перехода спутникового телевидения на цифровой способ передачи сигнала, ввода новых стандартов вещания на пути реализации телевидения высокой четкости (high definition TV) и, вероятно, освоения новых частотных диапазонов вещания.

2.Требования к воспроизведению и параметры телевизионнного изображения

Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений

В основе телевизионной передачи и воспроизведения изображений лежат три физических процесса:

- преобразование световой энергии, исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы;

- передача и прием электрических сигналов;

- преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.

Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение оптического изображения. Это изображение может быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых может принимать т различных значений. Чем больше число элементарных источников N (элементов изображения), тем выше предельно различимая детальность изображения, т.е. элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения.

Первый принцип телевидения заключается в разбиении изображения на отдельные элементы и в поэлементной передаче всего изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изображения, которая может быть различима и воспроизведена ТВ системой. Изображение, образованное совокупностью всех элементов, называется кадром.

Второй принцип, на котором базируется телевидение, - это последовательные во времени передача и воспроизведение информации о яркости (и цвете) отдельных элементов изображения. Это возможно благодаря инерционности зрения человека, которая проявляется в том, что мелькающий источник света при высокой частоте мельканий кажется непрерывно светящимся.

Процесс последовательной поэлементной передачи (анализа) и воспроизведения (синтеза) изображения называется разверткой изображения.

В ТВ вещательных системах развертка изображения и на передающей, и на приемной стороне осуществляется в результате движения луча с постоянной скоростью по горизонтали (строке) слева направо и по вертикали (кадру) сверху вниз. Образованная в процессе развертки структура поля - совокупность строк - называется ТВ растром.

Передача и воспроизведение каждого элемента изображения должны осуществляться синхронно и синфазно. Это обеспечивается поддержанием в заданных пределах закона разверток и их периодической принудительной синхронизацией по строке и по кадру на передающей и приемной сторонах ТВ системы.

Основные параметры ТВ системы

Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b к его высоте h

В ТВ величина формата кадра выбрана равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах используется k = 16:9 .

Число строк разложения. Число строк разложения z определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается элементов,

N = z · kz = kz2

(1.2)

Под элементом понимается минимальный участок ТВ изображения, внутри которого воспроизводится лишь средняя яркость. Число строк разложения выбирается исходя из величины разрешающей способности глаза (при рассматривании изображения в угле ясного зрения). Разрешающая способность глаза количественно определяется минимальным углом, равным (1,0 ... 1,5)', в пределах которого две точки еще различаются отдельно.

В России принято число строк разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания lопт = (5...6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложения zТВЧ = 1125 (1250).

Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой

где n – число кадров, передаваемых в секунду; N1c = kz2 n – число элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров – число неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду , – выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.

Из опыта кино известно, что для получения впечатления плавного движения объектов в большинстве случаев достаточно воспроизводить 16 неподвижных изображений в секунду. Однако при таком числе кадров глаз замечает мерцание яркости изображения на экране. Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 ... 50) Гц. Исходя из этого число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбрано n = 50 к/с.

Однако при n = 50 к/с по каналу связи передается избыточная информация, что значительно расширяет спектр сигнала изображения. При этом верхняя частота спектра согласно (1.3) может быть определена как

Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равным n = 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при k = 4:3, z = 625 , n = 25 к/с верхняя частота спектра равна

Процесс сокращения спектра сигнала изображения можно пояснить следующим образом. При передаче изображения с распределением яркости Lm вдоль строки m ТВ системой с построчной разверткой (рис. 1.1, а, б) форма сигнала изображения будет иметь вид, показанный на рис. 1.1, в. При передаче этого же изображения ТВ системой с чересстрочной разверткой с тем же числом строк появляется возможность в 2 раза уменьшить число кадров. Из-за этого скорость движения развертывающего луча передающей трубки по строке уменьшается в 2 раза. Форма сигнала изображения в этом случае показана на рис. 1.1, г. Длительность импульсов tи от соответствующих деталей изображения и длительность фронтов этих импульсов tф увеличиваются в 2 раза. Из общей теории связи известно, что ширина спектра импульса обратно пропорциональна его длительности, поэтому при чересстрочной развертке с тем же числом строк спектр сигнала изображения уменьшается в 2 раза и для его передачи требуется меньшая полоса частот тракта.

Контраст и число воспроизводимых градаций яркости изображения. Контрастом изображения называется отношение максимальной яркости изображения Lmax к минимальной яркости Lmin

Контраст является одним из важнейших качественных параметров изображения, так как он характеризует диапазон изменения яркости и определяет число различимых градаций яркости (полутонов изображения). При уменьшении контраста изображение становится блеклым, как бы покрывается туманом, уменьшается различимость его деталей. К этому явлению приводит и внешняя засветка изображения, так как контраст при наличии паразитной засветки Lд неизбежно падает:

Особенностью нашего зрения является то, что глаз реагирует не на абсолютное значение изменения яркости DL, а на ее относительное приращение DL/L .

Минимальный (пороговый) контраст, обнаруживаемый глазом (пороговая градация яркости), равен (DL/L ) = 0,02 ... 0,05. Мерой визуального ощущения любого перепада яркости может служить число пороговых градаций. В частности, при заданном контрасте наблюдатель может воспринять на изображении вполне определенное количество уровней изменений яркости (пороговых градаций яркости). Так, при характерных для ТВ изображений значениях параметров Kиз = 100 и (DL/L)пор = 0,05 максимально возможное число воспроизводимых градаций определяется как

Вид развертки. Передача ТВ изображения может осуществляться с помощью построчной и чересстрочной разверток. В современном вещательном ТВ, как указывалось выше, используется чересстрочная развертка, обеспечивающая двукратное сокращение спектра ТВ сигнала по сравнению с построчной (при одинаковой четкости и частоте мерцаний яркости изображения).

Однако чересстрочная развертка имеет и недостатки. Наиболее существенным из них являются жесткие условия формирования чересстрочного растра: в каждом кадре должно быть строго определенное нечетное число строк разложения; следовательно, в каждом поле должно быть целое число строк плюс половина строки. Для этого необходима жесткая связь частот кадровой и строчной разверток. Нарушение чересстрочной развертки – «слипание» строк – может происходить и при неидентичности (порядка 0,16%) размахов сигналов кадровой развертки нечетного и четного полей.

Основные параметры системы ТВ вещания России:

число строк разложения z = 625,

число кадров в секунду n = 25 к/с,

формат кадра k = 3:4,

вид развертки – чересстрочная.

Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала

Полный телевизионный сигнал (ПТВС) черно-белой ТВ системы содержит следующие составляющие: сигнал изображения (сигнал яркости), сигнал гашения, сигнал синхронизации разверток приемников.

На рис. 1.2 показаны осциллограммы ПТВС при частотах развертки осциллографа, кратных частоте строчной развертки fz (рис. 1.2, а) и частоте кадровой развертки fn (рис. 1.2, б).

Сигнал изображения. Сигнал изображения (сигнал яркости) располагается в активной части строки Tza (рис. 1.2, а) и является ос-новной составляющей ПТВС, так как несет информацию о яркости элементов изображения. Форма сигнала изображения имеет импульсный характер и соответствует изменению яркости изображения в направлении строчной развертки. Любое искажение формы сигнала неизбежно вызывает яркостные искажения деталей ТВ изображения.

Так как яркость является униполярной физической величиной, сигнал изображения также униполярен и, следовательно, имеет постоянную составляющую, пропорциональную средней яркости изображения. При этом за положительную полярность сигнала принимается такая полярность, при которой максимальное значение сигнала соответствует максимальной яркости (уровню белого, рис. 1.2), а за негативную – полярность, при которой максимальное значение сигнала соответствует минимальной яркости (уровню черного).

Размах сигнала изображения между реальными уровнями белого и черного характеризует контраст изображения.

Сигнал гашения. Сигнал гашения в ПТВС предназначен для запирания лучей приемных трубок – кинескопов – во время обратных ходов разверток. Он состоит из совокупности П-образных гасящих импульсов частоты строк длительностью 12 мкс (19% от длительности строки Tz = 64 мкс, рис. 1.2, а) и П-образных гасящих импульсов частоты полей длительностью 25 Tz =1600 мкс (8% от длительности поля Tz = 20 мс, рис. 1.2, б). Из 625 строк ТВ растра 50 не используются для передачи изображения и затрачиваются на два обратных хода кадровой развертки.

Полярность и размах сигнала гашения выбираются такими, чтобы вершины П-образных импульсов находились на уровне гашения – на (0...5)% ниже уровня черного ПТВС (рис. 1.2). В случае отсутствия или малого размаха кадровых гасящих импульсов, недостаточных для надежного запирания луча приемной трубки, на изображении появляются характерные белые полоски – след от луча кинескопа во время обратного хода по кадру. В случае недостаточного размаха строчных гасящих импульсов след от луча при обратном ходе по строке создает паразитную засветку. Это приводит к уменьшению контраста ТВ изображения.

Сигнал синхронизации. Сигнал синхронизации предназначен для жесткой синхронизации разверток ТВ приемника с соответствующими развертками передающей камеры ТВ центра.

Сигнал синхронизации состоит из совокупности П-образных строчных синхроимпульсов длительностью 4,7 мкс и кадровых длительностью 2,5 Tz = 160 мкс (рис. 1.2). Для идентичности кадровых синхроимпульсов, следующих в начале четных и нечетных полей, в них сделаны пять импульсов врезок с двойной строчной частотой длительностью 4,7 мкс каждый. Для одинаковых условий выделения синхроимпульсов четных и нечетных полей в приемнике перед этими импульсами и после них передаются две последовательности из пяти уравнивающих импульсов с двойной строчной частотой и длительностью 2,35 мкс каждый.

Сигналы синхронизации передаются во время следования соответствующих гасящих импульсов в области уровней ниже уровня гашения. Размах сигнала синхронизации устанавливается равным 30% от размаха ПТВС (рис. 1.2).

3 Телевизионная развертка. Оптико-механическая и электронная развертка.

Получение чересстрочного растра

В телевидении используется линейная развертка, т. е. развертка с постоянной скоростью вдоль строк и по кадру. При перемещении луча по горизонтали прочерчиваются строки растра, а перемещением луча по вертикали из совокупности строк образуется растр. При построении построчного растра за время развертки по вертикали (TK) прочерчивается z строк. Частоты кадрового и строчного отклонений при построчном способе разложения оказываются связанными друг с другом следующим соотношением:

fz = z · fK, (2.1)

где fz – частота строчной развертки; fK – частота кадровой развертки.

Как известно, максимальная частота ТВ сигнала определяется соотношением fmax = kz2 fK /2, где k = 4/3 – формат кадра, а z = 625 – число строк. С целью сокращения fmax частоту кадровой развертки выбирают минимально возможной, и определяется она минимально необходимым числом фаз в передаче движущегося изображения, при котором движение воспринимается непрерывным. Экспериментально установлено, что для этого частота смены кадров должна быть не менее 16–20 Гц. Именно поэтому для большинства существующих стандартов вещательного телевидения fK= 25 Гц.

Однако при таком значении кадровой частоты оказывается сильно заметным мелькание яркости экрана, поскольку критическая частота мелькания для средней яркости телевизионного изображения равна 48–50 Гц. Эффективным способом увеличения частоты мелькания телевизионного изображения при сохранении неизменной кадровой частоты является применение чересстрочного растра. Кадр чересстрочного растра образуется из совокупности двух полукадров (полей). В первом полукадре развертываются все нечетные строки растра: 1, 3, 5 и т. д., а во втором – четные: 2, 4, 6 и т. д. За период кадра, таким образом, изображение сменится дважды. С этой целью частоту развертки по вертикали увеличивают по сравнению с частотой смены кадров в 2 раза:

fn = 2 fK

где fn - частота развертки по вертикали, т. е. частота полей (полукадров).

При формировании чересстрочного растра основным требованием является размещение строк одного полукадра строго между строками другого. Наиболее просто эта задача решается при нечетном числе строк в растре :

z =2k+1, где k = 1, 2, 3, 4... .

В этом случае в одном полукадре изображения оказываются развернутыми k строк и еще половина строки (рис. 2.1), а так как при развертке одной строки электронный луч успевает переместиться по вертикали на толщину двух строк, строки второго полукадра, начинающиеся с прочерчивания второй половины последней строки первого полукадра, попадут в середины промежутков между строками этого полукадра.

Таким образом, при нечетном числе строк в растре и удвоенной частоте вертикального отклонения по сравнению с построчной разверткой чересстрочный растр формируется автоматически.

Следует иметь в виду, что качество чересстрочного растра, определяемого расположением строк одного поля строго посередине в промежутках строк другого поля, зависит от точности частот генераторов строчного и кадрового отклонения, которая должна удовлетворять соотношению

Нарушение этого соотношения приводит к спариванию строк или даже полному слипанию строк двух полей, что в свою очередь приводит к потере четкости изображения по вертикали.

Механическое телевидение- телевизионное вещание, основанное на принципах оптико-механической развертки луча. В качестве основного механизма для сканирования и воспроизведения изображения использовался диск Нипкова.

Устройство на основе диска Нипкова работало по следующему принципу: объектив фокусирует изображение на кадровом окне, мимо которого пробегает край диска. Отверстия диска сканируют по мере своего движения весь кадр и прочеркивают его горизонтальными строчками. Затем процесс повторяется. За диском стоит линза, которая фокусирует прошедший через отверстия свет на фотоэлементе. Колебания яркости фотоэлемент преобразует в последовательность электрических импульсов, которые по радио передаются к приемникам. На приемной станции также устанавливался аналогичный диск Нипкова между источником света и зрителем. Кстати, сам Нипков увидел практическое применение своего изобретения лишь в 1928 году. «Наконец я могу быть спокойным. Я видел мерцающую поверхность, на которой что-то двигалось, хотя нельзя было различить, что именно», - поделился своими впечатлениями Пауль Нипков от просмотра механического телевизора.

Электронная разверткаизображения, как было показано во введении, осуществляется движущимся электронным лучом. Сложное движение электронного пятна по плоскости развертки обеспечивается одновременным отклонением луча в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это достигается с помощью двух отклоняющих систем, каждая из которых отклоняет луч в одном направлении. Применяются как электростатические, так: и магнитные системы.

4. Принцип работы передающей электронной трубки на примере иконоскопа.

Иконоскоп — первая электронная передающая телевизионная трубка, изобретена и запатентована В. К. Зворыкиным, работавшим в это время в компании Radio Corporation of America. В основе работы иконоскопа лежат явления внешнего фотоэффекта и накопление зарядов.

Иконоскоп состоит из вакуумной стеклянной колбы, в которой укреплена светочувствительная мишень, на которую объективом проецируется изображение; приваренной к колбе под углом электронно-лучевой пушки, размещённой сбоку или снизу от объектива; и систем, отклоняющих и фокусирующих электронный луч.

Светочувствительная мишень состоит из очень тонкой пластины изолятора (обычно, слюды) и нанесённых с обеих сторон покрытий. Со светочувствительной стороны покрытие состоит из очень мелких (десятки микрон) иррегулярных серебряных капель, покрытых цезием для увеличения светочувствительности, с другой — сплошное тонкое серебряное покрытие, с которого и снимается выходной сигнал.

При освещении мишени под действием фотоэффекта капельки серебра приобретают положительный заряд, пропорциональный освещённости. Выбитые из мишени электроны оседают на втором аноде электронно-лучевой пушки. Затем, при сканировании мишени электронным лучом, происходит заряд всех капелек до одного потенциала, не зависящего от освещённости. При этом капелька является одной обкладкой конденсатора, второй обкладкой которого является сплошной серебряный слой на обратной стороне мишени. Таким образом, перезарядка этого конденсатора электронным лучом порождает ток, величина которого зависит от заряда, обусловленного фотоэффектом, для тех капелек, которые в данный момент сканируются. Время накопления заряда между проходами электронного луча примерно в полмиллиона раз превышает время считывания.

Иконоскоп был прибором, который впервые позволил реализовать чисто электронное телевидение, без механических развёртывающих элементов. Он позволил в сотни раз (с 30х40 до 300х400, а позднее и 1000х1000 элементов) увеличить количество элементов в телевизионном изображении.

5.

Полный ТВ сигнал состоит из сигналов яркости (видеосигнала), сигналов строчной и кадровой синхронизации и гасящих импульсов (ГИ),

Для упрощения процесса ознакомления целесообразно рассмотреть сначала структуру ТВ сигнала во временном интервале, где отсутствуют кадровые гасящие импульсы (КГИ). Форма полного ТВ сигнала, соответствующего одному периоду строчной развертки T_z, представлена на рисунке 3.4. В интервале времени Т_z1, соответствующем прямому ходу строчной развертки, передается видеосигнал, представляющий собой совокупность электрических импульсов, пропорциональных яркости передаваемых элементов изображения. Уровень видеосигнала, соответствующий минимальному значению яркости, называется уровнем черного, а уровень, соответствующий максимальному значению яркости - уровнем белого. Между этими уровнями располагаются все остальные значения видеосигнала, соответствующие промежуточным значениям яркости.

 

Рисунок 3.4 – Форма ТВ сигнала положительной полярности на строчном интервале

   Свет по своей природе униполярен, так как яркость не может быть отрицательной величиной. Видеосигнал, являясь величиной, пропорциональной яркости изображения, также униполярен, т.е. изменяется в одну сторону от нулевого значения и, следовательно, имеет постоянную составляющую, пропорциональную средней яркости передаваемого изображения. Если уровню белого соответствует максимальное значение сигнала, а уровню черного – минимальное, то полярность такого сигнала называется положительной, а сигнал – позитивным. В обратном случае видеосигнал имеет отрицательную полярность и является негативным.Величина полного ТВ сигнала определяется его размахом, т.е. разностью между максимальным и минимальным значениями напряжения (U_max) и выражается в вольтах.

Чтобы обратные ходы разверток не были заметны на изображении, необходимо яркость в это время сделать минимальной. Для этой цели в видеосигнал во время обратного хода строчной и кадровой разверток вводятся специальные строчные гасящие импульсы (СГИ) и КГИ, длительность которых соответствует длительности обратных ходов строчной и кадровой разверток. По форме ГИ представляют собой прямоугольные импульсы. Второе назначение ГИ заключается в передаче постоянной составляющей ТВ сигнала. С этой целью амплитуда СГИ меняется в соответствии с величиной напряжения постоянной составляющей.

Чтобы обеспечить синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в телевизорах и в ТВ оборудовании телецентра, одновременно с видеосигналом передаются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы (ССИ, КСИ). Данные импульсы не должны мешать передаче видеосигнала, поэтому их располагают на вершинах ГИ в так называемой области чернее черного. Различие между ними состоит в частоте повторения и длительности: частота повторения ССИ соответствует частоте строк f_z, а длительность равна 4,7 мкс, частота следования КСИ равна 50 Гц, при длительности 160 мкс.

В полном ТВ сигнале за опорный принимается уровень ГИ. Он создает границу между областью передачи видеосигнала и областью передачи сигналов синхронизации. Если принять весь размах ТВ сигнала U_max за 100%, то согласно стандарту амплитуда синхронизирующих импульсов (СИ) всегда должна составлять 30% от этого максимума вне зависимости от содержания изображения. Это постоянство амплитуды обеспечивает надежное их отделение от видеосигнала в телевизорах. Уровень белого видеосигнала при положительной полярности (рисунок 3.4) отстоит от максимального уровня полного ТВ сигнала (контрольного уровня белого) на 10-15% от U_max, а между уровнем черного и уровнем ГИ располагается охранная полоса, составляющая от 0 до 7% от U_max. Данная охранная полоса необходима для предохранения синхронизирующих импульсов от попадания импульсных помех из области видеосигнала.Структура ТВ сигнала во время передачи кадровых импульсов показана на рисунке 3.5.

 

 

Рисунок 3.5 – Форма ТВ сигнала отрицательной полярности на кадровом интервале

   

Строки кадра нумеруются последовательно цифрами от 1 до 625, начиная от передачи фронта КСИ в первом поле. Первым считается то поле, у которого фронты КСИ и ССИ совпадают. При чересстрочной развертке первое поле включает строки с 1 по 312 и половину 313 строки, а второе поле включает вторую половину строки 313 и строки с 314 по 625. Для исключения нарушений строчной синхронизации ССИ следует передавать и во время КГИ и КСИ. ССИ во время передачи КСИ помещаются внутри него в виде врезок, из которых в телевизорах формируются обычные ССИ. Перед КСИ размещена первая (1=2,5Т₇), а после него вторая(n=2,5T_z) последовательности уравнивающих импульсов. Необходимость уравнивающих импульсов, а также врезок в КСИ, следующих с двойной строчной частотой 2f_z=31250 Гц, вызвана особенностью построения схем синхронизации блоков развертки в ТВ приемниках.

Характерной особенностью ТВ сигнала является широкий диапазон частот, занимаемый видеосигналом, Спектр частот видеосигнала ∆f определяется разностью между верхней f_в и нижней f_нграничными частотами.

   ∆f = f_в – f_н .

Нижняя граничная частота видеосигнала соответствует передаче неподвижного изображения, имеющего минимальное число изменений яркости. Наиболее простым является неподвижное изображение, состоящее из двух деталей разной яркости, имеющих горизонтальную границу раздела. Такое изображение имеет одно изменение яркости при передаче одного кадра изображения. При чересстрочной развертке за нижнюю границу спектра f_н следует принять частоту, равную числу полей, передаваемых в секунду, т.е. f_н=50 Гц. Эта нижняя граница спектра сохраняется и при передаче любого сложного изображения, что объясняется условиями покадровой передачи изображения.

Верхняя частота спектра образуется при передаче максимально сложного изображения. Из анализа условий передачи наиболее сложного с точки зрения детальности ТВ изображения следует, что верхняя частота спектра f_в определяется выражением:

 f_в = 0,5k_Фz²f_к 

где k_Ф– формат кадра ТВ изображения, т.е. отношение ширины b к его высоте h, равное 1,33. Расчет выполненный по вышеуказанному соотношению показывает, что f_в≈6,0 МГц. Верхняя частота определяет степень воспроизведения контуров мелких деталей ТВ изображения. Это объясняется тем, что в горизонтальном направлении ТВ изображение не имеет дискретной структуры. Поэтому горизонтальный размер элемента изображения определяется длительностью его передачи τ_эл, которая обратно пропорциональна верхней граничной частоте спектра ТВ сигнала f_в, т.е. f_в=1/2τ_эл. С увеличением верхней частоты спектра длительность элемента уменьшается, а горизонтальная четкость увеличивается. Следовательно, четкость изображения по горизонтали определяется полосой пропускания ТВ системы, которая практически соответствует верхней граничной частоте спектра f_в, так как f_н<<f_в

Экспериментальные исследования, проведенные в последнее время, показали, что телезрители предпочитают формат ТВ кадра с отношением сторон 16:9. Широкоформатное ТВ изображение существенно более комфортно при его рассматривании, чем традиционные форматы 4:3. Главная причина этого заключается в особенностях зрительного восприятия человека. В этом случае увеличивается угол зрения в горизонтальном направлении, что ведет к росту объема восринимаемой информации. При этом в восприятии участвуют периферические области сетчатки, которые уменьшают заметность границ изображений, повышают различимость отображаемых объектов, а также усиливают впечатление объемности и относительного пространственного расположения рассматриваемых объектов. Поэтому в ТВ системах будущего предлагается формат кадра, равный 1,78. В свою очередь это приведет к некоторому увеличению верхней граничной частоты спектра ТВ сигнала (примерно в 1,33 раза).

Кроме основного спектра ТВ сигнала, распространяющегося от 50 Гц до примерно 6 МГц, имеется еще небольшой участок в границах от 0 до 2–3 Гц. Этот участок спектра соответствует так называемой постоянной составляющей ТВ сигнала, которая пропорциональна изменениям средней яркости ТВ изображения. Например, при длительной передаче изображения испытательной таблицы средняя яркость не меняется, поэтому частота сигнала постоянной составляющей равна нулю. Однако, во многих случаях, особенно, при передаче кинофильмов по телевидению, средняя яркость ТВ изображения меняется практически с частотой 2-3 Гц. Непосредственная передача сигнала постоянной составляющей в ТВ системе, не представляется возможной, так как многокаскадные видеоусилители не пропускают электрические сигналы с частотами, близкими к нулю. Поэтому в ТВ аппаратуре передача постоянной составляющей осуществляется косвенным путем, с помощью амплитудной модуляции (AM) СГИ ее спектр оказывается перенесенным в область основного спектра ТВ сигнала. Затем сигнал постоянной составляющей усиливается и передается совместно с основным ТВ сигналом.

ТВ сигнал при передаче неподвижного изображения является периодическим. Его спектр имеет линейчатый дискретный характер и состоит из частоты полей f_пи ее гармоник, частоты строк f_z и ее гармоник, а также боковых компонент, расположенных по обе стороны от каждой из гармоник частоты строк (рисунок 3.6). Текущее значение частоты спектральных составляющих ТВ сигнала

f_т можно представить в виде следующего выражения:   

f_т=k_нf_z ± m_нf_п,

где k_н и m_н принимают целые значения 0, 1, 2, 3, .... Составляющие k_нf_z, гармоники строчной частоты) образуют первичный спектр ТВ сигнала или основные частоты. Амплитуды основных спектральных составляющих с ростом частоты убывают по экспоненциальному закону. Около каждой из основных частот спектра, группируются боковые составляющие, обусловленные кадровой разверткой и движением деталей изображения. Они образуют вторичный спектр с частотами m_нf_п, кратными частоте кадровой развертки.

Принципы цифрового кодирования телевизионного сигнала

Первой операцией процесса цифрового кодирования аналогового ТВ сигнала является его дискретизация, которая представляет собой замену непрерывного аналогового сигнала U(t) последовательностью отдельных во времени отсчетов этого сигнала. Наиболее распространенной формой дискретизации является равномерная дискретизация с постоянным периодом, в основе которой лежит теорема Найквиста-Котельникова. Частота дискретизации f, выбранная в соответствии с теоремой Найквиста-Котельникова, равна: f= 2f, где f- верхняя граничная частота спектра ТВ сигнала. (Для отечественного вещательного ТВ стандарта f= 6,25 МГц).

В системах цифрового телевидения с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ) частоту дискретизации fвыбирают несколько выше минимально допустимой, определяемой теоремой Найквиста-Котельникова. Связано это с условием отсутствия перекрытия побочных спектров в спектре дискретизированного сигнала, обеспечивающего гарантированное исходное качество сигнала при его обратном преобразовании в аналоговую форму с помощью низкочастотной фильтрации. Поэтому при верхней граничной частоте f- 6,25 МГц fдолжна выбираться не менее 12,5 МГц.

Выбор fво многом зависит от вида структуры отсчетов, т.е. от относительного их положения на ТВ экране, которая может быть фиксированной (отсчеты располагаются на одних и тех же позициях в соседних кадрах) или подвижной (отсчеты меняют свое положение). Искажения, возникающие в процессе дискретизации, менее заметны в фиксированных структурах дискретизации. Различают следующие виды фиксированных структур дискретизации: строчно-шахматную, кадрово-шахматную и ортогональную. В строчно-шахматной структуре используется строчное чередование точек, образованное в результате сдвига на половину интервала дискретизации отсчетов соседних строк данного поля. Кадрово-шахматная структура образуется путем сдвига

отсчетов соседних полей на половину интервала дискретизации. Практическое применение получила фиксированная ортогональная структура, отсчеты которой расположены на ТВ экране вдоль вертикальных линий периодично по строкам, полям, кадрам. Позволяя суммировать соседние поля чересстрочного разложения без потери разрешающей способности по горизонтали и вертикали, ортогональная структура дискретизации идеальна для выполнения различных интерполяций в преобразователях стандартов, аппаратуре видеоэффектов, устройствах сокращения избыточности информации. Это обстоятельство явилось основным при выборе ортогональной структуры для базового стандарта цифрового кодирования.

Ортогональная структура отсчетов получится при выборе частоты дискретизации, кратной частоте строк. При этом следует учитывать, что в ТВ вещании еще долго будут использоваться основные стандарты разложения 625/50 и 525/60. В связи с этим параметры цифрового кодирования ТВ сигнала необходимо согласовывать с двумя стандартами разложения. Последнее обусловливает следующее требование: fдолжна быть кратна частоте строк систем с разложением на 525 и 625 строк. С другой стороны, эта частота должна быть по возможности низкой, чтобы не увеличивать скорость передачи цифрового потока. Наименьшее кратное двум значениям строчной развертки f(625) = 15625 Гц и f(525) =15734,266 Гц соответствует значению частоты 2,25 МГц. Поэтому для дискретизации ТВ сигналов подходят частоты 11,25, 13,5 и 15,75 МГц, кратные 2,25 МГц (множители 5, 6 и 7). Из них выбрана частота 13,5 МГц, поскольку это значение является единственным, которое обеспечивает перечисленные выше требования. Оно дает возможность получить 864 отсчета в строке с разложением на 625 строк и 858 отсчетов при разложении на 525 строк. За процессом дискретизации при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму следует процесс квантования. Квантование заключается в округлении полученных после дискретизации мгновенных значений отсчетов до ближайших из набора отдельных фиксированных уровней. Квантование представляет собой дискретизацию ТВ сигнала не во времени, а по уровню сигнала U(t).

Фиксированные уровни, к которым "привязываются" отсчеты, называют уровнями квантования. Разбивая динамический диапазон изменения сигнала U(t) уровнями квантования на отдельные области значений, называемые шагами квантования, образуют шкалу квантования. Следствием этого становится появление в сигнале специфических шумов, называемых шумами квантования. Ошибки квантования или шумы квантования на изображении могут проявляться по-разному, в зависимости от свойств кодируемого сигнала. Если собственные шумы аналогового сигнала невелики по сравнению с шагом квантования, то шумы квантования проявляются на изображении в виде ложных контуров. В этом случае плавные яркостные переходы превращаются в ступенчатые, и качество изображения ухудшается. Наиболее заметны ложные контуры на изображениях с крупными планами. Этот эффект усугубляется на подвижных изображениях. Когда собственные шумы аналогового сигнала превышают шаг квантования, искажения квантования проявляются уже не как ложные контуры, а как шумы, равномерно распределенные по спектру. Флуктуационные помехи исходного сигнала как бы подчеркиваются, изображение в целом начинает казаться более зашумленным.

Обычно используется линейная шкала квантования, при которой размеры зон одинаковы.

Число уровней квантования, необходимое для высококачественного раздельного кодирования составляющих цветового ТВ сигнала, определяется экспериментально. Очевидно, что с ростом этого числа точность передачи уровневой информации возрастает, шумы квантования снижаются, но при этом растет информационный поток и расширяется необходимая для передачи полоса частот. С другой стороны, при заниженном числе уровней квантования ухудшается качество изображения из-за появления на нем ложных контуров. Кроме того, слишком велики, а потому и заметны шумы квантования. Недостаточное число уровней квантования особенно неприятно сказывается на цветных изображениях. В этом случае шумы квантования проявляются в виде цветных узоров, особенно заметных на таких сюжетах, как лицо крупным планом, на плавных перепадах яркости.

Пороговая чувствительность глаза к перепадам яркости в условиях наблюдения, оптимальных для просмотра ТВ передач, по экспериментальным данным около 1%, а это значит, что два соседних фрагмента изображения, отличающихся по яркости на 1% воспринимаются как раздельные части изображения. Таким образом, кодирование сигнала яркости с числом уровней квантования меньшим или равным 100 ведет к появлению на изображении ложных контуров, что заметно ухудшает его качество. Следовательно, ближайшее число S двоичных символов (битов) в каждой кодовой комбинации, при которой ложные контура не видны, будет равным 7 (S = 7). Чтобы сделать оптимальный выбор значения S, следует оценить уровень шумов квантования, для количественной оценки влияния шумов квантования на качество ТВ изображения целесообразно использовать специальный параметр - отношение сигнал-шум квантования Y, дБ.

В случае линейной шкалы квантования, отношение сигнал-шум квантования Y, дБ определяется следующей известной формулой

Y, дБ = 20 lg= 6,02S + 10 lg126S + 10,8,

где - шаг квантования; m - число уровней квантования; S- длина

кодового слова, т.е. число бит, с помощью которых можно записать в двоичной форме любой номер уровня квантования до m включительно (m = 2); m- размах сигнала, подвергаемого квантованию;/- результирующее напряжение шума квантования.

Если S = 7, то , дБ = 52,8 дБ. Очевидный недостаток семиразрядного квантования заключается в близости к порогу по шумам квантования и ложным контурам. Дальнейшие исследования показали, что для высококачественного раздельного кодирования ТВ сигнала необходимо, как минимум, 8-битовое квантование. Фактически используются не все 256 уровней 8-разрядного квантования (от 0 до 255), а несколько меньше. Обычно не используют полный динамический диапазон аналого-цифрового преобразователя (АЦП), если существует опасность его превышения в процессе эксплуатации. На практике превышение динамического диапазона АЦП может возникать из-за эксплуатационной нестабильности уровня видеосигнала, появления выбросов при использовании фильтров с резким ограничением амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), переходных процессов схемы фиксации уровня и др. Учитывая это, для аналого-цифрового преобразования видеосигнала предложено выделить только 220 уровней, а уровню черного и номинальному уровню белого поставить в соответствие уровни 16 и 235. Таким образом, предусматривается запас в 16 уровней "снизу" и 20 уровней "сверху" при положительной полярности видеосигнала. Это различие учитывает неодинаковость восприятия возникающих помех дискретизации на черном и белом. Результаты вышеназванных исследований вошли в Рекомендацию Международного консультативного комитета по радио (МККР) 11/601, разработанную в 1982 г. для цифрового телевидения, в которой приводятся значения основных параметров цифрового кодирования ТВ сигнала для АСК телецентров, работающих со стандартом разложения как на 625 строк, так и на 525. После вхождения МККР в состав Международного союза электросвязи (МСЭ) данная Рекомендация получила обозначение МСЭ-Р601. В соответствии с этой Рекомендацией предложено осуществлять раздельное кодирование яркостного Еи цветоразностных сигналов Еи E. Причем для сигнала Ечастота дискретизации выбрана 13,5 МГц. С учетом необходимости образования общего цифрового потока и фиксированной структуры отсчетов, выбранная частота дискретизации цветоразностных сигналов равна половине частоты дискретизации сигнала яркости, т.е. 6,75 МГц. Поэтому стандарт цифрового кодирования условно обозначается соотношением 4:2:2, что отражает соотношение частот дискретизации сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, а также одновременность их передачи. При этом яркостный и цветоразностные сигналы подвергаются 8-разрядному квантованию, т.е. S=8. Рекомендация МСЭ-Р601 учитывает, что исходные аналоговые сигналы Е, Е, Е

являются гамма-корректированными, т.е. их получают путем матрицирования гамма-корректированных цветоделенных сигналов Е, Е, Евидеодатчика. Обработка негамма-корректированных видеосигналов требует увеличения разрядности квантования по крайней мере до 11 бит, чтобы избежать заметности помех квантования в области черного. При использовании стандарта цифрового кодирования 4:2:2 путем объединения цифровых потоков яркостного и цветоразностных сигналов в случае S = 8 суммарная скорость передачи цифровой информации равна 216 Мбит/с.

На практике внедрение стандарта цифрового кодирования 4:2:2 уменьшает отличие между основными стандартами разложения 625/50 и 525/60 и обеспечивает более высокий уровень их совместимости. Это достигнуто унифицированием длительности активной части строки в двух системах развертки и выбором одинакового числа отсчетов на активной части ТВ строки: для сигнала яркости 720 отсчетов, а для каждого из цветоразностных сигналов - по 360 отсчетов. Для получения более высокого качества изображения необходим стандарт с использованием широкополосных сигналов основных цветов R, G, В (или сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов) и частоты дискретизации не ниже 13,5 МГц для каждого из них (условное обозначение 4:2:2). Скорость цифрового потока при этом стандарте составит 324 Мбит/с. Предусмотрена возможность применения стандарта более низкого уровня (например, для комплексов видеожурналистики) с условным обозначением 2:1:1 (частоты дискретизации соответственно равны 6,75 МГц и 3,375 МГц). Таким образом, создается иерархия (семейство) совместимых стандартов цифрового кодирования. Требование совместимости семейства стандартов цифрового кодирования заключается в сравнительно простом переходе от одного стандарта к другому. Если учесть, что все стандарты базируются на ортогональной структуре дискретизации, то, например переход от стандарта 4:4:4 к 4:2:2 получается отбрасыванием каждого второго отсчета цветоразностных сигналов, а переход от стандарта 4:2:2 к 4:1:1 осуществляется отбрасыванием каждых трех отсчетов (рисунок 9.1). Аналогично переход от стандарта 4:1:1 к стандартам 4:2:2 и 4:4:4 будет заключаться в восстановлении недостающих отсчетов цветоразностных сигналов.

Рисунок 9.1 - Графическое представление стандартов цифрового

кодирования телевизионного сигнала

Современный прогресс технологии интегральных микросхем позволил начать промышленный выпуск 10-разрядных АЦП и ЦАП для кодирования и декодирования ТВ сигналов, что дает возможность разработчикам студийной ТВ аппаратуры особо высокого класса качества перейти от 8-разрядного к 10-разрядому кодированию. В данном случае одним из ключевых моментов является уровень шума квантования. Видеосигнал с 8-битовым квантованием может иметь отношение сигнал-шум, равное 58,8 дБ, с 10-битовым квантованием - до 70,8 дБ. При этом следует учесть, что в некоторых аналоговых устройствах отношение сигнал-шум уже достигает 65 дБ. Это и определяет соответствующие требования к цифровому оборудованию. Кроме того, по ряду ответственных операций, например, микширования, рир-проекции, монтажа 8-битовое квантование не обеспечивает требуемого качества, а в некоторых случаях, например, в цифровых ТВ камерах, необходимо даже 14-битовое квантование.

В настоящее время десятибитовые цифровые видеомагнитофоны уже выпускаются в ряде стран, а в ближайшем будущем 10-битовое квантование будет являться одним из основных требований в ТВ производстве и вещании. Поэтому в последних редакциях международных документов (1994, 1995 гг.) предусматривается использование совместимых систем цифрового кодирования с 10- и 8-битовыми кодовыми словами. При этом предполагается, что 10-битовые системы цифрового кодирования в конечном итоге придут на смену и полностью заменят существующие в настоящее время 8-битовые. В результате это приведет к увеличению в 1,25 раза скорости передачи цифровой информации в цифровом телевидении (до 270 Мбит/с). Разрабатываемые системы ТВЧ имеют примерно удвоенную разрешающую способность по вертикали и, как минимум, удвоенную разрешающую способность по горизонтали. К настоящему времени для целей студийного производства (в АСК) и ТВ вещании предложено два стандарта: 1125/60/2:1 и 1250/50/2:1. Непосредственно для производства и международного обмена программами ТВЧ предлагаются стандарты: 1080/25/1:1, 1080/30/1:1, 1080/50/1:1, 1080/60/1:1, 1080/50/2:1, 1080/60/2:1. Кроме того, в последнее время предложен стандарт 1080/24/1:1, который использует частоту кадров 24 Гц при прогрессивной развертке. Следует заметить, что подобная частота смены кадров применяется в кинематографе. Поэтому, благодаря этому стандарту, электронная и киноверсия кинофильма совпадают, что облегчает международный обмен кинопрограммами, которые редактируются в электронном виде и могут передаваться по цифровым каналам связи. Таким образом, на основе цифровых технологий впервые удалось эффективно объединить интересы ТВЧ вещания и массового электронного кинематографа.

Использование цифровых методов в ТВЧ позволило во многом унифицировать множество предложенных стандартов за счет применения единого формата (16:9) изображения ТВЧ, предусматривающего 1080 активных строк в кадре с чересстрочным или прогрессивным разложением при 1920 отсчетах в активной части строки для яркостного сигнала (для цветоразностных сигналов число отсчетов в активной части строки установлено равным 960). Предполагается переключаемая частота кадров 24, 25, 30 кадров в с при частоте полей 50/60 полей в с. (Рекомендация МСЭ-Р ВТ.709.3, принятая в июне 1999 г.). Формат 16:9 означает формирование квадратной структуры отсчетов, что соответствует квадратным элементам изображения на экране, обычно используемым в компьютерной технике.

Разработка Рекомендации МСЭ-Р ВТ.709-3 впервые в мировой практике позволяет создать единую линейку студийного цифрового оборудования, удовлетворяющего требованиям видео и кинопроизводства, а также международного обмена передачами ТВЧ. Основные параметры цифрового кодирования вещательных стандартов ТВЧ, согласованные в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р ВТ.709-3, приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Параметры цифрового кодирования вещательных

стандартов ТВЧ

Наименование параметра	Значения основных параметров
	1125/60/2:1	1250/50/2:1
Частота дискретизации сигнала яркости E, МГц Частота дискретизации цветоразностных сигналов E, E, МГц Вид кодирования   Скорость результирующего цифрового потока при 8-битовом кодировании, Мбит/с Скорость результирующего цифрового потока при 10-битовом кодировании, Мбит/с	74,25 (332,25) 37,125 (33/22,25) Линейное, 8 или 10 бит для каждого сигнала 1188   1485	72 (322,25) 36 (33/22,25) Линейное, 8 или 10 бит для каждого сигнала 1152   1440

Выбор значений частоты дискретизации яркостного сигнала в разных вещательных стандартах, кратных частоте 2,25 МГц, обеспечивает ортогональную структуру дискретизации, удобную для пространственной обработки изображений.

Таким образом, при реализации цифровых способов кодирования ТВ изображений, основанных на классической ИКМ, необходимо оперировать с высокой скоростью цифрового потока, достигающей нескольких сотен или даже полутора тысяч (в случае ТВЧ) Мбит/с и это рождает много проблем как при передаче видеоданных по каналам связи, так и при их обработке, например, консервации, т.е. записи. Снизить указанные скорости цифрового потока позволяют методы эффективного сокращения объемов психофизиологической и статистической избыточности составляющих видеоинформации, например, разработанные на их основе способы видеокомпрессии, являющиеся ключевыми процессами цифровых технологий.

В конце 70-х годов значительным прорывом в технике цифрового кодирования видеосигналов в режиме реального времени стало появление первой эффективной системы цифрового сжатия с использованием дискретно-косинусного преобразования (ДКП). В середине 80-х годов появились кремниевые микропроцессоры, позволившие увеличить вычислительную мощность и уменьшить габариты процессоров - вычислителей, которые используются при цифровом преобразовании ТВ сигналов.

В ранних системах цифрового сжатия использовались разные способы формирования мультиплексированного цифрового потока, содержащего видео, звукоданные и данные других служб. Это означало, что ни одна из первых систем цифрового телевидения не могла совместно работать с другими системами, что явилось главным ограничением для их практического внедрения. Постепенно специалистами телевещания была осознана необходимость устранения этого серьезного ограничения, в результате чего был разработан стандарт компрессии звуковых и видеосигналов МРЕG-2, обеспечивающий взаимную работоспособность ТВ аппаратуры различных цифровых стандартов.

6. Структура видеосигнала цветного телевизионного вещания

В сегодняшней статье мы попытаемся приоткрыть занавес и познакомить читателя со всем многообразием систем и стандартов телевизионного вещания. Но перед тем, как приступить к изложению сути, достоинств и недостатков каждой из систем, напомним основные принципы, лежащие в основе формирования телевизионного изображения вообще и цветного в частности. (Здесь есть смысл уточнить, что подразумевается под стандартом, а что — под системой. Под стандартом подразумевается набор технических характеристик видеосигнала: частота кадров, частота строк, частотный диапазон вещания (МВ, ДМВ), частота поднесущей звука, частота поднесущей цвета (4,43 или 3,58 — только для NTSC). Система же цветности определяет только способ кодирования цветовой информации — это и есть PAL, SECAM, NTSC)     Начать, пожалуй, стоило бы с кинематографа, который во многом наложил свой отпечаток на развитие телевидения. Принцип работы кинопроекции заключается в последовательной смене кадров изображения на кинопленке и основан на инерционности человеческого зрения, не замечающего на экране смену неподвижных изображений с определенной частотой (24 кадра в секунду и выше) и воспринимающего этот дискретный процесс как плавный. Такой же подход использован в телевидении — на экране сменяют друг друга неподвижные кадры изображения с частотой, «обманывающей» глаз телезрителя, заставляющей верить, что все движения на экране непрерывны. Но вот дальше начинаются расхождения. Если в кино каждый кадр формируется за один раз, целиком, то в телевидении используется строчное сканирование — каждый кадр разбивается на последовательные горизонтальные строки, из которых на экране ТВ-приемника складывается изображение. В отличие от киноэкрана, на который проецируется изображение извне, экран ТВ-приемника воспроизводит изображение «изнутри».

Цвет на экране

Электронный луч движется по горизонтальным строкам слева направо и сверху вниз. Количество строк на экране определяет вертикальное разрешение кинескопа. Когда луч достигает конца строки, он гасится и возвращается в начало. Затем процесс повторяется. Так формируется кадр изображения.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — основной элемент любого кинескопного телевизора. Это по сути стеклянная колба, из которой откачан воздух. На передней поверхности находится экран, на горловине — отклоняющая система, внутри горловины — электронная пушка. Пушка генерирует три электронных луча, которые с помощью отклоняющей системы сканируют экран.

Поверхность экрана покрыта светочувствительными точками люминофоров красного, зеленого и синего цветов. Точки объединены в триады, образующие элементы изображения — пикселы. Из них в дальнейшем складывается изображение.

Каждый луч в кинескопе попадает на люминофоры «своего» цвета. Для этого используется теневая маска — тонкая металлическая пластина с отверстиями. Каждому отверстию соответствует своя триада. Электронные лучи сводятся точно в месте прохождения через теневую маску.

Чересстрочная развертка В ТВ изображение формируется сканированием сначала нечетных (1, 3, 5 и т.д.) строк, а потом четных (2, 4, 6 и т.д.) строк. Одно сканирование формирует полукадр. В 50-герцовых телевизорах оно занимает 1/50 секунды, соответственно полный кадр формируется за 1/25 секунды, т.е. каждую секунду на экране формируется 25 полных кадров (для систем PAL, SECAM). Этого достаточно, чтобы движения на экране воспринимались как плавные. Частота строк равна 25і625=15.625 Гц. При этом мерцания изображения менее заметны, чем при построчной развертке, зато заметны краевые сдвиги строк на быстрых движениях.

Рисунок наглядно показывает, как формируется цвет на экране цветного телевизора. Основные (первичные) цвета R, G и B при смешении образуют 7 базовых. Управляя яркостью и соотношением первичных цветов, можно получить любой промежуточный цветовой оттенок на экране.

Необходимость свести в один канал сигналы синхронизации, информацию о цвете и яркости, а также сигналы опознавания (своего рода «паспорт» для каждой из систем) привела к созданию сложнейшего по структуре стандарта видеосигнала. Жирной линией на рисунке выделен сигнал черно-белого ТВ, а частотные насадки (поднесущие) позволяют передавать информацию о цвете и принадлежности к конкретной системе цветности. Одновременно передается сигнал синхронизации разверток. На рисунке — так выглядит сигнал ТВ-строки для систем NTSC и PAL.

Так выглядит цветной муар на изображении.

Кадр, полученный из эфира, наглядно демонстрирует, как выглядят перекрестные искажения. Крупные цветные поля покрыты мелкой сеточкой. Она не только привносит искажения цвета, но в процессе просмотра непрерывно смещается, отвлекая внимание зрителя.

Особенности систем телевизионного вещания

Экран черно-белого телевизора имеет внутреннее люминофорное (фосфорное) покрытие только одного цвета, а его кинескоп содержит лишь одну электронную пушку. Изменение тока луча определяет интенсивность свечения люминофора, приводя к различным оттенкам белого цвета.     Внутренняя поверхность экрана цветного кинескопа покрыта точками трех типов люминофоров основных цветов — красного, зеленого или синего (R, G, B). Из этих трех основных цветов формируются все цвета и оттенки. Соотношение яркостей люминофоров определяет цвет отдельных элементов изображения. Если, например, луч, который засвечивает синий люминофор, выключен, а светятся только красный и зеленый, они воспринимаются глазом как желтый. Изменяя интенсивность того или иного электронного луча, можно изменять цветовую гамму изображения. В цветном кинескопе три электронных пушки и соответственно три электронных луча — по одному для красного, синего и зеленого цветов. Три электронных луча сканируют экран аналогично одному в черно-белом кинескопе. 

Как глаз видит цвет

Можно предположить, что в цветном телевидении «белый» состоит из равных долей первичных цветов. К сожалению, это не так. Человеческий глаз не видит все цвета с равной яркостью. Глаз намного более чувствителен к желтовато-зеленому, чем к синему или красному свету. Из-за большей чувствительности глаза в зелено-оранжевой части цветного спектра равное процентное соединение красного, зеленого и синего цветов не будет казаться белым.     Фосфоры, используемые в телевизионных экранах, представляют собой цветные соединения, в которых на долю красного цвета приходится 30, на долю синего — 11 и на долю зеленого — 59 процентов.

Сигналы яркости и цветности

На заре эры цветного телевидения было решено сделать цветные телевизионные передачи совместимыми с существующим черно-белым телевидением (имеющийся в мире парк черно-белых телевизоров просто не позволял сделать иначе). Черно-белые телевизоры должны быть способны принимать цветные передачи и воспроизводить их как обычные черно-белые. Чтобы достичь этого, структура цветного телесигнала полностью повторяла черно-белый, добавился лишь дополнительный сигнал цветности (и сигналы его опознавания), которые легко отфильтровывались в черно-белом телевизоре, не отражаясь (почти) на качестве изображения.     Итак, в цветном телевидении приняты две составляющие видеосигнала — яркостная (luminance или Y) и цветностная (chrominance или C). Сигнал яркости (Y) передается обычным образом, с полной шириной полосы пропускания, позволяя черно-белому телевизору показывать нормальное черно-белое изображение. На сигнал цветности (С) выделена гораздо меньшая ширина полосы. Это стало возможным благодаря тому, что глаз человека имеет низкое цветовое разрешение и не способен различать мелкие цветные элементы изображения с такой же точностью, как белые.

Яркость и насыщенность изображения

Говоря о восприятии цвета, надо понимать, что сигнал яркости несет информацию о яркости объекта и ее промежуточных значениях, тогда как сигнал цветности передает информацию о цветовом оттенке и густоте (глубине) цвета или насыщенности изображения. Менее насыщенное изображение выглядит на экране блеклым, более насыщенное — ярким, сочным.

Передача цвета

При передаче цветного ТВ-сигнала сигнал цветности (C) преобразуется в специальные цветоразностные сигналы. Так как информация о яркости уже передается, цветовой сигнал в ней больше не нуждается. Таким образом, получаются три цветоразностных сигнала: красный минус сигнал яркости (R–Y), зеленый минус сигнал яркости (G–Y) и синий минус сигнал яркости (B–Y).     Но нет необходимости передавать и все три цветоразностных сигнала потому, что если две составляющих полного сигнала цветности известны, третий может быть рассчитан. Например, когда имеется сигнал, состоящий из 50% синего и 40% красного, зеленый должен составлять 10% (50%+40%+x=100%; x=10%). Поэтому для передачи информации о цвете выбраны два цветоразностных сигнала: R–Y и B–Y. Сигнал G–Y опущен не только из соображений экономии (уменьшается количество каналов передачи), но и улучшения качества сигнала. Так как сигнал яркости состоит из 59% зеленого, G–Y должен иметь самый низкий уровень. Он был бы более уязвим к шуму в передающей системе, чем большие по величине R–Y и B–Y.

Перекрестные искажения

В ТВ-приемнике неизбежно взаимное влияние сигналов яркости и цветности друг на друга, т.к. для полной совместимости с черно-белым ТВ необходимо смешивать их друг с другом. Этот процесс приводит к появлению цветного муара и так называемым перекрестным искажениям. Они бывают двух видов. Если сигнал цветности проникает в канал яркости, на изображении появляется регулярная сетчатая структура, имеющая шахматный порядок. В другом случае, когда яркостный сигнал проникает в канал цветности, это приводит к появлению бесцветных окантовок (похожих на нитку жемчуга) на цветных участках изображения. Для устранения или уменьшения перекрестных искажений используют гребенчатые фильтры, которые улучшают разделение сигналов яркости и цветности. Цифровой гребенчатый фильтрявляется усовершенствованием аналогового гребенчатого фильтра и позволяет практически полностью избавиться от взаимопроникновения Y- и C-сигналов. Пока такие фильтры используются только в NTSC и PAL.

Системы телевещания

Мы подошли к тому моменту, когда самое время заговорить о системах и стандартах цветного телевещания. Итак, после получения цветоразностных сигналов они преобразуются в один сигнал в передающем центре. Каким образом кодировать сигналы цветности, было решено в различных странах различными способами. Настолько различными, что это привело к появлению трех основных несовместимых друг с другом стандартов.          Появление каждой новой системы цветности в мире сопровождалось шутливыми комментариями «общественности». Приведем наиболее     известные, касающиеся расшифровки аббревиатур-названий систем:     NTSC — Never Twice the Same Colour (никогда дважды один и тот же цвет);     SECAM — System Essentially Contrary to the American Method (система, противоположная по сути американскому методу)     PAL — Picture At Last (наконец-то картинка), Pay for Added Luxury (плати за дополнительную роскошь).

Причины несовместимости

Для работы ТВ-приемника необходим источник сигналов кадровой синхронизации, которые указывают ему момент начала кадра в ТВ-сигнале. На начальных стадиях проектирования было решено использовать частоту питающей сети в качестве такого источника по двум основным причинам. Во-первых, при использовании ранее созданных блоков питания телевизоров могла возникнуть проблема «движущейся полосы» на изображении в случае неточного совпадения частоты кадров и питающей сети. А во-вторых, телестудии имели бы большие проблемы с мерцанием при создании ТВ-программ.     Дальнейшие разновидности систем появились в обоих лагерях с началом вещания в цвете. Большая часть стран с сетью 60 Гц использует систему цветного телевидения NTSC, разработанную в Соединенных Штатах.     Вскоре за NTSC появилась ее модификация, которая была названа PAL. Она принята в большинстве «50-герцовых» стран, в том числе в Западной Европе (кроме Франции), а также в некоторых «60-герцовых» странах (например, Бразилии).     В конце 60-х во Франции во многом по политическим причинам (защита внутренних производителей) была разработана система SECAM. Она была широко принята в восточно-европейском блоке стран в основном потому, чтобы поощрить несовместимость с западными передачами — снова политический повод. Частота кадров в SECAM составляет 50 Гц (за исключением некоторых экзотических ее вариаций, приказавших к сегодняшнему дню долго жить).          50 или 60? В мире используются две основные частоты электропитания — 50 Гц и 60 Гц. Это сразу же разделило мир на два неравных лагеря: 25 кадров в секунду (50 Гц) и 30 кадров в секунду (60 Гц). Позднее, с приходом цвета, «60-герцовые» страны сделали небольшую поправку и перешли к частоте 59,94 Гц. К сожалению, различная частота кадров — не единственная причина несовместимости ТВ-систем.

Особенности систем цветности

NTSC     Система цветного телевидения NTSC была разработана в 1953 году в США Национальным комитетом по телевизионным стандартам (National Television Standards Committee). NTSC принята в качестве стандартной системы ЦТВ также в Канаде, Японии и ряде стран американского континента. В качестве сигналов для передачи цветовой информации в системе NTSC приняты цветоразностные сигналы. Передача этих сигналов осуществляется в спектре сигнала яркости на одной цветовой поднесущей.     Кроме эксплуатационных недостатков, связанных со сложным принципом передачи и разделения сигналов цветности — квадратурной модуляцией и синхронным детектированием, необходимо указать на большую подверженность системы NTSC искажениям типа «дифференциальная фаза» и «дифференциальное усиление». Первое приводит к искажениям цветового тона, который изменяется в зависимости от мгновенного значения сигнала яркости. Второе из-за нелинейности амплитудных характеристик приводит к искажениям насыщенности.     Варианты NTSC     Помимо так называемого «базового» NTSC M (525 строк/30 кадр./сек./частота поднесущей цвета 3,58 МГц), существуют еще три варианта этой системы.     Первый называется NTSC 4,43 и используется в мультистандартных VHS-видеомагнитофонах. Временные параметры видеосигнала такие же, как в базовом NTSC M. Разница в том, что цветовое кодирование и декодирование производится в «PAL-формате», т.е. частота цветовой поднесущей такая же, как в PAL (4,43 МГц). О втором, NTSC-J, в России практически никто не слышал. Этот вариант используется в Японии (Japan). Отличается от базового NTSC M отсутствием подпорки гасящих интервалов в активной части строки. Соответственно амплитуда его составляет 0,714 В вместо принятого в NTSC 1 В (впрочем как в PAL и SECAM). Третий, названный «noninterlaced NTSC»          PAL     Эта система (Phase Alternation Line — строка с переменной фазой), разработанная в ФРГ, в своей основе содержит все идеи американской NTSC. Особенность PAL заключается в оригинальном способе устранения фазовых искажений, присущих системе NTSC.     В системе PAL фаза поднесущей одного цветоразностного сигнала от строки к строке меняется на 180 градусов. Кроме того, в приемнике используется линия задержки на время одной строки (64 мксек). Т.е. имеются два сигнала цветности с относительной задержкой на одну строку. Изменение фазы от строки к строке на 180° приводит к тому, что фазовые ошибки, одинаковые по величине, имеют разные знаки. Сложение напряжения на входе линии задержки с перевернутым напряжением на ее выходе устраняет ошибку (сбой) фазы.     При очевидных достоинствах главным недостатком системы PAL является существенное усложнение ТВ-приемника за счет введения в его схему дополнительных узлов для задержки сигнала цветности на время одной строки и периодического изменения фазы цветоразностного сигнала. Следует также отметить, что искажения типа «дифференциальное усиление» в PAL не компенсируются.          SECAM     В 1958 г. французский инженер Анри де Франс изобрел новую систему, названную SECAM (SEquential Couleur Avec Memoire), в которой отсутствовал основной недостаток NTSC — искажения цветового тона, вызываемые нелинейностью частотных, фазовых и амплитудных характеристик узлов телевизионного тракта. В SECAM информация о цветовом тоне не определяется фазовыми соотношениями сигналов цветности. В первых вариантах (система «Анри де Франс») информация о цветовом тоне передавалась амплитудной модуляцией поднесущей. В более усовершенствованной системе SECAM цветовая информация передается с помощью частотной модуляции поднесущей цвета.     Цветоразностные сигналы в SECAM передаются поочередно: в течение одной строки — сигнал R–Y, в течение следующей — В–Y и т. д. Цветовая информация как для R–Y, так и для В–Y «снимается» через строку. При этом предполагается, что в пропущенных строках цветовая информация идентична соседним. Иными словами, для сигналов цветности полный кадр содержит вдвое меньшее количество строк, что приводит к соответствующему увеличению размеров окрашенных мелких деталей по вертикали. Визуальная четкость по вертикали при этом не снизится, т.к. более мелкие детали передаются сигналом яркости Y с полным числом строк развертки.     Таким образом, при поочередной (через строку) передаче сигналов цветности в приемнике в результате использования элемента памяти (линии задержки) образуются три исходных сигнала цветности. Поэтому рассматриваемую систему часто называют последовательно-одновременной (или по-французски Sequential a memoire — последовательная с памятью).          «Политический» SECAM     Известно, что одной из причин принятия на «вооружение» SECAM во Франции была защита внутреннего рынка от «вторжения» чуждой NTSC. Хотя новизна решений и явные преимущества при создании системы также были учтены. И в СССР эта система была принята не в последнюю очередь по политическим соображениям — лишь бы не американская NTSC и немецкий PAL. Естественно, и страны Варшавского договора «добровольно» приняли SECAM (пожалуй, только ГДР удалось отстоять «свой» стандарт звука — 5,5 МГц вместо советских 6,5). В 1966 году политическая «особенность» SECAM всплыла наружу, когда советское правительство использовало соглашение с Францией (о распространении на территории СССР только системы SECAM) как предлог, чтобы запретить американской вещательной корпорации NBC запись на видеоленту показательных выступлений в Москве. В последнюю минуту правительство СССР потребовало прекратить NTSC-запись, объяснив, что иначе нарушит соглашение.

Сравнение систем SECAM, NTSC И PAL

При сравнении систем цветного телевидения обычно учитывают следующие качественные и технико-экономические показатели.     1. Чувствительность к искажениям     2. Качество цветного изображения     3. Совместимость с черно-белым ТВ     4. Оценка особенностей систем     5. Возможность и особенности видеозаписи     Исходя из этих показателей, сравним кратко существующие системы.          1. Неравномерность частотных и фазовых характеристик тракта передачи в той области частот, где расположены составляющие спектра сигнала цветности, приводит в системе NTSC к искажению изображения. Эти искажения проявляются на экране в виде окантовок на границах участков, резко отличающихся по цвету. Такие цветные окантовки становятся заметными уже при небольших частотных искажениях, притом что эти искажения намного меньше допустимых в черно-белом телевидении. По этой причине к частотным и фазовым характеристикам различных элементов аппаратуры в системе NTSC предъявляются весьма жесткие требования. Сказанное в полной мере относится также к системе PAL. Применение в системе SECAM частотной модуляции для передачи цветных сигналов позволяет не предъявлять к равномерности частотных характеристик более жестких требований, чем для систем черно-белого телевидения. Все искажения сигнала цветности, возникающие из-за неравномерности частотных характеристик, устраняются в амплитудных ограничителях приемника. В этом отношении система SECAM имеет значительные преимущества перед системой NTSC и PAL. И хотя искажения градаций в яркостном сигнале при этом остаются, однако они заметны не более чем в черно-белом телевидении. Система PAL в отношении искажений типа «дифференциальное усиление» не имеет преимуществ перед NTSC, так как и в ней применяется тот же метод модуляции поднесущей.          2. Оценивая системы цветного телевидения с точки зрения качества изображения, необходимо учитывать два обстоятельства. С одной стороны, можно сравнивать качество изображения, получаемое на телевизионных приемниках разных систем при идеальных условиях передачи и приема сигнала. С другой стороны, можно проводить оценку, сравнивая изображения при реальных условиях передачи, когда в тракте передачи возникают искажения сигнала, и когда ТВ-приемник настраивается телезрителем, не имеющим специального радиотехнического образования.     В первом варианте мы фактически оцениваем потенциальные возможности системы цветного телевидения. Во втором — сравниваем качество изображений, которые могут увидеть на своих экранах телезрители. Оба варианта оценки одинаково необходимы. Если подходить к оценке с позиций идеального сигнала, то потенциально самое высокое качество изображения обеспечивает NTSC. При этом ее основным минусом остается сниженное вертикальное разрешение (всего 525 строк) и неприспособленность передачи на большие расстояния и по радиорелейным линиям.     В реальных же условиях телеприема, когда эфир изобилует помехами, а удаленность телецентра только способствует росту шумов, приоритет будет в пользу SECAM — в силу того, что цветовые сигналы передаются поочередно в разное время, перекрестные искажения почти отсутствуют. Для передачи сигналов SECAM могут применяться обычные радиорелейные линии.     Для обычного рядового пользователя в условиях достаточной силы ТВ-сигнала и минимума помех различия в качественных показателях изображения на экранах телевизионных приемников NTSC, PAL и SECAM почти не наблюдается.          3. Если раньше при внедрении систем цветного телевидения необходимо было учитывать наличие существующего парка черно-белых приемников, то теперь этот момент не столь актуален. В мире практически не ведутся черно-белые передачи (даже старые черно-белые фильмы транслируются с сигналами опознавания цветности), а количество выпускаемых черно-белых телевизоров неудержимо сокращается. Более увесистой причиной сегодняшней несовместимости скорее является существующий парк цветных ТВ-приемников, приспособленных по большей части для работы в одном из стандартов. Понятно, так будет продолжаться еще много лет, если только в один момент договорившиеся между собой вещатели не перейдут на единый стандарт (цифровой?), как это произошло не так давно с экзотическим французским стандартом на 819 строк. Тогда просто решено было отказаться от поддержки этого стандарта, а оставшиеся с носом зрители вынуждены были копить денежки на новые телевизоры. Тем не менее не учитывать «черно-белый» парк пока еще рано.     Сигналы цветности образуют на экране черно-белого приемника помеху в виде мелкой cетки. В NTSC менее всего заметно ее мешающее действие, т.к. при передаче черно-белых участков изображения в NTSC сигналы цветности отсутствуют вообще.     В SECAM из-за применения частотной модуляции поднесущая сигналов цветности не может быть полностью подавлена. Для устранения мешающего действия сигналов цветности в системе SECAM применяется коммутация фазы поднесущей. Это не привело к полному устранению помехи, однако применение предыскажений сигналов цветности позволяет существенно уменьшить ее заметность.     В PAL так же, как и в системе SECAM, применяется коммутация фазы поднесущей. Однако эта мера не обеспечивает полного устранения помех, и в результате система PAL по этому показателю стоит ниже SECAM.          MESECAM — стандарт или система?     Широко распространена расшифровка аббревиатуры MESECAM как Middle East SECAM (средневосточный SECAM). Подразумевалось, что он распространен на Ближнем и Среднем Востоке. Но SECAM-вещание в этих регионах ничем не отличается от стандартного. По сути несколько арабских стран принимают нормальный SECAM (625 строк/50 Гц). Термин же «MESECAM» появился в годы, когда стал резко расти спрос на видеомагнитофоны в арабском регионе. Имея возможность не только принимать «родной» SECAM, но и PAL из соседних стран, арабские зрители буквально вынудили производителей разработать дешевый способ записи SECAM-программ. На свет появился MESECAM — способ записи SECAM-программ на PAL-видеомагнитофоны. Для этого не надо было включать в магнитофон отдельный SECAM-тракт, заметно удорожающий стоимость. Ценой дешевого решения стало низкое качество записи (шум, помехи, муар на изображении).4. Далее на примере преимуществ и недостатков расскажем о технических особенностях стандартов.     NTSC/525ПреимуществаБолее высокая частота кадров — использование частоты кадров 30 Гц (в действительности 29,97 Гц) приводит к уменьшению заметности мерцания изображения.     Высокая точность редактирования цвета — возможно редактировать любые 4 поля без оказывания влияния на цвет.     Менее заметны шумы на изображении — достигается лучшее отношение сигнал/шум, чем в PAL/625.НедостаткиМеньшее число строк развертки — сниженная вертикальная четкость, более заметна строчная структура на экранах с большой диагональю.     Более выраженные муар, точечная интерференция и перекрестные искажения —это происходит из-за большей вероятности взаимодействия с монохромным сигналом изображения на более низкой частоте поднесущей.     Изменение оттенка — вариации фазы цветовой поднесущей вызывают сдвиги в отображении цветов, заставляя оснащать приемники регулировкой оттенка (Tint). Многие NTSC-телевизоры имеют цепи автоматической регулировки оттенка. Но уменьшая его флуктуации, они приводят все цвета, слагающие телесный цвет, к некому стандартному значению. При этом некоторая часть цветового диапазона не может быть правильно отображена. Топовые модели, как правило, имеют возможность отключения этих цепей, более дешевые — нет.     Более низкая по отношению к PAL контрастность — значение гамма-коррекции составляет 2,2, в то время как в PAL/625 оно равно 2,8.          PAL/625ПреимуществаБолее детальная картинка — большее число строк развертки, а также более широкая полоса сигнала яркости.     Устойчивость оттенков — благодаря инверсии фазы поднесущей на каждой последующей строке, любое фазовое искажение будет подавлено.     Более высокий уровень контраста — значение гамма-коррекции 2,8 против 2,2 в NTSC/525.НедостаткиБолее заметное мерцание — более низкая частота кадров (25 кадров/сек.)     Более заметны шумы — требование более высокой частоты поднесущей приводит к ухудшению отношения сигнал/шум в PAL/625 по сравнению с NTSC/525.     Потеря точности редактирования цвета — из-за чередования фазы цветового сигнала редактирование может быть осуществлено с точностью ±4 кадра (8 полей).     Снижение цветовой насыщенности при неизменном оттенке — точность цветов достигается посредством потери информации о разности фаз сигналов оттенка и насыщенности (к счастью, глаз менее восприимчив к изменениям насыщенности по сравнению с изменением оттенка, так что это — меньшее из двух зол).          SECAM/625ПреимуществаУстойчивость оттенка и постоянство насыщенности.     Большее вертикальное разрешение — в SECAM используется более высокое число строк развертки, чем в NTSC/525.НедостаткиБолее заметно мерцание — см. PAL/625.     Невозможно смешивание двух синхронных сигналов цвета SECAM — большинство ТВ-студий в SECAM-странах работают в PAL и переводят передачи в SECAM лишь для вещания. Кроме того, продвинутое домашнее оборудование S-VHS, Hi8 записывает в PAL и только при проигрывании транскодирует в SECAM.     Регулярные шумовые структуры на изображении (сеточка и др.) — частотная модуляция приводит к появлению регулярных шумовых структур даже на нецветных объектах.     Сниженное качество монохромного сигнала — т.к. одна из цветовых поднесущих имеет частоту 4,25 МГц, полоса меньшей ширины может быть использована для монохромного сигнала.     Несовместимость между различными версиями SECAM — некоторые из вариантов SECAM (эфир и видео) несовместимы друг с другом. Например, между оригинальной французской версией SECAM и так называемым Middle East SECAM. В описании на видеомагнитофон вы найдете упоминание об этом.          5. Возможность видеозаписи поддерживают все базовые системы. Для их записи выпускаются как одно-, так и мультисистемные видеомагнитофоны. Скажем, в Штатах широко распространены NTSC-модели и гораздо реже мультисистемные. Во Франции до сих пор встречаются только SECAM-модели. Зато система PAL не только распространена по всему миру, но и обязательно записывается любым мультисистемным видеомагнитофоном.     Особенность записи в NTSC заключается прежде всего в скорости протягивания ленты, она составляет 33,35 мм/сек., в то время как для PAL, SECAM это значение равно 23,39 мм/сек. Т.е. расход ленты для NTSC-записи заметно больше. В России, несмотря на монополизм SECAM, с момента появления импортных и производства отечественных моделей распространены как минимум двухсистемные видео. Парадоксально, но факт — «чистых» SECAM-моделей в России не только никогда не производилось, их даже в продаже крайне мало. Все прилавки заполонил тот самый дешевый MESECAM. Только в последние год-два Thomson, а вслед за ним и Samsung стали ввозить в Россию «настоящий» SECAM. Надо сказать, разница в качестве записи между SECAM и MESECAM видна невооруженным глазом. Только надо учитывать, что если записи в MESECAM более-менее универсальны (на практике несоместимость между разными видео проявляется крайне редко), то запись в SECAM совместима только с SECAM-видеомагнитофоном.     Что касается NTSC в России, похоже, эта система переживает у нас второе рождение. С распространением DVD запись в NTSC стала актуальной, несмотря на защищенность контента на диске. Стал расти спрос на мультисистемные видео с NTSC-записью. Есть также видео с режимом воспроизведения NTSC на PAL-телевизоре, но из-за отсутствия тиражирования в NTSC они меньше пользуются спросом.     Вывод — наиболее распространенной системой для видеозаписи в России является PAL (все, что у нас тиражируется, записывается только в PAL). Вторая причина — продаваемые в России видеокамеры, которые записывают исключительно в PAL, даже цифровые камкордеры имеют встроенный PAL-кодер.

Взаимосовместимость систем и транскодирование

Говоря о взаимосовместимости систем, следует иметь в виду полную или частичную совместимость, т.е. возможность принимать ТВ-сигнал одной из систем на приемник, рассчитанный на другой, или видеозапись ТВ-программы в одной из систем на видеомагнитофон, рассчитанный на работу в другой.     В принципе, так как частота кадров и число строк изображения одинаковы, при просмотре изображения, записанного в SECAM, на оборудовании PAL можно получить черно-белое изображение, и наоборот. Лишь частоты передачи и различия цветового кодирования делают системы несовместимыми с вещательной точки зрения. Тем не менее транскодирование между PAL и SECAM менее сложно, чем с NTSC.     Вообще же говоря, возможность получения цветного изображения в одной из систем на ТВ-приемнике, рассчитанном на другую, практически равна нулю. Остается только частичная совместимость, т.е. возможность просмотра черно-белого изображения на цветном приемнике. В этом случае достаточно, чтобы приемник «понимал» частоту кадров исходного сигнала. Частично совместимы между собой системы PAL/625 и SECAM/625 — на любом SECAM-приемнике можно воспроизвести в черно-белом виде PAL-программу и наоборот. NTSC-программы невозможно воспроизводить на телевизорах систем PAL и SECAM, равно как и наоборот. Исключение составляет режим PAL60 в видеомагнитофонах, в этом случае можно воспроизводить программу, записанную в NTSC 4,43. Несовместимы друг с другом разновидности системы SECAM (скажем, L и D).

Решение проблемы совместимости

Можно отметить три существующих способа «наведения мостов» между мировыми стандартами телевещания.     Первый заключается в ограниченном транскодировании. Вы, наверное, уже встречали странные названия вроде «NTSC Playback», «NTSC Playback on PAL TV» или «PAL60». Такие режимы позволяют только воспроизводить видеозапись на телевизоре, но копировать на другой видеомагнитофон ее нельзя. Что-то вроде неполноценного транскодирования.     Второй способ — это полноценное мультисистемное транскодирование. Такие транскодеры позволяют производить запись и воспроизведение в любой из систем цветности, независимо от стандарта оригинальной программы. По отношению к ТВ-приемнику мультисистемность означает не что иное как возможность воспроизведения сигнала, кодированного в любой из систем PAL, SECAM, NTSC. Часто бывает, что одна из систем (у нас обычно NTSC) может быть воспроизведена лишь через видеовход. Мультисистемный видеомагнитофон должен уметь воспроизводить PAL-запись в виде стандартного сигнала PAL, а также записывать поданный на него сигнал PAL как стандартную запись в PAL. То же самое он должен уметь, естественно, и с SECAM, и NTSC.     Наконец третий способ состоит в конвертировании стандартов. Здесь речь идет о транскодировании, но только систем одного стандарта, скажем. Например, PAL (625/50) в SECAM или наоборот. Либо NTSC 4,43 (525/60) в NTSC 3,58 или наоборот. Это единственный способ, когда видеоматериал записывается с полной гарантией от ошибок, в то время как мультитранскодеры при переводе, скажем, 625-строчного PAL в 525-строчный NTSC лишние строки вырезают, а если наоборот, то добавляют, т.е искажают информацию.     Здесь следует отметить, что в бытовой электронике мультисистемное оборудование получило весьма широкое распространение, в то время как число моделей аппаратуры для конвертации сигналов можно пересчитать по пальцам. Такие модели выпускают, например, Panasonic и Samsung. JVC также оснащает некоторые свои видеомагнитофоны транскодером, но только из SECAM в PAL при записи и наоборот — при воспроизведении.

Буквы и цифры…

Каждый из вас хоть раз видел коробки из-под телевизоров с надписями Multisystem и перечнем этих system в виде букв: B, G, I, M, L, D, K, а также дробных чисел 4.5, 5.5, 6.0, 6.5. Что они означают? И откуда берется Multi аж в 28 систем, если их всего 3?     Все очень просто. Как уже упоминалось, у трех основных систем есть вариации, отличающиеся частотой кадров, числом строк, диапазоном радиочастот (для эфирного вещания), промежуточной частотой звука и ее положением относительно несущей изображения, способом и полярностью модуляции несущей изображения. Для желающих разобраться самостоятельно публикуем таблицы систем.     В качестве примера приведем наш родной SECAM D, K: система цветности SECAM, частота кадров 25 Гц, число строк 625, ПЧ звука — 6,5 МГц, сдвиг выше несущей изображения, полярность модуляции несущей изображения отрицательная, используется как для вещания в метровом диапазоне (D), так и дециметровом (K), применяется в настоящее время (на территории России и стран СНГ в первую очередь).

А что дальше?

А дальше на горизонте телевидение высокой четкости и цифровое вещание. Для первого еще актуальны рассмотренные системы цветности. Для цифрового ТВ основообразующие цвета (R, G, B) уже не нуждаются в аналоговых системах кодирования, приводящих к деградации качества. Цифровой кодер способен без потерь передать полный спектр цветного ТВ-сигнала. На приемном конце происходит цифровое декодирование первичных сигналов, которые минуя системы преобразования, попадают прямиком на пушки кинескопа. Такому изображению не присущи искажения, биения, взаимовлияние RGB-каналов, а также двоения, троения и оконтуривания. И уже неважно, спутниковый ли это прием или кабельный. Со всеобщим введением цифрового вещания уйдут в небытие присущие описанным системам искажения, подверженность атмосферным и промышленным помехам. А пока… Мы вынуждены учитывать особености эфирного вещания и видеозаписи, выбирая, что лучше и удобнее.

7. Звуковые и электромагн. волны

Волна́ — изменение состояния среды или физического поля (возмущение), распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве. Другими словами, «…волнами или волной называют изменяющееся со временем пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины — например, плотности вещества, напряжённости электрического поля, температуры».

Волна (волновой процесс) - процесс распространения колебаний в сплошной среде. При распростаранении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице среды передаются лишь состояния колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества

Звуковые волны - это возмущения, распространяющиеся в материальной среде, в основном в воздухе, и связанные с колебаниями частиц этой среды. Звуковые волны охватывают диапазон частот от 10—20 Гц (низкие звуки — басы) до 20 кГц (высокие звуки) и распространяются в воздухе со скоростью около 340 м/с. Это не электромагнитные волны, однако при использовании соответствующих преобразователей (микрофонов) звуковые волны легко удается преобразовать в электромагнитные волны той же частоты.

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Общие свойства волн

В ограниченных в пространстве субстанциях волновым процессам свойственно проявление резонансных эффектов, обусловленных множественным наложением прямых и отражённых от границ волн, что приводит к резкому возрастанию амплитуды волнового процесса. При множественном наложении в области резонанса происходит аддитивное накопление энергии динамической системой вследствие синфазности прямых и обратных волн. Обычно принято считать, что в идеальных динамических системах без диссипации энергии при частоте резонанса амплитуда колебаний становится бесконечной, но это не всегда происходит, поскольку энергия свободных колебаний во многих случаях остаётся конечной. При распространении волн изменения их амплитуды и скорости в пространстве и появление дополнительных гармоник зависят от свойств анизотропности среды, сквозь которую проходят волны, границ, а также характера излучения источников волн. Учитывая свойства субстанции, в которой распространяется излучение, а также сложный в общем случае спектр сигнала, вводится понятие фазовой и групповой скорости волны, то есть скорость «центра тяжести» волнового пакета. Если на пути волны встречается какой-либо дефект среды, тело или граница раздела двух сред, то это приводит к искажению нормального распространения волны. В результате этого наблюдаются следующие явления: Отражение,Преломление,Рассеяние,Дифракция,Резонанс

Излучения с разной длиной волны, но одинаковые по физической природе, могут интерферировать. При этом могут возникнуть следующие частные эффекты:стоячие волны;бегущие волны;биения– периодическое уменьшение и увеличение амплитуды суммарного излучения;волновой пакет– образующиеся максимумы амплитуды имеют прерывистое распределение (волновой пакет Гаусса);эффект Доплера– изменение частоты, воспринимаемой приёмником при движении приёмника или источника излучения.

8. Физическая природа звука

Звук как явление физическое представляет собой колебательные движения материальных тел - твердых, газообразных или жидких. Возникновение слуховых ощущений человека связано, как правило, именно с колебаниями воздуха. Вот поэтому в безвоздушной среде передача звука становится невозможной.

Колебания воздуха, воспринимаемые органом слуха человека как звук, в естественных условиях имеют очень широкий диапазон величин давления, в связи с этим принято пользоваться логарифмической шкалой, выражая уровень интенсивности в белах (Б) или децибелах (дБ). Децибел - единица уровня интенсивности, равная десятикратному десятичному логарифму отношения интенсивности одного звука к некоторой другой интенсивности звука, условно принятой за уровень отсчета и близкой к пороговой.

Колебания, имеющие интенсивности, выходящие за пределы данного диапазона, как звук уже не воспринимаются, то есть они или совсем не слышны и не вызывают практически никаких ощущений, или воспринимаются тактильными и болевыми рецепторами и дают ощущения давления или боли, вытесняющие слуховые ощущения.

Звук как колебательный процесс характеризуется также частотой, которая по существу представляет собой описание изменений звукового давления во времени. Если эти изменения имеют правильный синусоидальный характер, то говорят о чистом тоне. В реальных условиях к такому чистому основному тону, как правило, примешивается еще некоторое количество добавочных тонов, которые придают звуку его часто неповторимую индивидуальность.

Орган слуха человека воспринимает колебания воздуха (при достаточном уровне интенсивности) в диапазоне от 16 герц до 20 килогерц, и соответственно эти частоты в физике и технике обозначают как звуковые, а менее 16 герц - как инфразвук и более 20 килогерц - как ультразвук. Человек инфра- и ультразвуковые колебания не слышит, сколь бы большой интенсивности они ни были. Но это совсем не означает, что такие виды энергии вообще на человека не действуют. Они представляют собой типичный пример раздражителей, которые мы с вами обозначили ранее как "внерецепторные", то есть которые не вызывают специфических ощущений. Человек же начинает ощущать их опосредованно в результате взаимодействия, и нередко неблагоприятного, с тканями нашего тела.

Звук как колебательный процесс характеризуется также длиной волны, которая количественно при неизменной частоте может меняться в зависимости от скорости распространения звука. Эта скорость в воздухе при температуре 0 градусов по шкале Цельсия и нормальном атмосферном давлении составляет 332 метра в секунду, возрастая при повышении давления и температуры воздуха.

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ЗВУКА Способность определять направление, из которого исходит звук, обусловлена бинауральным характером нашего слуха, т. е. тем, что мы воспринимаем звук двумя ушами. Локализацию звука в пространстве обозначают поэтому как би - науральный эффект. Люди, глухие на одно ухо, лишь с большим трудом определяют направление звука и вынуждены прибегать для этой цели к вращению головы и к различным косвенным показателям. Бинауральный эффект может быть фазовым и амплитудным. При фазовом бинауральном эффекте определение направления, из которого исходит звук, обусловлено разностью времен прихода одинаковых фаз звуковой волны к двум ушам. При амплитудном бинауральном эффекте определение направления звука обусловлено разностью громкостей, получающихся в двух ушах. Локализация звуков на основании фазового бинаурального эффекта возможна только в отношении звуков невысоких частот (не свыше 1500 Гц, а вполне отчетливо даже только до 800 Гц). Для звуков высоких частот локализация совершается на основе различия громкостей, получающихся в одном и другом ухе. Локализуем ли мы звук, исходя из слуховых или зрительных данных, мы локализуем не слуховые и зрительные ощущения и образы восприятия в слуховом или зрительном "поле", а реальные явления, отображаемые в наших ощущениях, в восприятиях в реальном пространстве. Поэтому локализация источника звука определяется не только слуховым, но и зрительным восприятием вообще, совокупностью всех данных, служащих для ориентировки в реальном пространстве.

9. принципы построения стереофонических систем

Стереофоническое воспроизведение звука позволяет слушателям ощущать распределение источников звука в горизонтальной плоскости: слева - справа - посредине; звучание оркестра и хора приобретает прозрачность, слушатель ощущает звуковую перспективу. Даже если источники звука неподвижны, при стереофоническом звуковоспроизведении прозрачность звуковой перспективы существенно улучшается: при передаче сольной арии в сопровождении оркестра слова становятся более разборчивыми, заметно улучшается слуховое восприятие сольных инструментов, например рояля.

Для стереофонического воспроизведения звука тоже применяют двухканальные усилители низкой частоты, но оба канала таких усилителей должны быть одинаковыми по схеме. Каждый из каналов стереофонического усилителя должен воспроизводить одинаковую полосу частот, иметь одинаковую выходную мощность и объединенные ( управляемые одной ручкой) регуляторы громкости и тембра.

Широкое распространение стереофонического воспроизведения звука как в виде грамофонных и магнитофонных записей, так и с помощью УКВ радиовещания привело к тому, что некоторая часть слушателей привыкла воспринимать монофоническое звучание как неполноценное. 

Стереоэффекты ("бегающий звук", привязка звука "слева-справа" и т.д.) первых стереозаписей достаточно быстро приелись. Поэтому лучшие записи электронных инструментов в студии в 60-е годы проводились с использованием микрофонной техники, что объясняет "живой" характер звучания: Внедрение многоканальной полностью электронной (без использования микрофонов) записи инструментов с последующим сведением, облегчив работу звукорежиссера, одновременно уничтожило атмосферу зала. В последующем этот факт стал учитываться при проведении студийных записей, хотя полного возврата к микрофонной технике не произошло.

Существует ряд методов, позволяющих аппаратуре воспроизводить звук, локализуемый в пространстве, при ограниченном количестве акустических систем. Разные методы реализации имеют сильные и слабые стороны, поэтому важно понимать принципиальные различия между основными методами обработки сигнала. В основе современных систем пространственного звучания (Dolby Surround, Dolby Pro-Logic, Q-Sound, Curcle Surround и других) лежит все та же идея суммарно-разностного преобразования, дополненная "фирменными" методами обработки сигналов (как аналоговыми, так и цифровыми). Часто их объединяют общим названием "3D-системы" ("второе рождение" термина сорокалетней давности!).

10. Системы радиосвязи.

Системы радиосвязи условно можно разделить на простые (конвекционные) и транкинговые.

Рассмотрим в начале простые системы радиосвязи:

• Системы радиосвязи с дальностью связи 2-10 километров (город-открытое пространство)

   Этот способ организации радиосвязи подходит для: торговых центров, магазинов, складов, строительных площадок, для организации связи охраны любого объекта, спортивных сооружений и комплексов, производственных площадок, заводов и т д.

Схема организации радиосвязи и рекомендации по оборудованию радиосвязи представленны в разделе: организация радиосвязи типа "точка-точка" (могут использоваться как портативные радиостанции так и мобильные-базовые радиостанции)

• Системы радиосвязи с дальностью связи 10-50 километров (портативные - автомобильные радиостанции)

   Этот способ организации радиосвязи подходит для: крупных производств и заводов, фермерских хозяйств и предприятий агропромышленного комплекса, лесных хозяйств, лесопромышленных комплексов и лесозаготовительных хозяйств, любых объектов большой площади (например организация связи для такси) и т д.

Схема организации радиосвязи и рекомендации по оборудованию радиосвязи представленны в разделе: организация радиосвязи типа "звезда" (с базовой радиостанцией в качестве диспетчерской) без выхода в телефонные сети общего пользования.

• Системы радиосвязи с использованием ретранслятора, дальность связи до 70 километров (для автомобильных радиостанций)

   При использовании ретранслятора не нужен диспетчер, который передает информацию абоненту, каждый абонент системы радиосвязи с использованием ретранслятора сам может дозваниться до других абонентов системы. Ретранслятор автоматически перенаправляет вызывной сигнал для всех абонентов сети.

   Этот способ организации УКВ радиосвязи подходит для гостиничного бизнеса, больших торговых центров, бизнес-центров и т д.

• Транкинговые системы радиосвязь

   Транкинговые системы радиосвязи имеют широкий спектр применения и большое колличество вариантов построения. Могут обеспечивать дальность связи на сотни километров (например вдоль нефтепроводов или газопроводов), 

Что такое радиоволны  Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.).  Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.  Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) – единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Длина волны (в метрах) рассчитывается по формуле: или примерно где ¦ – частота электромагнитного излучения в МГц. 

Как распространяются радиоволны  Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны. 

11. Радиоволновые диапазоны.

Радиоволны делятся на частотные диапазоны это: длинные волны, средние волны, короткие волны, и ультракороткие волны.

Длинные волны. Волны этого диапазона называются длинными, поскольку их низкой частоте соответствует большая длина волны. Они могут распространяться на тысячи километров, так как способны огибать земную поверхность. Поэтому многие международные радиостанции вещают на длинных волнах.

Средние волны распространяются не на очень большие расстояния, поскольку могут отражаться только от ионосферы (одного из слоев атмосферы Земли). Передачи на средних волнах лучше принимают ночью, когда повышается отражательная способность ионосферного слоя.

Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему распространяются на очень большие расстояния. Передачи радиостанции, работающей на коротких волнах, можно принимать на другой стороне земного шара.

Ультракороткие волны (УКВ) могут отражаться только, от поверхности Земли и потому пригодны для вещания лишь на очень малые расстояния. На волнах УКВ-диапазона часто передают стереозвук, так как на них слабее помехи.

Вот на рисунках вверху волна изображена в виде полосы, а вот как она выглядит на самом деле.

Длинные волны - - - - - Короткие волны 150-300 кГц - - - - - 2300-26 100 кГц  (1000 - 2000 м) - - - - - (11 - 130 м)

Средние волны - - - - - Ультракороткие волны 525 - 1700 кГц - - - - - 87 - 108 МГц (180 - 570 м) - - - - - (2,5 - 3,5 м)

Радиоволны с длиной волны более 1 километра имеют отличительную особенность - способность хорошо огибать Землю при своем распространении. Поэтому волны этой части диапазона способны распространяться далеко за пределами прямой видимости. Конечно, при удалении излучающей антенны за линию горизонта сигнал будет значительно ослаблен, но, в общем, в этом диапазоне частот может быть обеспечена достаточно уверенная связь на расстояниях в сотни и тысячи километров.

Радиоволны, которые распространяются вдоль поверхности Земли, называют земными или поверхностными волнами. В этом диапазоне частот, кроме поверхностных волн, для связи используют и пространственные волны. Пространственными (ионосферными, небесными) называют такие волны, которые, будучи излученными от поверхности Земли, отразятся от ионосферы и вновь вернутся на Землю. Траектория распространения пространственной волны, вернувшейся на Землю после отражения от ионосферы, называется скачком. Электромагнитные волны нижней части радиодиапазона также хорошо отражаются от поверхности Земли (то есть с малыми потерями). Отраженные от Земли радиоволны при достижении ионосферы повторно отражаются от ее нижних слоев, образуя следующий скачок.

12. Техническая инфраструктура телевидения.

Подготовка технической инфраструктуры.

Для организации корпоративного телевидения необходима подготовка технической инфраструктуры. Это комплекс мероприятий технического характера, включающих в себя:

• Проведение анализа технических возможностей клиента для организации Корпоративного телевидения

• Проектирование и монтаж специализированной СКС(структурированной кабельной системы) для организации вещания

• Разработка требований к аппаратному и программному обеспечению проекта

• Организация серверных и коммутационных узлов; аппаратное и программное обеспечение

• Организация точек вещания (разработка схем вещания и монтаж устройств отображения контента: плазменных панелей, информационных киосков и т.д.)

• Настройка программного обеспечения

• Обучение персонала

Комплекс технических устройств для производства и распространения телевизионных программ называется телецентром (ТЦ). По своему назначению телецентры делятся на программные и передающие (ретрансляционные). В программных ТЦ создаются телевизионные программы, а передающие ТЦ служат для распространения телевизионного сигнала при помощи различных технических средств и каналов связи.

Основным звеном телевизионного центра является аппаратно-студийный комплекс (АСК), в состав которого входят аппаратно-студийные (АСБ) и аппаратно-программные блоки (АПБ), центральная аппаратная (ЦА), а также видеомагнитофонная (ВМА) и телекинопроекционная (ТКА) аппаратные.

В нашей стране Технический телевизионный центр был введен в эксплуатацию к 50-ой годовщине Октябрьской революции — 7 ноября 1968 г. ТТЦ объединял два аппаратно-студийных комплекса: первый в Останкино, второй на Шаболовке. С 1980 г. был введен в строй еще один АСК, расположенный рядом с останкинским комплексом. Таким образом, в состав ТТЦ входят три аппаратно-студийных комплекса. С этого времени из Останкино транслируются общесоюзные программы со сдвигом на пять временных зон (на территории СССР было 11 часовых поясов).

Назначение центрального телевизионного технического центра в наше время изменилось: он не производит программы самостоятельно, а обеспечивает техническую поддержку более чем 60-ти телерадиокомпаниям (ОРТ, НТВ, ТВ-Центр и т.д.). Суточный объем телерадиовещания составляет примерно 600 часов.

Из внестудийных средств в ТТЦ работают пять ПТС (4-5 телекамер) и две ПРТС (1-2 телекамеры), четыре передвижные звуковые станции (ПЗС) и 25 ТЖК.

Аппаратно-студийный блок является основным звеном подготовки телепередач, производящихся в записи. В состав АСБ входят:

1) студии с телекамерами, осветительным оборудованием, микрофонами, выносными мониторами;

2) режиссерская аппаратная, отделенная от студии смотровым стеклом, за которым расположены пульты видеорежиссера и звукорежиссера. Режиссер может следить за работой камер по видеоконтрольным устройствам (мониторам), расположенным настойках. При помощи акустического оборудования он связан с телеведущими и

операторами, кроме того, он имеет возможность управления видео- и кинопроекционными аппаратными. Звукорежиссер помимо включения определенного микрофона имеет возможность звукового сопровождения телевизионного изображения; 3) техническая аппаратная оснащена усилительно-контрольным оборудованием (синхрогенератор ВКУ, осциллографы, измерительная аппаратура).

В настоящее время в составе Останкинского ТТЦ работают 22 аппаратно-студийных блока. Площадь студий колеблется от 50 до 1000 кв. м, количество телекамер — от 3 до 8.

Аппаратура ТЦ быстро обновляется, например, телекомпания НТВ использует три цифровых аппаратно-студийных блока и один аппаратно-программный.

Аппаратно-программный блок является основным звеном подготовки телепрограмм. Из ранее записанных телепередач или их частей, «живых» репортажей, прямых новостных эфиров и т.д. формируется целая программа. К этому моменту телепередачи проходят режиссерский, звукорежиссерский контроль, монтаж и проверяются службой технического контроля.

В составе АПБ, как правило, присутствует эфирная студия с телекамерами, осветительным оборудованием, микрофонами, ВКУ и пультом диктора для прямого эфира. Тут же используется оборудование, предназначенное для автоматизации выпуска программ.

Например, в АСК ОРТ работает 14 аппаратно-программных блоков, с эфирными студиями площадью 60 кв. м. Только в информационном комплексе находятся шесть АПБ с тремя студиями.

В составе телецентра могут одновременно работать несколько аппаратно-студийных и аппаратно-программных блоков, поэтому координирующим центром всего аппаратно-студийного комплекса является центральная аппаратная. Здесь происходит коммутация всех программ и распределение их по телевизионным радиостанциям и междугородным линиям связи. Сюда поступают сигналы из технических, видеомагнитофонных и кинопроекционных аппаратных.

Видеомагнитофонные аппаратные (ВМА) бывают двух типов: аппаратные записи-воспроизведения и аппаратные электронного монтажа. Видеосигналы через центральную аппаратную поступают на видеомагнитофоны. С пульта центральной аппаратной можно как записывать, так и воспроизводить необходимую информацию. Здесь расположено коммутационно-измерительное оборудование, отсюда в центральную аппаратную поступает основное количество сигналов для эфира с группы синхронно работающих видеомагнитофонов .

В составе центрального ТТЦ 19 видеомагнитофонных аппаратных и аппаратная озвучивания информационных сюжетов. Выдача программ в эфир обеспечивается с видеомагнитофонов в формате Betacam SP.

Аппаратная электронного монтажа предназначена для создания телепередач с помощью нелинейного монтажа. Она может заменить аппаратную записи/воспроизведения, так как в ближайшее время вещание будет осуществляться по безленточной технологии с видеосерверов. Тут же в передачу могут вводиться цифровые видеоэффекты.

Останкинский ТТЦ располагает 26-ю аппаратными электронного монтажа с оборудованием фирмы Sony.

Для передачи в эфир кинофильмов или их фрагментов снятых на светочувствительную пленку (кинопленку), используется телекинопроекционная аппаратная (ТКА),

Поскольку далеко не вся кинопродукция переведена в цифровой вид, осуществить ее показ по ТВ возможно при помощи специального телекинопроектора. Количество кадров в кино составляет 24 кадра в секунду, а в системах PAL/ SECAM — 25 кадров в секунду, поэтому проектор вынужден работать с чуть большей скоростью. Зритель не замечает, что тональность звука чуть-чуть повышается, и фильм заканчивается немного быстрей. Кроме того, смена кадров в ТВ осуществляется разверткой луча, а в кинопроекторе обтюратором, прерывающим световой поток.

Несмотря на популярность аналоговых и цифровых ТЖК, в ТТЦ используются 20 комплектов кинокамер (16 и 35 мм) и имеется аппаратура перевода сигнала с кинопленки на магнитную ленту. Звуковое сопровождение кино- и видеофильмов производится в комплексе озвучивания программ в формате Betacam SP.

14. Организация спутникового телевизионного вещания. Спутниковые системы распределенного и непосредственного телевизионного вещания.

спу́тниковое телевизио́нное веща́ние

передача телевизионных сигналов через спутниковые системы связи для последующего их распределения по местным радио – и кабельным телевизионным сетям. Первый канал спутникового телевизионного вещания Москва – Владивосток передавал телевизионные программы через спутник связи «Молния-1» с 1965 г. В 1967 г. начала передавать телевизионные сигналы первая национальная система спутникового телевещания «Орбита». С 1976 г. в нашей стране работает первая спутниковая система непосредственного телевизионного вещания «Экран»; эта система обеспечивает телезрителям возможность принимать телевизионные сигналы от спутников связи непосредственно на домашние параболические антенны («тарелки»).

Спутниковое телевидение – непременная составляющая телевизионных каналов связи, обеспечивающих покрытие всей территории страны телевизионным вещанием. Телезрители, проживающие в любой части земного шара, могут принимать телевизионные программы от нескольких (до 10) искусственных спутников, транслирующих передачи практически всех стран мира. Сигналы со спутников устойчиво принимаются на небольшие, диаметром менее 1 м, параболические антенны, если они не закрыты домами, возвышенностями или густым лесом. Основная масса телевизионных передач непосредственного спутникового вещания ведётся в диапазоне 11.7—12.5 ГГц, что требует для приёма на обычные телевизоры преобразования сигналов, передаваемых в специальных спутниковых стандартах, в сигналы наземных стандартов. Эти преобразования осуществляются особыми малошумящими преобразователями, размещаемыми на приёмных антеннах, либо преобразовательными блоками – тюнерами. Система «Экран», задуманная специально для передачи телезрителям в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока программ Центрального телевидения, работает в диапазоне 700–800 МГц, что позволяет принимать телевизионные сигналы телевизорами, имеющими дециметровый диапазон, достаточно простыми антеннами.

Искусственные спутники Земли, передающие сигналы непосредственного телевизионного вещания, находятся на геостационарных орбитах, поэтому приёмные антенны ориентируют один раз – при их установке или при перенастройке на приём передач с другого спутника. Для поиска желаемых программ к привычной настройке по частоте принимаемого канала добавляется настройка по направлению приёма с помощью дистанционно управляемого устройства ориентации антенны (позиционера). Если заранее известны координаты спутников, применяют антенны с электрически переключаемым направлением приёма.

На Всемирной Административной Радиоконференции в 1979 году были разработаны требования и рекомендации к системам НТВ. Вот некоторые основные положения: для линий Космос-Земля и Земля-Космос выделены фиксированные полосы частот, в которых допускается высокая плотность потока мощности; рекомендуется передача частотно-модулированного телевизионного сигнала с предыскажениями; диапазон 11.7 - 12.5 ГГц разбит на 40 частотных каналов с разносом несущих частот на 19.8 МГц. Полоса пропускания частотного канала принята равной 27 МГц; плотность потока мощности в зоне обслуживания не должна превышать 103 дБВт/м2 для индивидуального приема и 111 дБВт/м2 для коллективного. Кратко поясним эти основные сформулированные постулаты НТВ. Для телевещательной спутниковой службы определены семь частотных диапазонов вещания (табл. 1). Табл. 1
L-диапазон	0.39 - 1.55 и 1.61 - 1.71 ГГц
S-диапазон	1.93 - 2.70 ГГц
C-диапазон	3.40 - 5.25 и 5.725 - 7.075 ГГц
X-диапазон	7.25 - 8.40 ГГц
Ku-диапазон	10.70 - 12.57 и 12.70 - 14.80 ГГц
Ka-диапазон	15.40 - 27.50 и 27.00 - 50.20 ГГц
K-диапазон	84.00 - 86.00 ГГц

15. Назначение и структура телевизионного центра

Комплекс технических устройств для производства и распространения телевизионных программ называется телецентром (ТЦ). По своему назначению телецентры делятся на программные и передающие (ретрансляционные). В программных ТЦ создаются телевизионные программы, а передающие ТЦ служат для распространения телевизионного сигнала при помощи различных технических средств и каналов связи.

Основным звеном телевизионного центра является аппаратно-студийный комплекс(АСК), в состав которого входят аппаратно-студийные (АСБ) и аппаратно-программные блоки (АПБ), центральная аппаратная (ЦА), а также видеомагнитофонная (ВМА) и телекинопроекционная (ТКА) аппаратные.

В нашей стране Технический телевизионный центр был введен в эксплуатацию к 50-ой годовщине Октябрьской революции — 7 ноября 1968 г. ТТЦ объединял два аппаратно-студийных комплекса: первый в Останкино, второй на Шаболовке. С 1980 г. был введен в строй еще один АСК, расположенный рядом с останкинским комплексом. Таким образом, в состав ТТЦ входят три аппаратно-студийных комплекса. С этого времени из Останкино транслируются общесоюзные программы со сдвигом на пять временных зон (на территории СССР было 11 часовых поясов).

Назначение центрального телевизионного технического центра в наше время изменилось: он не производит программы самостоятельно, а обеспечивает техническую поддержку более чем 60-ти телерадиокомпаниям (ОРТ, НТВ, ТВ-Центр и т.д.). Суточный объем телерадиовещания составляет примерно 600 часов.

Из внестудийных средств в ТТЦ работают пять ПТС (4-5 телекамер) и две ПРТС (1-2 телекамеры), четыре передвижные звуковые станции (ПЗС) и 25 ТЖК.

Аппаратно-студийный блокявляется основным звеном подготовки телепередач, производящихся в записи. В состав АСБ входят:

1) студии с телекамерами, осветительным оборудованием, микрофонами, выносными мониторами; 2) режиссерская аппаратная, отделенная от студии смотровым стеклом, за которым расположены пульты видеорежиссера и звукорежиссера. Режиссер может следить за работой камер по видеоконтрольным устройствам (мониторам), расположенным настойках. При помощи акустического оборудования он связан с телеведущими и операторами, кроме того, он имеет возможность управления видео- и кинопроекционными аппаратными. Звукорежиссер помимо включения определенного микрофона имеет возможность звукового сопровождения телевизионного изображения; 3) техническая аппаратная оснащена усилительно-контрольным оборудованием (синхрогенератор ВКУ, осциллографы, измерительная аппаратура).

В настоящее время в составе Останкинского ТТЦ работают 22 ап-паратно-студийных блока. Площадь студий колеблется от 50 до 1000 кв. м, количество телекамер — от 3 до 8.

Аппаратура ТЦ быстро обновляется, например, телекомпания НТВ использует три цифровых аппаратно-студийных блока и один аппаратно-программный.

Аппаратно-программный блок является основным звеном подготовки телепрограмм. Из ранее записанных телепередач или их частей, «живых» репортажей, прямых новостных эфиров и т.д. формируется целая программа. К этому моменту телепередачи проходят режиссерский, зву-корежиссерский контроль, монтаж и проверяются службой технического контроля.

В составе АПБ, как правило, присутствует эфирная студия с телекамерами, осветительным оборудованием, микрофонами, ВКУ и пультом диктора для прямого эфира. Тут же используется оборудование, предназначенное для автоматизации выпуска программ.

Например, в АСК ОРТ работает 14 аппаратно-программных блоков, с эфирными студиями площадью 60 кв. м. Только в информационном комплексе находятся шесть АПБ с тремя студиями.

В составе телецентра могут одновременно работать несколько аппаратно-студийных и аппаратно-программных блоков, поэтому координирующим центром всего аппарат-но-студийного комплекса является центральная аппаратная. Здесь происходит коммутация всех программ и распределение их по телевизионным радиостанциям и междугородным линиям связи. Сюда поступают сигналы из технических, видеомагнитофонных и кинопроекционных аппаратных.

Видеомагнитофонные аппаратные (ВМА)бывают двух типов: аппаратные записи—воспроизведения и аппаратные электронного монтажа. Видеосигналы через центральную аппаратную поступают на видеомагнитофоны. С пульта центральной аппаратной можно как записывать, так и воспроизводить необходимую информацию. Здесь расположено коммутационно-измерительное оборудование, отсюда в центральную аппаратную поступает основное количество сигналов для эфира с группы синхронно работающих видеомагнитофонов.

В составе центрального ТТЦ 19 видеомагнитофонных аппаратных и аппаратная озвучивания информационных сюжетов. Выдача программ в эфир обеспечивается с видеомагнитофонов в формате Betacam SP.

Аппаратная электронного монтажа предназначена для создания телепередач с помощью нелинейного монтажа. Она может заменить аппаратную записи/воспроизведения, так как в ближайшее время вещание будет осуществляться по безленточной технологии с видеосерверов. Тут же в передачу могут вводиться цифровые видеоэффекты.

Останкинский ТТЦ располагает 26-ю аппаратными электронного монтажа с оборудованием фирмы Sony.Для передачи в эфир кинофильмов или их фрагментов, снятых на светочувствительную пленку (кинопленку), используется телекинопроекционная аппаратная (ТКА). Поскольку далеко не вся кинопродукция переведена в цифровой вид, осуществить ее показ по ТВ возможно при помощи специального телекинопроектора. Количество кадров в кино составляет 24 кадра в секунду, а в системах PAL/SECAM — 25 кадров в секунду, поэтому проектор вынужден работать с чуть большей скоростью. Зритель не замечает, что тональность звука чуть-чуть повышается, и фильм заканчивается немного быстрей. Кроме того, смена кадров в ТВ осуществляется разверткой луча, а в кинопроекторе обтюратором, прерывающим световой поток.

Несмотря на популярность аналоговых и цифровых ТЖК, в ТТЦ используются 20 комплектов кинокамер (16 и 35 мм) и имеется аппаратура перевода сигнала с кинопленки на магнитную ленту. Звуковое сопровождение кино- и видеофильмов производится в комплексе озвучивания программ в формате Betacam SP.

16.

Внестудийной передачей является многокамерная видеопрограмма любого формата или программная вставка, которая передается или записывается вне студийного комплекса. Большая часть оборудования, стационарно установленного в студийном комплексе, необходима  для внестудийной передачи. Устройства производства, звукотехнические, инженерные и записывающие устройства, как правило, размещаются в специально созданных транспортных средствах (часто называемых ПТС = передвижная телевизионная станция). Такие телепередвижки, помимо телевизионного оборудования требуют надежного электропитания, как правило, от отдельного дизель-генератора. Другой вариант – специальный транспортируемый "комплект для путешествия" - легкий, портативный видеомикшер, видеомагнитофоны и соответствующее инженерной оборудование, звуковой микшер и т.д. упаковываются в ящики, и собираются в нужном месте на месте (например, для съемок театральной постановки). В общем случае студийное производство обладает большей степенью контроля за установкой, постановкой и содержанием программы, чем ОВ. Существует логистические трудности в том, что нужен второй комплект всех этих предметов за пределами студии, но съемки на месте дают преимущество съемки сложных и актуальных сцен, плюс способность освещать огромный диапазон событий, которые не поставлены специально для телевидения. ПТС Основная ПТС внестудийной передачи  содержит аппаратную управления, которая выполняет те же функции, что и аппаратная видеорежиссера, но оборудование и рабочие помещения спроектированы и сжаты так, чтобы помещаться в гораздо меньшем пространстве. Транспортные средства технической поддержки используются для перевозки кабеля, звукового оборудования и камер, мониторов, осветительного оборудования и других средств производства, которые могут потребоваться во время съемок. Кроме того, может потребоваться отдельное транспортное средство, оснащенное видеомагнитофоном и устройством замедленного воспроизведения и т. д. Для прямой трансляции  потребуется транспортное с каналами радиосвязи или портативным оборудованием, это может быть оборудование для наземной или спутниковой связи или, наоборот, наземные линии, по которым программа передается на базовую станцию или передатчик. Количество транспортных средств на месте действия тем больше, чем сложнее программа и ее оснащение. Может потребоваться доставить на место реквизит, декорации и мебель. Могут быть необходимы комнаты для переодевания, гримерные и помещения для приема пищи. 

17. Станда́рт телевизио́нного веща́ния — система кодирования видеосигнала для его эфирной передачи. Уже в эпоху чёрно-белого телевидения возникло несколько разных стандартов разложения изображения, отличавшихся числом строк, частотой кадров и другими параметрами. Переход к цветному телевидению умножил число систем, так как на разные стандарты разложения накладывались стандарты кодирования цвета (NTSC, PAL, SECAM).

Впоследствии часть систем «вымерла»; с другой стороны, распространились многосистемные телевизионные приёмники, так что сейчас разнообразие систем не создаёт проблем для телезрителей.

В настоящее время идёт внедрение цифрового телевидения и телевидения высокой чёткости.