Телевидение. Телевизионные системы

	Голубой	Зеленый
Синий	Красный	Пурпурный Желтый
Рисунок 1 – Изображение, соответствующее испытательному сигналу

Требуется рассчитать в заданных в таблице 2 строках следующие пара- метры:

-уровень яркостного сигнала UY;

-уровни цветоразностных сигналов UR-Y, UG-Y и UB-Y;

-значения сигналов U и V;

для системы PAL:

- амплитуду SСЦ и фазу φСЦ сигнала цветности;

-уровни огибающей U+ и U- ПЦТС;

для системы SECAM:

-значения сигналов DR и DB;

-девиацию частоты цветовой поднесущей в “красной” (∆fR) и “синей”

(∆fB) строках;

-мгновенные значения частоты цветовой поднесущей в “красной” (fМГН.R)

и“синей” (f МГН.B) строках;

-уровни огибающей U+ и U– ПЦТС (без учета выбросов на фронтах

ЦРС, создаваемых контурами НЧ-предыскажений).

31

Результаты расчета свести в таблицу 4. Также в масштабе строки постро- ить осциллограммы сигналов UY, UR-Y, UG-Y, UB-Y, U, V и ПЦТС системы PAL. Осциллограммы сигналов DR и DB, а также ПЦТС системы SECAM построить для двух (“красной” и “синей”) строк.

Таблица 4 – Результаты расчета параметров сигналов систем ЦТВ

Сигналы, общие для всех систем

Сигналы системы PAL

ЦТВ

Цвет

φСЦ

φСЦ

+

–

UR,

UG

UB

UY

UR-Y

UG-Y

UB-Y

U

V

SСЦ

ПЦТС

ПЦТС

полосы

(φV=90°)

(φV=270°)

U

U

Цвет 1

Цвет 2

Цвет 3

Цвет 4

Цвет 5

Цвет 6

Продолжение таблицы 4

						Сигналы системы SECAM
Цвет	DR	DB	∆fR	∆fB	fR МГН		fB МГН	UПЦТС.R +	UПЦТС R –	UПЦТС B +	UПЦТС B –
полосы
Цвет 1
Цвет 2
Цвет 3
Цвет 4
Цвет 5
Цвет 6

Указания и рекомендации по решению задачи

Номенклатура сигнала и номер строки, для которой должен быть произ- веден расчет, выбирается в соответствие с собственным вариантом по данным таблицы 2. Для примера, варианту номер 60 (NB = 60) будут соответствовать следующие размахи сигналов основных цветов (в процентах):

UЧБ.MAX = 40 + NB = 100 %,

UЧБ.MIN = NB – 30 = 30 %,

32

UЦВ.MAX = NB + 30 = 90 % ,

UЦВ.MIN = NB – 20 = 40 %,

таким образом номенклатура сигнала будет записана в виде 100/30/90/40.

Номер строки определяется в данном случае по выражению

NСТР = 625 – NB · 4 = 385.

Далее определяется расположение строки на изображении - смещение от- носительно верхней h+ (либо нижней h– ) границы экрана (рисунок 2). Его можно найти по выражениям:

h+ = (NСТР – NВЕРХН )/ NВЕРХН

h– = (NНИЖН – NСТР.)/ NВЕРХН ,

где NВЕРХН и NНИЖН – номера самой верхней (первой активной) и самой нижней (последней активной) строк изображения соответствую- щего (1-го или 2-го) поля.

После этого определяется, какие цвета присутствуют в данной строке. Времена tЦ.1 – tЦ.6 , в течение которых передаются соответствующие цвета, по- надобятся при построении осциллограмм.

			b			NВЕРХН
∆h+	tЦ.1	tЦ.2		tЦ.5	tЦ.6
						NСТР.
			tЦ.3	tЦ.4
h
			tСТР.			NНИЖН

Рисунок 2 – К определению положения строки на экране и передаваемых

в ней цветов

Далее, по номенклатуре сигнала в таблицу 4 записываются значения сиг- налов основных цветов UR, UG и UB.

33

Яркостный и цветоразностные сигнала находятся по следующим выраже-

ниям:

UY = 0,3U R + 0,59UG + 0,11U B ;

U R−Y = U R −UY = 0,7U R − 0,59UG − 0,11U B ;

UG−Y = UG −UY = −0,3U R + 0,41UG − 0,11U B ;

U B−Y = U B −UY = −0,3U R − 0,59UG + 0,89U B .

Расчет параметров ПЦТС PAL производится следующим образом:

– вычисляются сигналы U и V:

V = 0,877U R−Y ;

U= 0,493UB−Y .

–рассчитываются амплитуда SСЦ и фаза ϕСЦ сигнала цветности

SСЦ = U 2 +V 2 ;

ϕСЦ = arctg(VU ) – для случая фазы поднесущей цветности в канале V

ϕV = 90°;

ϕСЦ = arctg(-V U ) – для случая фазы поднесущей цветности в канале V

ϕV = 270°;

– рассчитываются амплитудные значения огибающей ПЦТС

U ПЦТС ± = UY ± SCЦ .

Для расчета параметров ПЦТС SECAM определяем:

– амплитуду сигналов DR и DB :

DR = −1,9U R−Y ,

DB =1,5UB−Y ;

– девиацию частоты в “красных” и “синих” строках

fR = fR НОМ × DR , fB = fB НОМ × DB ,

где fR НОМ , fB НОМ – номинальная девиация в “красных” и “синих” строках, соответственно;

34

–мгновенные значения частот цветовых поднесущих в “красных” и “синих”

строках

fR МГН	=	f0R	+	fR	,
fB МГН	=	f0B	+	fB	,

где f0R , f0B – частота покоя модулятора в “красных” и “синих” строках соот- ветственно;

–размахи сигналов цветности (установившееся значение, без учетов выбросов на фронтах сигнала, вызванных действием контура низкочастотных предыс- кажений) в “красных” и “синих” строках

UСЦ R =UСЦ 0 × KВЧ ( fR МГН ) / KВЧ ( f0 ) ,

UСЦ B =UСЦ 0 × KВЧ ( fB МГН ) / KВЧ ( f0 ) ,

где UСЦ 0 – размах сигнала цветности на частоте f0 = 4,286 МГц;

KВЧ ( f ) – коэффициент передачи контура высокочастотных предыскаже-

ний;

– амплитудные значения огибающей ПЦТС в «красной» и «синей» строках:

UПЦТС.R ± = UY ±UCЦ .R / 2 ;

UПЦТС.B ± = UY ±UCЦ .B / 2 .

Для построения осциллограмм на оси времени последовательно отклады- ваются времена tЦ.1 – tЦ.6 передачи каждого из цветов, и им ставится в соответ- ствие амплитуда сигнала, для которого строится осциллограмма. В качестве примера на рисунке 3 приведена осциллограмма яркостного сигнала, соответ- ствующего варианту 60.

UY(t)		UY.4
	UY.1
		UY.2	UY.5
				UY.6
		UY.3
		tСТР.				t

Рисунок 3 – Пример построения осциллограммы (сигнал яркости)

35

Задача № 4

Спроектировать домовую распределительную сеть (ДРС) сигналов теле- видения для жилого дома. ДРС подключается к линейному тракту условно су- ществующей системы кабельного телевидения и должна удовлетворять требо- ваниям СТБ [36] в полосе рабочих частот от 48,5 до 862 МГц. Исходные данные для проектирования представлены в таблице 5, где: NПОД – количество подъез- дов в доме; NЭТ – количество этажей в доме; NКВ/Э – количество квартир абонен- тов на этаже; U50 (U855) – уровень напряжения радиосигнала изображения 1 ТВ радиоканала на частоте 49,75 МГц (69 ТВ радиоканала на частоте 855,25 МГц) в точке домового ввода, дБ(мкВ); NТВ РС – количество радиосигналов телевиде- ния, распределяемых в системе КТВ. При расчетах расстояние между подъез- дами здания принять равным 30 м, межэтажное расстояние – 3 м.

При проектировании осуществить выбор активного и пассивного обору- дования для ДРС, привести его электрические параметры, рассчитать уровни радиосигналов на выходах абонентских распределительных устройств для гра- ничных частот рабочей полосы (50 и 862 МГц). Результаты расчетов предста- вить в графической форме (пример чертежа ДРС приведен на рисунке 4).

Задача №5

Для цифровой системы передачи сигналов изображения и звукового со- провождения (рисунок 5) с параметрами, указанными в таблице 6:

-определить разрядность квантования mИЗ для яркостного и цветоразностных сигналов. и mЗВ – для сигнала звукового сопровождения;

-выбрать частоту дискретизации fД.ЗВ. для сигнала звукового сопровождения;

-рассчитать скорость передачи данных для сигнала яркости BY, цветоразност- ных сигналов BЦРС, суммарную скорость передачи видеоданных BИЗ., суммар- ную скорость передачи звуковых данных BЗВ., общую суммарную скорость передачи данных (без учета компрессии) BΣ;

-рассчитать объем запоминающего устройства, необходимый для записи (хра- нения) одного кадра некомпрессированных видеоданных VЗУ ИЗ.;

-определить необходимые коэффициенты компрессии сигналов изображения kИЗ. и звукового сопровождения kЗВ., при которых возможна передача потока данных через цифровой канал связи с заданными в таблице 6 параметрами,

36

вычислить соответствующие битовую BКОД. (на выходе помехоустойчивого кодера U5) и символьную BСИМВ. (на выходе модулятора UR1) скорости;

-определить максимальную длительность фрагмента программы t, которая мо- жет быть записана в ЗУ заданной емкости VЗУ с учетом выбранных коэффици- ентов компрессии kИЗ. и kЗВ;

-рассчитать отношение сигнал/шум (ОСШ) на выходе сквозного тракта для сигналов яркости и звуковой частоты (возможными потерями в цифровом тракте пренебречь).

Задание №6

Написать краткий реферат (объемом от 5 до 15 стр. либо не менее 10000 знаков) по одной из представленных ниже тем. Выбор темы осуществляется по номеру зачетки либо по согласованию с преподавателем.

Требования к реферату:

-должны быть проанализированы не менее 5 источников (книги, перио- дические издания (не менее 2 статей), патенты (не менее двух), а также мате- риалы, доступные в сети Интернет);

-в реферате должна быть как минимум одна структурная схема, пояс- няющая работу анализируемого устройства, модуля либо системы, в зависимо- сти от темы;

-рекомендуется приведение осциллограмм, диаграмм, графиков, таблиц и прочего графического материала.

Перечень тем:

1.Внутрикадровая компрессия изображений в стандарте MPEG-2

2.Межкадровая компрессия изображений в стандарте MPEG-2

3.Кодирование с предсказанием в стандарте MPEG-4AVC/H.264

4.Кодирование с предсказанием в стандарте HEVC/H.265

5.Кодирование с преобразованием в стандарте MPEG-4AVC/H.264

6.Кодирование с преобразованием в стандарте HEVC/H.265

7.Система наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T. Об- щая структурная схема, основные параметры

37

8.Система наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T2. Об- щая структурная схема, основные параметры

9.Система мобильного цифрового телевизионного вещания DVB-Н. Общая структурная схема, основные параметры

10.Система кабельного цифрового телевизионного вещания DVB-С/С2. Общая структурная схема, основные параметры

11.Радиотракт приемника НЦТВ системы DVB-T/T2.

12.Формирование OFDM радиосигнала системы DVB-T

13.Помехоустойчивое кодирование и модуляция в системе DVB-T

14.Помехоустойчивое кодирование и модуляция в системе DVB-T2

15.Помехоустойчивое кодирование и модуляция в системе DVB-C

16.Формирование радиосигнала в системах НЦТВ DVB-C/C2

17.Система ТВ вещания по IP-протоколу (IPTV)

18.Аппаратно-студийный комплекс (видеотракт)

19.Передвижная телевизионная станция

20.Передача компонентного видеосигнала ТСЧ по интерфейсу SDI

21.Передача компонентного видеосигнала ТСЧ по интерфейсу HD-SDI

22.Блок камерного канала с триаксиальным интерфейсом

23.Методы передачи стереотелевизионных изображений

24.Передача стереотелевизионных изображений по интерфейсу HDMI

25.Тракт обработки видеосигнала одноматричной видеокамеры

26.Тракт обработки видеосигнала трехматричной видеокамеры

38

3 этаж		71.1
		71.7									ДА-4
		69.1		3.0
2 этаж		72.3									ОА-4/12

68.83.0

1 этаж	73.4					ОА-4/14
			3.0
	НА123				ОА-1/12

Подвал

95.0

100.0

83.4

77.9

74.8
		72.3										ДА-4
72.8				3.0
	72.9											ОА-4/12
	72.5			3.0
74.0												ОА-4/14
				3.0
30.0										ОА-1/6 33.0

77.9

71.9 ДА-4

75.93.0

72.5	ОА-4/12
75.6	3.0
73.6	ОА-4/14

92.5		уровень ТВ РС на fподн.= 50 МГц	дБ (мкВ)
96.0		уровень ТВ РС на fподн.= 855 МГц

линия кабельная RG6U линия кабельная F1160BV

Рисунок 4 – Пример выполнения чертежа проектируемой ДРС жилого здания

39

Таблица 5 – Исходные данные к задаче № 4

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
NПОД	6	5	4	2	3	4	5	6	5	4	3	2	1	2	3
NЭТ	5	7	9	12	9	12	7	4	6	10	12	16	24	18	16
NКВ/Э	4	3	3	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4	3	3
U50	82,6	82,9	83,8	83,1	84,3	84,5	85,7	85,4	86,9	86,0	86,4	87,2	87,3	87,8	86,3
U855	77,5	80,3	82,6	85,2	87,8	90,1	92,5	95,4	97,7	100,3	77,6	80,4	82,5	85,3	87,7
NТВ РС	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30	30	28	26	24	22

Вариант	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
NПОД	5	4	3	2	3	4	5	6	5	4	3	1	2	3	4
NЭТ	6	6	10	14	12	10	12	6	6	7	14	24	16	8	9
NКВ/Э	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4	3
U50	87,5	88,2	87,9	88,6	89,1	89,8	89,3	88,8	88,4	92,4	91,5	90,6	90,3	91,7	90,8
U855	90,2	92,8	95,0	97,9	100,1	77,4	80,6	82,3	85,1	87,9	90,0	92,4	95,9	97,2	100,5
NТВ РС	20	18	16	14	12	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30

Вариант	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45
NПОД	3	2	3	4	5	6	5	4	3	2	1	2	3	5	4
NЭТ	9	12	9	12	7	4	6	10	12	16	24	18	16	6	6
NКВ/Э	3	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4
U50	92,2	91,9	92,6	92,9	93,8	93,1	94,3	94,5	95,7	95,4	96,9	96,0	96,4	97,2	97,3
U855	77,6	80,4	82,7	85,1	87,9	90,2	92,6	95,5	97,8	100,4	77,7	80,5	82,6	85,4	87,8
NТВ РС	30	28	26	24	22	20	18	16	14	12	12	14	16	18	20

Вариант	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
NПОД	3	2	3	4	5	6	5	4	3	1	2	3	2	4	2
NЭТ	10	14	12	10	12	6	6	7	14	24	16	9	20	10	15
NКВ/Э	3	3	4	4	3	3	4	4	3	3	4	4	2	3	4
U50	97,8	96,3	97,5	98,2	97,9	98,6	99,1	99,8	99,3	98,8	98,4	100,4	101,5	100,6	100,3
U855	90,1	92,7	95,1	97,8	100,0	77,3	80,7	82,2	85,0	87,8	89,9	92,3	95,8	97,1	100,4
NТВ РС	22	24	26	28	30	30	28	26	24	22	20	18	16	14	12