Телевидение — это… Что такое Телевидение?

История

Слово «телевидение» придумал и ввел в научный обиход русский инженер Константин Дмитриевич Перский. Сделал он это на конференции в Париже, в 1900 году, опередив начало коммерческого вещания почти на сорок лет. Термин быстро прижился и теперь, спустя столетие, используется в большинстве языков народов Земли. Регулярное ТВ-вещание в Европе началось 2 ноября 1936 года в Великобритании, а в США почти на 3 года позже — 30 апреля 1939 года.

В 1941 году Федеральная комиссия по связи США (ФКС) приняла первый телевизионный стандарт, основные положения которого в телевидении SDTV действуют до сих пор. Было определено, что телевизионное изображение будет состоять из 525 строк и 60 полей в секунду, а звук будет передаваться на УКВ с частотной модуляцией.

При выборе основных характеристик телевизионной картинки инженеры исходили из свойств человеческого зрения. Известно, что содержание изображения лучше всего воспринимается в пределах пространственного угла ясного зрения с размерами 12 градусов по вертикали и 16 градусов по горизонтали. Тогда в формате SECAM одна строка будет содержать примерно 800 элементов, а в кадре будет 800*625 = 0,5*106 элементов.

При построчной развертке и частоте кадров 50 Гц длительность одного элемента строки будет составлять 0,04 мкс, ширина спектра телевизионного сигнала при этом будет составлять 12,5 МГц. Работа с таким относительно широкополосным сигналом нежелательна по двум причинам. Во-первых, метровый диапазон длин волн, в котором первоначально велось телевизионное вещание, обладает малой емкостью, и при ширине полосы сигнала в 12,5 МГц в нем удалось бы разместить всего 6 каналов, а на практике еще меньше.

Для сужения спектра телевизионного сигнала было решено использовать принцип чересстрочной развертки (рис. 1). Весь растр разбивается на две части таким образом, чтобы вся картинка отрисовывалась в два приема. В первом полукадре (поле) воспроизводятся только нечетные строки, с 1 по 625, а во втором — только четные, со 2 по 624.

При этом получается, что поля чередуются с частотой 50 Гц, а кадры — с частотой 25 Гц. Длительность одной строки при чересстрочной развертке составляет 64 мкс, а одного элемента разложения строки — 0,08 мкс, что уже вполне допустимо технически. Ширина спектра телевизионного сигнала составляет 6,25 МГц, что увеличивает емкость телевизионного диапазона вдвое.

Рис. 1. Чересстрочная развертка

Долгие годы техническое качество изображения в системе SDTV оценивалось во всем мире как приближающееся к теоретически возможному при существующих стандартах и считалось весьма высоким. Высказывались мнения, что SDTV системы дают зрителю именно то, что ему нужно.

И все же стало ощущаться, что действующие системы себя исчерпали. Особенно это проявлялось в области сбыта ТВ приемников — основного источника доходов производителей ТВ оборудования. Спрос на ТВ приемники не рос, а иногда даже снижался. Стало преобладать мнение, что основным показателем, в части привлечения зрителей, является не расширение сети ТВ вещания и увеличение числа принимаемых программ, а общее качество изображения.

В течение пятидесяти лет своего существования SDTV телевидению удавалось обеспечивать приемлемое качество изображения, поскольку телеприемники имели небольшой размер экрана. На экране с диагональю 51 см как сами строки развертки, так и искажения слишком малы, чтобы их увидеть, и поэтому изображение смотрится хорошо. Но с увеличением размеров телеэкранов строки развертки становятся более крупными, что приводит к ухудшению качества картинки.

Кроме того, для чересстрочной развертки характерен эффект зубчатых краев изображения, тем более заметный, чем больше диагональ отображающего экрана. Для улучшения качества изображения на больших экранах было решено вернуться к построчной (progressive) развертке. Изначальной целью внедрения чересстрочной развертки была экономия ширины полосы частот, но при работе с устройствами типа DVD-плееров это ограничение роли не играет.

При реализации этого метода новые содержательные видеостроки не добавляются, но отображаются одна за другой, сверху вниз. Этот формат получил обозначение 480p или подругому — 525p (или 576р для европейского варианта), и называется телевидением улучшенной разрешающей способности (Enhanced Definition Television, EDTV).

Внедрение EDTV — это большой шаг вперед в улучшении качества изображения. На большом экране качество, даваемое EDTV, значительно ближе к HDTV по сравнению с обычным телевидением. Практически все современные DVD-плееры способны использовать как чересстрочную, так и построчную развертку.

Телевидение высокой четкости (ТВЧ, HDTV) берет начало в 1968 году, когда по заказу японской вещательной корпорации NHK (Nippon Hoso Kyokai) были начаты исследования по созданию нового телевизионного стандарта.

В 1986 году на очередном заседании Пленарной ассамблеи Международного союза электросвязи было высказано мнение о возможности принятия рекомендации, касающейся параметров системы ТВЧ с разложением 1125 строк. Отмечалось, что, поскольку ни в одном государстве ТВЧ еще не введено, имеется возможность принятия единого стандарта для всех стран.

Как уже говорилось, в телевидении SDTV отношение ширины экрана к высоте составляет 4:3 или 1:1,33. В формате HDTV отношение составляет 16:9 или 1:1,78, что всего лишь на 4% отличается от международного кинематографического стандарта 1:1,85. Это означает, что современные кинофильмы могут демонстрироваться на экранах телевизоров HDTV практически без искажений.

Другим принципиальным нововведением HDTV по сравнению с SDTV является значительное увеличение количества строк в кадре. На сегодняшний день, пожалуй, самый распространенный формат HDTV — это 1080i, то есть 1080 строк с чересстрочной разверткой. Так же как и в 525i, в первом поле отображаются строки с нечетными номерами, а во втором — с четными.

Альтернативным форматом HDTV является формат 720 строк с построчной прогрессивной разверткой, или 720p. Некоторые эксперты утверждают, что качество изображения в этом формате лучше, чем у 1080i, однако фактически 1080i становится более распространенным форматом вещания, и ему на смену приходит прогрессивный формат 1080р, по качеству явно превосходящий 720р.

Двойное увеличение числа строк разложения, по сравнению с действующими стандартами, сопряжено с учетверением полосы частот видеосигнала, что делает несовместимой систему ТВЧ с действующими системами ТВ вещания. Решение было найдено за счет перехода к цифровым методам обработки сигнала.

Содержание

Содержание

1. Понятие о телевидении

2. Пришествие телевидения

3. Перспективы развития телевидения.

4. Особенности и стиль Российского телевидения

5. Недостатки телевидения.

6. Развитие цифрового телевидения в разных странах

— Опыт внедрения цифрового телевидения.

— Перспективы дальнейшего развития ЦФТ.

7. Влияние рынка телевидения на рыночную инфраструктуру.

— Влияние телевидения на политическую и экономическую ситуацию.

— Инфраструктурарынка и инфраструктура телерадиовещания.

8. Обобщенный анализ финансового состояния негосударственного телевидения.

Телеви́дение это (греч. τήλε — далеко и лат. video — вижу) (от новолатинского televisio — дальновидение) — система связи для трансляции и приёма движущегося изображения и звука на расстоянии.

Телевидение — область науки, техники икультуры, связанная с передачей на расстояние изображений подвижных объектов при помощи радиоэлектронных устройств.

Телевидение — одно из наиболее массовых средств распространения информации (политической, культурной, научно-познавательной, учебной) и одно из основных средств связи, используемое в научных, организационных, технических и др. прикладных целях (например, в системах диспетчеризации и контроля в промышленности и на транспорте, в космических и ядерных исследованиях, в военном деле и т. д.).

Понятие о телевидении

Принцип передачи изображений на расстояние состоит в следующем.

10.1. Структура передающей сети телевизионного вещания

Для ТВ вещания используется метровый и дециметровый диапазоны волн электромагнитных колебаний, соответствующие очень высоким и ультравысоким частотам, которые иногда с целью удобства называются ультракороткими волнами или УКВ.

Сигналы ТВ программ передаются абонентам (телезрителям) в основном с помощью наземной ТВ передающей сети, систем кабельного телевидения (СКТВ) и системы непосредственного ТВ вещания (НТВ), использующей связные искусственные спутники Земли (ИСЗ), находящиеся на геостационарной орбите (ГСО), а также сотовыми системами телевидения.

Наземная ТВ передающая сеть состоит из телецентров, работающих совместно с радиотелевизионными передающими станциями (РТПС), ТВ ретрансляторов и технических средств передачи ТВ сигналов на большие расстояния. Телецентры представляют собой комплексы радиотехнической аппаратуры, помещений и служб, необходимых для создания ТВ программ.

С телецентров сформированные ТВ сигналы непосредственно передаются на РТПС. К настоящему времени в России используются 350 РТПС с передатчиками мощностью 1кВт и более, причем 300 из них являются многопрограммными, и 10000 РТПС с передатчиками мощностью менее 1кВт, из которых около 4000 многопрограммные.

Основным назначением ТВ ретрансляторов является обеспечение более равномерного покрытия густонаселенной территории ТВ вещанием. ТВ ретрансляторы требуются, как правило, в двух случаях: во-первых, вне зоны уверенного приема основной мощности РТПС и, во-вторых, внутри зоны в местах, в которых по географическим причинам сигнал основной станции ослаблен и не обеспечивает удовлетворительного качества приема.

Распределение сигналов ТВ программ на большие расстояния по территории России осуществляется с помощью разветвленной сети радиорелейных линий (РРЛ) и спутниковых систем связи Орбита, Экран, Москва. Причем наземная распределительная сеть включает в себя свыше 300 тысяч каналокилометров РРЛ.

В состав современной сети ТВ вещания нашей страны входят также около 70 млн. телевизоров.

Организовано ТВ вещание по зональному принципу с поочередным повторением передачи центральных программ для каждой из пяти существующих зон со сдвигом во времени на два часа.

С целью классификации выделенная для ТВ вещания полоса частот электромагнитных колебаний условно разбита на пять частотных диапазонов, в которых может быть размещено 73 радиоканала;

Следует заметить, что между вторым и третьим радиоканалами расположена полоса частот, отведенная для ОВЧ ЧМ, т.е. для УКВ ЧМ вещания, равная 7 МГц (6673 МГц).

f= 470 (N-21)8 = 302 8N, МГц;

f= 470 (N-20)8 = 310 8N, МГц;

f= 470 (N-21)8 1,25 = 303,25 8N, МГц.

Выбор нижней границы 1 диапазона определяется тем, что для упрощения конструкции ТВ приемников и снижения частотных искажений при выделении полного ТВ сигнала из радиосигнала необходимо, чтобы несущая частота изображения в несколько раз превышала максимальную частоту спектра модулирующего ТВ сигнала f 6,25 МГц.

Кроме того, частотный диапазон примерно до 40 МГц практически полностью занят для целей радиовещания и радиосвязи и других радиослужб. Верхняя граница 5 частотного диапазона ограничена длинами радиоволн, на которых начинают сказываться значительное их поглощение в атмосфере и влияние ее неоднородностей — дождя, тумана и т.д.

Планирование передающей ТВ сети заключается в определении места расположения РТПС и выборе их параметров (мощность передатчиков, высота подвеса антенн, частота излучения), чтобы обеспечивались удовлетворительные условия приема в заданной полосе без взаимных помех между ТВ станциями. При этом следует иметь ввиду, что ТВ передающие станции и радиоретрансляторы большой мощности имеют радиус действия обычно 5070 км, а ретрансляторы малой мощности излучают ТВ сигналы в радиусе 1020 км.

Наиболее экономичное планирование передающей ТВ сети достигается в том случае, если ТВ передающие станции размещаются по углам равностороннего треугольника (рисунок 10.1). В этом случае каждый ТВ передатчик, имеющий передающую антенну с круговой диаграммой направленности, обеспечивает возможность приема ТВ сигнала на расстоянии r <

г0, где r0 — средний радиус зоны прямой видимости. Из рисунка 10.1 видно, что для сплошного покрытия территории площадью S ТВ вещанием с помощью нескольких ТВ радиопередатчиков, имеющих одинаковый средний радиус зоны обслуживания г, расстояние между соседними ТВ радиопередатчиками нужно выбирать из условия гг.

При этом образуются области, в которых возможен уверенный прием одновременно от нескольких ТВ радиопередатчиков. Радикальным средством ослабления взаимных помех для телевизоров, расположенных в этих областях, является работа соседних ТВ радиопередатчиков в разных ТВ радиоканалах. При этом учитывается избирательность ТВ приемников по соседним каналам приема.

Рисунок 10.1. Схема размещения ТВ радиопередатчиков

Из рисунка 10.1 следует, что каждый элементарный треугольник площадью S обслуживается тремя радиопередатчиками. При этом каждый радиопередатчик является общим для шести треугольников. Следовательно, если заданную территорию площадью S можно условно разбить на k треугольников площадью S, то количество радиопередатчиков n, необходимых для обеспечения ТВ вещанием этой территории, равно

n= 3k/6 = k/2.

Выделим в пределах общей территории большой треугольник площадью S, в вершинах которого располагаются ТВ радиопередатчики, работающие в одном радиоканале. Сторона такого треугольника, соответствующая расстоянию d между радиопередатчиками, работающими в совмещенном канале, практически находится в пределах 400500 км в зависимости от особенностей рельефа местности.

Будем считать, что в пределах этой территории можно выделить М больших треугольников. Тогда в пределах всей зоны ТВ вещания может быть расположено n= М/2 радиопередатчиков, работающих в одном канале. Зная значения n и n, легко определить число радиоканалов N, необходимых для обслуживания ТВ вещанием всей территории площадью S.

Из вышеприведенного выражения следует, что для уменьшения числа радиоканалов необходимых для охвата ТВ вещанием заданной территории, надо уменьшить расстояние между передатчиками, работающими в одном радиоканале и увеличить радиус вещания каждой ТВ станции.

При планировании сети ТВ вещания, а именно при конкретном распределении номеров радиоканалов для соседних передающих станций с целью исключения заметности взаимных помех должны соблюдаться нормы на значения защитного отношения А, которое определяется выражением

A = U/U,

где UС — напряжение полезного сигнала на антенном входе телевизора; U — напряжение сигнала помехи. Следовательно, для сохранения высокого качества воспроизводимых ТВ изображений отношение полезного сигнала к мешающему на входе ТВ приемника должно быть не ниже защитного отношения. Наибольшее защитное отношение требуется при работе ТВ передатчиков в совмещенном (одинаковом) радиоканале.

Например, величина защитного отношения по совмещенному радиоканалу должна быть такой, чтобы полезный сигнал на входе телевизора был больше мешающего не менее, чем на 40 дБ. Для обеспечения такого значения защитного отношения на практике необходимо удалять друг от друга ТВ радиопередатчики, работающие в одинаковых радиоканалах, на очень значительные расстояния.

Рисунок 10.2. Частотные зависимости защитного отношения

1-СНЧ=0, 2-СНЧ= ± 1/3f

Определенным смещением несущих частот (СНЧ) передающих ТВ радиостанций можно уменьшить заметность помех и тем самым снизить требуемые значения защитного отношения, что позволит сократить расстояние между радиопередатчиками, работающими в совмещенных каналах. В свою очередь, это дает возможность снизить число радиоканалов, необходимых для организации однопрограммного ТВ вещания в пределах заданной территории.

Метод СНЧ основан на использовании дискретных частотных свойств ТВ сигналов. Причем величина ослабления мешающего действия помех зависит от величины сдвига и точности его поддержания. Различаются два режима работы СНЧ — обычный и прецизионный (точный).

При обычном режиме СНЧ учитывается смещение в пределах периода строчной развертки. При этом не требуется большая абсолютная стабильность величины сдвига спектров (несущих частот радиопередатчиков). Например, при СНЧ на 1/2 строчной частоты f получается наибольший выигрыш в защитном отношении (до 20 дБ).

При СНЧ на 2/3 или 4/3 f, равной 15625 Гц для российского ТВ стандарта, защитное отношение уменьшается до 15 дБ. Применять СНЧ на 1/2 f можно только при расположении радиопередатчиков на одной линии, т.е. при обслуживании узко вытянутой территории. При работе нескольких передатчиков, работающих в одном радиоканале на смежных территориях, применяется СНЧ на 2/3 или 4/3 f.

При прецизионном СНЧ учитывается сдвиг в пределах периода частоты кадров, т.е. сдвиг должен быть кратным частоте кадров, равной 25 Гц. Для выполнения данного условия относительная нестабильность fz, должна находиться в пределах , а абсолютная нестабильность несущей изображения радиопередатчика не более ±2,5 Гц.

Прецизионное смещение дает дополнительный выигрыш по сравнению с обычным СНЧ на 10 дБ. Выигрыш в защитных отношениях, достигаемый при точном СНЧ по сравнению с обычным СНЧ, позволяет значительно сократить расстояния между мешающими передатчиками, а в уже сложившейся передающей сети существенно снизить взаимные помехи, что способствует дальнейшему повышению качества ТВ приема.

Системы цифрового вещания

Цифровое телевидение — это отрасль телевизионной техники, в которой передача, обработка и хранение телевизионного сигнала осуществляются хотя бы частично в цифровой форме.

Любое видеоизображение можно представить как последовательность неподвижных изображений — кадров. При преобразовании в цифровой формат исходный аналоговый непрерывный сигнал становится дискретным, то есть неизбежно искажается. Чем ниже частота дискретизации, тем больше искажений возникает при преобразовании.

Предлагаем ознакомиться:  Поздравления с днем рождения в стихах

Оцифровка аналогового сигнала состоит из трех элементов: дискретизации, квантования и кодирования.

Дискретизация сигнала во времени — это преобразование непрерывного аналогового сигнала в последовательность его значений в дискретные моменты времени. Эти значения называют отсчетами или выборками.

Обратное преобразование дискретного сигнала в непрерывный осуществляется с помощью операции, называемой интерполяцией.

Квантование сигнала по уровню заключается в нахождении для каждого отсчета сигнала ближайшего к нему уровня квантования или, проще говоря, округлении значений отсчетов сигнала до ближайших уровней квантования. В системах цифрового телевидения, как правило, применяется равномерное квантование сигналов с числом уровней квантования равным 256.

При этих условиях шум квантования на изображении практически незаметен. В последние годы все чаще применяется квантование с большим числом уровней, что позволяет еще улучшить качество изображения. На выходе АЦП полученный номер уровня квантования представляется в виде двоичного числа, т. е. выполняется кодирование.

Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) принята рекомендация BT-601. Рекомендация ITU-R BT-601 (или просто Рекомендация 601) определяет единый международный стандарт цифрового кодирования телевизионного сигнала обычной четкости для студийной аппаратуры. В нем предусмотрено раздельное кодирование яркостного и двух цветоразностных сигналов. Такой вариант кодирования называется компонентным.

Пожалуй, наиболее популярен сейчас стандарт оцифровки, известный как 4:2:2 (иногда его обозначают как YUV2), рис. 2. Здесь используется базовая частота дискретизации 3,375 МГц, причем частота дискретизации канала яркости равна значению базовой частоты, умноженному на 4, то есть 13,5 МГц, а для каждого цветоразностного канала — 6,75 МГц.

televidenie-vysokoy-chyetkosti-2.jpg
Рис. 2. Стандарт оцифровки 4:2:2
televidenie-vysokoy-chyetkosti-3.jpg
Рис. 3. Стандарт оцифровки 4:4:4

Другой, также достаточно популярный сегодня стандарт оцифровки видеосигнала обозначается как 4:4:4 (рис. 3). В отличие от YUV2, здесь; используется частота дискретизации 13,5 МГц и для яркостного, и; для каждого цветоразностного канала. В этом стандарте каждый пиксель кодируется 24 битами. Это увеличивает объем передаваемой и записываемой информации, зато при оцифровке не происходит потери информации.

Иногда можно встретить разновидность описанного стандарта, обозначаемую как 4:4:4:4. Здесь для представления каждого пикселя используется уже не 24, а 32 бита. Дело в том, что помимо яркости и двух цветоразностных составляющих для каждого пикселя указывается еще степень прозрачности (так называемый альфа-канал). Пожалуй, на сегодня это один из самых качественных (и дорогих) стандартов.

Существуют и более «компактные» стандарты с более низкими частотами дискретизации, которые используются, как правило, в тех случаях, когда наиболее важным фактором является не качество выходного видеоизображения, а сравнительно небольшой объем описывающих его данных. Таков, к примеру, стандарт 4:1:1, обозначаемый также BTYUV.

Если вместе с видеосигналом передается также звуковое сопровождение, то оно оцифровывается отдельно (ведь и при передаче сигнала звуковое сопровождение всегда передается по отдельному каналу). При этом используются стандартные для звукозаписи частоты дискретизации — обычно 44,1 кГц (частота, стандартная для компакт-дисков, при использовании которой звуковой сигнал слышимого диапазона практически не искажается).

Но «для экономии ресурсов» могут использоваться также более низкие частоты дискретизации — 22,05 или 11,025 кГц. В сочетании с частотами дискретизации для оцифровки видеосигналов такая «экономия ресурсов» вряд ли окажется критичной с точки зрения объема данных, однако может существенно понизить качество звучания.

  • Формат кадра 16:9;
  • Число активных (видимых на экране) элементов изображения в строке 1920;
  • Полное число строк 1125, из них активных (видимых на экране) 1080;
  • Частота кадров 24, 25 или 30 Гц при чересстрочной или прогрессивной развертке, 50 или 60 Гц при прогрессивной развертке;
  • Частота дискретизации сигнала яркости 74,25 МГц при частотах кадров 24, 25 или 30 Гц и 148,5 МГц при частотах кадров 50 или 60 Гц;
  • Частоты дискретизации цветоразностных сигналов в 2 раза меньше частоты дискретизации сигнала яркости;
  • Число разрядов квантования 8 или 10.

Принятие рекомендации по формату изображения 16:9 и колориметрическим параметрам позволяет производителям осуществлять разработку и выпуск ТВ приемников нового формата до начала вещания по системе ТВЧ. Имеется в виду возможность использования телевизоров для приема сигналов действующих стандартов форматов 4:3.

Т.о. логотип «HDTV Ready» означает, что снабженный им телевизор может принимать сигнал ТВЧ и… сжимать его до обычного для SDTV разрешения 720 на 576 пикселей.

Полноценное HDTV можно просматривать только с помощью телевизоров с «родным» разрешением 1920*1080. Такие телевизоры имеют логотип «Full HD».

В области массового вещания столкнулись два стандарта передачи сигнала: ATSC (Advanced Television Systems Committee, США) и DVB (Digital Video Broadcasting, Европа). Отдельно стоит Япония со стандартом ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). В России сделан выбор в пользу европейского стандарта DVB.

Американский и европейский стандарты аналогичны в том смысле, что оба ориентированы на передачу кодированных и компрессированных видео- и аудиоданных.

В США при выборе стандарта цифрового телевизионного вещания основное внимание уделяли повышению качества изображения. Очевидно, что преимущества изображения с высоким разрешением будет особенно заметно на телевизорах с большим экраном — не меньше 55-60 дюймов. Пока ТВ-приемники данного класса стоят гораздо дороже телевизоров SDTV, но цены быстро снижаются.

В Европе при разработке цифровой телевизионной системы DVB учли негативный опыт, связанный с развертыванием коммерческого телевизионного вещания высокой четкости, в основном аналоговой ТВЧ-системы MAC (Multiplexed analog components). Поэтому основное внимание уделили увеличению числа каналов со стандартной разрешающей способностью.

Это позволило начать переход к цифровому телевидению с выпуска относительно дешевых приставок для уже имеющихся телевизионных приемников. Кроме того, европейский стандарт рассматривается как основа для единой телекоммуникационной системы, ориентированной на передачу данных самой различной природы, отсюда требования к низкой вероятности ошибок. В то же время в ATSC отсутствует опция передачи дополнительных данных.

ATSC ориентирован на трансляцию в полосе шириной 6 МГц (стандартная ширина канала американской системы аналогового ТВ NTSC) одного потока со скоростью 19,28 Мбит/с при наземном вещании и двух таких потоков — в сетях кабельного телевидения. DVB гораздо гибче: в стандартной полосе 8 МГц он обеспечивает выбор скорости в диапазоне от 4,98 до 31,67 Мбит/с (возможна работа в регионах с каналами шириной 6 и 7 МГц).

Соответственно изменяется и число ТВ-программ в этой полосе — от 16 до 2, причем возможна одновременная трансляция программы с низким разрешением, но высокой надежностью и высоким разрешением при пониженной надежности приема. Уникальная особенность DVB — это мобильность приемника, он может перемещаться со скоростью до 300 км/ч — это поезда, междугородний пассажирский автотранспорт, мобильные службы (скорая помощь, полиция) и т. п.

Однако самое существенное — это надежность доставки сигнала, в чем ATSC уступает DVB. Причиной этого является принятая в ATSC многопозиционная амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой 8-VSB (vestigal-sideband modulation system for broadcast). В целом 8-VSB можно назвать вершиной технической реализации систем амплитудной модуляции с подавлением боковой полосы. Но по сравнению с DVB в реальных условиях этот механизм проигрывает по надежности, гибкости, требованиям к приемным антеннам.

DVB — это набор спецификаций, охватывающих кабельное DVB-C (cable), спутниковое DVB-S (satellite) и наземное DVB-T (terrestrial) вещание (рис. 8). Наиболее сложный алгоритм в DVB-T, поскольку условия работы и требования к передаче при наземном вещании наиболее жесткие.

Рис. 8. Система вещания DVB

Цифровое телевидение приходит и в Россию. В 1999 году Госкомсвязи Российской Федерации одобрил «Концепцию внедрения цифровых наземных систем звукового и телевизионного вещания в России». В основе концепции лежит принцип создания в сетях вещания интегрированного транспортного потока для передачи как вещательных программ, так и мультимедийной и другой информации. Полный переход на цифровое телевизионное вещание планируется завершить к 2015 году.

Модель цвета в ТВЧ

В телевидении параметры цвета количественно описываются с помощью цветовой модели RGB (по первым буквам английских названий базовых цветов этой модели — Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Модель основана на том, что при цветовосприятии человеческим глазом непосредственно воспринимаются три цвета — красный, зеленый, синий.

Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Каждая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство (рис. 4).

Рис. 4. Цветовое пространство RGB

Важно отметить особенные точки и линии этой модели.

  • Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет);
  • Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет).
  • На линии, соединяющей данные точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения;
  • Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Диапазон цветов, который может быть воспроизведен, зафиксирован или описан каким-либо способом, называется цветовым охватом (gamut) или цветовым пространством.

В телевизионных стандартах SDTV используется цветовое пространство YUV (рис. 5), где Y — это сигнал яркости, а U и V — цветоразностные сигналы, причем в монохромном, «черно-белом» телевидении используется только информация о яркости, а цветоразностные сигналы игнорируются.

televidenie-vysokoy-chyetkosti-5.jpg
Рис. 5. Цветовое пространство YUV
televidenie-vysokoy-chyetkosti-6.jpg
Рис. 6. Цветовое пространство YCbCr

Y = 0,299R 0,587G 0,114B;U = – 0,147R – 0,289G 0,436B = 0,492 (B – Y);V = 0,615R – 0,515G – 0,100B = 0,877 (R – Y).

Для ТВЧ было разработано цветовое пространство YCbCr (рис. 6), которое является вариантом цветового пространства YUV.

Y = 0,299R 0,587G 0,114B;Cb = – 0,172R – 0,339G 0,511B 128;Cr = 0,511R – 0,428G – 0,083B 128.

Взаимосвязь пространств RGB и YCbCr показана на рис. 7.

Из приведенных формул видно, что в HDTV при пересчете цветового пространства RGB используются существенно иные коэффициенты уравнений, поэтому просмотр изображений ТВЧ на мониторах с обычной колориметрией приводит к заметным искажениям цветопередачи.

Для достижения хорошего качества требуется применение специальных преобразователей цветового охвата.

Рис. 7. Связь пространств RGB и YCbCr

10.3. Системы кабельного телевидения

Принципы построения систем кабельного телевидения. СКТВ называются системы приема и распределения значительного числа сигналов высококачественных ТВ программ большому числу абонентов по кабельным линиям связи. В районах с низкой напряженностью электромагнитного поля, в условиях многолучевого распространения радиоволн (в больших городах с разноэтажными зданиями, горных, холмистых районах) использование СКТВ оказывается единственно возможным техническим решением, позволяющим обеспечить высококачественный прием цветных ТВ программ.

Известны три основных структуры построения СКТВ: древовидная, радиальная, кольцевая. Древовидная схема распределительной сети СКТВ, обеспечивающая экономное расходование кабеля, по своей структуре напоминает крону дерева. При радиальном построении распределительной сети СКТВ от головной станции (ГС) к каждому абоненту прокладывается специальный кабель, по которому организуется передача ТВ сигналов нескольких программ (схема подключения основная звезда).

По конфигурации распределительная сеть СКТВ радиального типа аналогична телефонной сети, поэтому появляется возможность их объединения. Это упростит построение и удешевит эксплуатацию таких СКТВ, а в будущем позволит организовать единую универсальную сеть двусторонней широкополосной связи с абонентами.

Для организации двустороннего обмена между абонентами может применяться система с кольцевой схемой распределения ТВ сигналов. В этом случае магистральный кабель прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход кабеля заводится на ГС. При этом один и тот же магистральный кабель может использоваться для организации двусторонней связи.

Конкретное техническое решение СКТВ во многом определяется типом используемых кабельных линий связи. В распределительных сетях современных СКТВ в основном применяются коаксиальные кабели. Однако, в разрабатываемых СКТВ планируется широкое использование оптических кабелей, т.е. волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

В современных СКТВ в основном применяется аналоговый способ передачи ТВ сигналов, так как при длине распределительной сети в пределах нескольких десятков километров обеспечивается достаточная помехоустойчивость систем благодаря достаточно высокой помехозащищенности как коаксиального кабеля, так и ВОЛС.

Рисунок 10.3. Структурная схема СКТВ на коаксиальном кабеле

Способы построения систем кабельного телевидения на коаксиальном кабеле. Большинство современных СКТВ имеет в основном древовидную схему распределительной сети. Обобщенная функциональная схема подобных СКТВ приведена на рисунке 10.3. На ГС 1, представляющей собой центральное оборудование системы, осуществляется преобразование по частоте ТВ сигналов разных программ.

С помощью разветвителя на несколько направлений 2 от ГС отходят несколько магистральных линий 3, состоящих из однотипных кабельных участков, магистральных усилителей (УМ), магистральных ответвителей 5. От магистральных линий отходят субмагистральные линии 6, содержащие однотипные кабельные участки, субмагистральные усилители 7, направленные ответвители 8.

Для распределения радиосигналов вещательных ТВ программ в кабельных распределительных сетях современных СКТВ допускается, наряду с радиоканалами в 1-3 диапазонах частот, дополнительное использование частотных диапазонов 110-174 и 230-300 МГц. В данных полосах частот, не применяемых для эфирного ТВ вещания, предусмотрена организация 16 специальных радиоканалов для распределения ТВ сигналов со следующим частотным распределением.

СК-1 110-118 МГц; СК-2 118-126 МГц; СК-3 126-134 МГц; СК-4 134-142 МГц; СК-5 142-150МГц; СК-6 150-158 МГц; СК-7 158-166 МГц; СК-8 166-174 МГц; СК-11 230-246 МГц; СК-13 246-254 МГц; СК-14 254-262 МГц; СК-15 262-270 МГц; СК-16 270-278 МГц; СК-17 278-286 МГц; СК-18 286-294 МГц. Для приема ТВ сигналов, передаваемых в специальных радиоканалах, перед входами стандартных телевизоров необходима установка частотных преобразователей, т.е. конверторов.

Характерной особенностью подобных современных СКТВ является передача ТВ сигналов преимущественно только в одном направлении от ГС к абонентам. Однако, в древовидных СКТВ в принципе можно организовать узкополосные обратные каналы в частотном диапазоне, свободном от передачи ТВ сигналов в прямом направлении. Обычно для организации обратных каналов используется диапазон частот 540 МГц.

Используемое в настоящее время типовое оборудование СКТВ в основном имеет два варианта исполнения — серий 200 и 300.

Комплекс оборудования серии 200 предназначен для создания СКТВ с числом абонентов порядка 10000 и дает возможность распределять до пяти ТВ радиосигналов различных программ в 1 и 3 частотных диапазонах и радиосигналов ОВЧ ЧМ радиовещания в диапазоне 6673 МГц.

Оборудование СКТВ серии 300 относится к поколению радио- ТВ аппаратуры, выполненной на базе интегральной и микропроцессорной техники. СКТВ серии 300 обеспечивает прием ТВ радиосигналов метрового и дециметрового диапазонов волн (14 частотные диапазоны с конвертированием их в сигналы метрового диапазона волн с последующим распределением по кабельным распределительным сетям различной сложности (от простых — десятки — сотни абонентов, до сложных — двусторонняя распределительная сеть с 20000 и более абонентов).

В СКТВ данного типа предусмотрена возможность сопряжения ГС с приемным оборудованием спутникового ТВ вещания, ВОЛС и РРЛ связи. Диапазон частот прямой передачи расширен до 300 МГц. С целью увеличения числа организуемых каналов аппаратура обеспечивает работу в специальных частотных диапазонах: 110174 МГц, 230300 МГц.

Например, за счет использования данного канала абоненты СКТВ смогут дополнительно получить доступ к различным базам данных для обмена цифровой информацией. Возможно подключение абонентов и к различным разветвленным системам сигнализации: пожарной, охранной, экстренного вызова медицинской помощи и т.д.

Наличие дополнительного обратного канала открывает большие возможности по организации в будущем информационной службы коммунального хозяйства, обеспечивающей автоматическое снятие, передачу и обработку на ЭВМ показаний счетчиков расхода электроэнергии, воды, газа тепла в жилых домах, сигнализацию о состоянии лифтов, кодовых замков в подъездах и т.д.

В действующих СКТВ максимально возможное число организуемых ТВ радиоканалов соответствует 20 при полосе пропускания распределительной сети от 40 до 230 МГц, 28 при полосе частот 40294 МГц. Однако, на практике из-за ограничений на возможность совместного усиления и передачи ТВ сигналов ввиду недостаточной избирательности телевизоров по соседним каналам максимально возможное количество используемых радиоканалов снижается более чем в два раза, т.е. приходится чередовать рабочие и нерабочие каналы.

В последние годы в ряде стран интенсивно разрабатываются и уже эксплуатируются СКТВ нового поколения, позволяющие распределять ТВ сигналы не только в диапазоне метровых волн, но и в диапазоне ДЦВ. Новейшее поколение аппаратуры СКТВ использует в распределительной сети рабочие частоты в интервале 5600 МГц (с учетом обратного канала). Примером подобных СКТВ является отечественная система КТ-600, позволяющая организовать до 60 ТВ радиоканалов.

Конструктивные особенности систем кабельного телевидения на основе волоконно-оптического кабеля. По распределительной сети СКТВ, выполненной с использованием ВОЛС, ТВ сигналы могут передаваться способами частотного уплотнения. Частотное уплотнение ВОЛС возможно либо с помощью набора несущих частот с модуляцией каждой несущей частоты своим ТВ сигналом, либо посредством формирования полного многоканального сигнала с частотно-уплотненными каналами на относительно низких частотах с последующим переносом уже сформированного сигнала на оптическую несущую.

Предлагаем ознакомиться:  Вопросы на собеседовании и ответы на них – 101 Бизнес План

Чрезвычайно малые размеры поперечного сечения и масса ОВ делают выгодным использование пространственного уплотнения ТВ сигналов (ТВ сигналу каждой программы отводится свое ОВ в ВОЛС). Целесообразность применения этого метода объясняется еще и тем, что требуемая ширина полосы частот каждого из каналов, организованных на одиночном ОВ, относительно невелика (порядка 68 МГц) и ее легко реализовать не только на градиентных, но даже на ступенчатых волокнах.

В данном случае по каждому ОВ рассматриваемой ВОЛС СКТВ предполагается передавать аналоговый ТВ сигнал, сигнал звукового сопровождения ЧМ поднесущей, расположенной за пределами видеоспектра и служебный цифровой сигнал (для передачи данных) на второй поднесущей, расположенной еще выше по шкале частот.

При использовании принципа пространственного уплотнения суммарный сигнал, включающий в себя ТВ, звуковой и служебный сигналы, модулирует оптическую несущую, которая может быть одинаковой для всех ОВ кабеля. В будущем при переходе на ОВ с лучшими показателями по затуханию и широкополосности для уменьшения количества ОВ в ВОЛС при передаче ТВ сигналов большого числа различных программ станет целесообразным формирование для каждого ОВ многоканального сигнала с частотно-уплотненными ТВ сигналами нескольких программ.

10.4. Спутниковые системы телевизионного вещания

Спутниковое ТВ вещание (СТВ) является сегодня одним из самых экономичных и надежных способов передачи ТВ сигналов высокого качества в любую точку обширной территории нашей страны. К преимуществам СТВ относятся; возможность приема сигнала практически неограниченным числом приемных установок, высокая надежность ИСЗ связного типа, независимость затрат на приемную установку от расстояния между источником ТВ сигнала и абонентом (в пределах зоны обслуживания), незначительное влияние атмосферы и географических особенностей местности на устойчивость приема.

Эти преимущества обусловили развитие во многих странах мира работ по созданию СТВ. Некоторые системы рассчитаны на прием ТВ сигналов непосредственно на простые индивидуальные или коллективные приемные установки с малой антенной и согласно классификации Регламента радиосвязи относятся к радиовещательной спутниковой службе (РСС). Это так называемые спутники непосредственного ТВ вещания (НТВ).

В то же время многими странами широко используются системы подачи и распределения ТВ программ через ИСЗ малой и средней мощности в диапазонах частот 4 или 11 ГГц (соответственно диапазоны С и Ки), относящиеся к фиксированной спутниковой службе (ФСС или FSS). Первоначально эти системы обеспечивали прием ТВ сигналов на головные станции кабельных сетей или эфирные ретрансляторы для последующего распределения абонентам.

В последние годы благодаря техническому прогрессу стал возможен прием сигналов со спутников ФСС на сравнительно недорогую приемную антенну типа VSAT (Very Small Aperture Terminal), вполне доступную корпоративным пользователям. Аббревиатура VSAT переводится как терминал с антенной очень малого размера.

Корпоративные сети VSAT объединяют географически удаленных пользователей в единую цифровую двустороннюю сеть связи. При современных энергетических показателях бортовых комплексов геостационарных ИСЗ терминалы VSAT могут быть оснащены параболическими антеннами диаметром 0,50,6 м (Ка диапазон, область частот от 15,4 до 50,2 ГГц) и 11,5 м (Кu диапазон), а также твердотельными усилителями мощности 5 Вт. Поэтому, понятию «НТВ» приходит более широкое понятие «непосредственный прием», не связанное с конкретными службами и диапазонами частот.

В настоящее время программы ТВ вещания составляют более 70% трафика спутниковых систем в мире, а в отдельных системах достигают 100%. К наиболее крупным коммерческим международным системам спутниковой связи относятся Intelsat, Eutelsat, Intersputnik, Arabsat, Asiasat. Среди них бесспорным лидером является международная система Intelsat, орбитальная группировка которой насчитывает более 25 спутников.

На территории России распределение двух общенациональных программ (ОРТ и ВГТРК) ведется по зоновому принципу с использованием массовых распределительных систем «Экран» и «Москва», базирующихся на геостационарных спутниках.

Система «Экран», использующая одноименный спутник работает в диапазоне частот 0,714 ГГц (L диапазон). В диапазоне 0,714 ГГц спутниковое вещание сосуществует с наземным ТВ вещанием, в связи с чем плотность потока мощности на территории других государств ограничена Регламентом радиосвязи на уровне – 129 дБВт/м2.

На территории нашей страны оказалось возможным высвободить необходимое число каналов наземного ТВ вещания в дециметровом диапазоне (5254 ТВ каналы) для спутникового вещания. При этом удалось получить простые и достаточно дешевые приемные устройства. Система «Экран» обеспечивает зону обслуживания более 9млн. км2 и охватывает районы Сибири, Крайнего Севера, частично Дальнего Востока.

Для расширения зоны обслуживания без опасности создания помех наземным службам в 1979 году была введена в эксплуатацию спутниковая система «Москва», работающая в диапазонах частот 6/4 ГГц (С диапазон). В данной системе повышенная до 40 Вт мощность бортового передатчика в сочетании с узконаправленной бортовой передающей антенной обеспечивает максимально допустимое значение эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ).

Особенностью системы «Москва» является то, что для электромагнитной совместимости ее с существующими наземными и спутниковыми средствами было использовано искусственное рассеяние мощности путем дисперсии несущей. Несущая дополнительно отклоняется с частотой 2,5 Гц и девиацией ± 4 МГц. Это позволило соблюсти установленные МСЭ нормы на допустимую спектральную мощность потока (-152 дБВт/м2 в полосе 4 кГц) при высокой интегральной плотности потока мощности у поверхности Земли — 120 дБВт/м2.

В зону, обслуживаемую одним ИСЗ, входят два-три часовых пояса, т.е. ее размер выбран с учетом принятых принципов организации многозонового ТВ и звукового вещания в стране. Приемная параболическая антенна земной станции имеет диаметр зеркала 2,5 м с шириной диаграммы направленности ± 1°. В качестве входного устройства стало возможным применять неохлаждаемый параметрический усилитель с температурой шума 100° К.

Таким образом, создана распределительная ТВ система с приемом на сравнительно простые земные станции в диапазоне 4 ГГц, не требующие постоянного квалифицированного обслуживания. В комплект приемной станции «Москва» входит ТВ ретранслятор мощностью 1,10 или 100 Вт или устройство для работы на СКТВ. «Москва» является системой прямого распределения ТВ программ.

С 1988 года работает ТВ система «Москва — Глобальная», которая позволяет принимать программы отечественного телевидения практически во всех странах мира.

Первоначально в системе «Москва» использовались геостационарные ИСЗ «Горизонт», имеющие всего 8 стволов. В последние годы стали запускаться многоствольные связные ИСЗ нового типа «Экспресс», имеющие различные модификации: «Экспресс-А» (17 стволов), «Экспресс-К-1» (52 ствола), «Экспресс-К-2, (К-3)» (54 ствола).

Готовятся к запуску многофункциональные связные ИСЗ нового типа — «Ямал-200» (44 ствола), «Ямал-300» (48 стволов), имеющие более высокую энерговооруженность. Другими важнейшими отличиями новых ИСЗ типа «Экспресс» и «Ямал» являются более высокая точность удержания на орбите (по долготе) до ± 0,1° и значительно больший срок службы, достигающий 15 лет.

1, 2 — радиоканалы соответственно с правосторонней и левосторонней круговой поляризацией сигналов

Рисунок 10.9. Схема распределения радиоканалов в диапазоне частот 11,7 — 12,5 ГГц для системы НТВ

В диапазоне частот 11,712,5 ГГц, выделенном для НТВ, стандартные радиоканалы планируются с полосой частот 27 МГц и разносом между средними частотами, равным 19,18 МГц, при условии частичного частотного перекрытия соседних каналов (рисунок 10.9). Для обеспечения электромагнитной совместимости при использовании радиоканалов с частично перекрывающимися полосами частот в системе многопрограммного НТВ предусмотрено применение прямой (правосторонняя) и обратной (левосторонняя) круговой поляризации в соседних радиоканалах, снижающей уровень взаимных помех на 1020 дБ.

Первой в России системой спутникового НТВ является система «НТВ Плюс», зона обслуживания которой охватывает европейскую часть России и Урал. Технической основой системы являются два отечественных связных ИСЗ типа «Галс», размещенных в точке 36° восточной долготы. Последняя модификация спутников данной серии — «Галс-Р16» со сроком службы 10 лет имеет 16 стволов и точность удержания на орбите (по долготе) ± 0,1 °.

Подачу сигналов на ИСЗ осуществляет передающая станция в Останкино, включающая две антенны диаметром 9,2 м, каждая из которых работает со своим ИСЗ, и набор радиотехнического и измерительного оборудования для многоствольной трансляции. В общей сложности на двух ИСЗ типа «Галс» функционируют четыре высокочастотных ствола. Прием в основной части зоны обслуживания ведется на антенну диаметром 0,6 м.

1 — передающая станция 1; 2 — передающая станция 2; 3 -ТВ студия; 4 – передающая станция 3

Рисунок 10.10. Схема организации ТВ вещания в системе «НТВ Плюс»

С 1997 года в этой же точке 36° восточной долготы начал функционировать еще один спутник — европейский TDF-2, предоставленный в аренду международным консорциумом Eutelsat. Он позволяет передавать на ту же территорию (рисунок 10.10) дополнительно две ТВ программы в аналоговом виде. Для подачи программ на TDF и управления спутником построен новый телепорт в Екатеринбурге. Из Москвы в Екатеринбург ТВ программы передаются по спутниковой линии в цифровом формате MPEG-2.

Передаваемые в системе ТВ программы — пять оригинальных программ телекомпании «НТВ Плюс». На дополнительных поднесущих передаются несколько стереофонических звуковых программ других вещательных компаний.

По планам развития сети вещания «НТВ Плюс» предполагается запуск двух новых ИСЗ. Восьмиствольный ИСЗ диапазона 12 ГГц под условным названием «МОСТ» изготавливается американской компанией Hughes Aircraft. Расчетная ЭИИМ на границе обслуживания данного спутника составляет 50 дБВт. Для управления спутником и подачи программ на него в Москве предусматривается строительство нового передающего центра с комплексом оборудования для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов.

Второй спутник — отечественный ИСЗ нового поколения «Галс-Р16» предполагается запустить в ближайшие годы. Его стволы будут использоваться для трансляции ТВ программ в аналоговом и цифровом виде.

Зона обслуживания сети «НТВ Плюс» будет расширяться на восток. Для этого один из спутников будет выведен в точку 56° восточной долготы, что обеспечит покрытие обширных пространств Сибири до Байкала ТВ вещанием с возможностью непосредственного приема сигналов с ИСЗ на параболические антенны малых размеров.

Устройства отображения информации высокого разрешения

Основной вопрос, который возникает у потенциальных зрителей ТВЧ, какое устройство отображения выбрать? Ведь дорогостоящую покупку нужно выбрать так, чтобы она не устарела через год-другой из-за смены технологий или формата вещания, и представляла собой разумный компромисс между размером экрана, качеством изображения и ценой.

В сущности, выбор придется делать между тремя типами устройств: плазменным или жидкокристаллическим дисплеем либо проектором с поддержкой формата высокой четкости (рис. 9).

Рис. 9. Устройства отображения информации с поддержкой режима Full HD

Окончательное решение всегда остается за покупателем, однако следует иметь в виду, что каждое из перечисленных устройств обладает своими особенностями, достоинствами и недостатками.

На сегодняшний день это, пожалуй, наиболее распространенное устройство отображения телевизионного сигнала высокой четкости. Когда речь заходит о плоских телевизорах, то, как правило, подразумевают жидкокристаллические TFT-панели. В настоящее время они пользуются заслуженной популярностью из-за высокой надежности, относительно невысокой цены и неплохого качества изображения.

Еще совсем недавно у покупателя практически не было выбора, поскольку мультимедийные проекторы стоили чрезвычайно дорого, а плазменные дисплеи еще не были столь совершенны, как в настоящее время. Сегодня и плазменные панели, и видеопроекторы избавились от ряда серьезных конструктивных недостатков, так что при непосредственном сравнении с ними TFT-телевизоры по некоторым параметрам даже отстают.

Недостатки TFT-технологии заключаются главным образом в худшей контрастности, которая к тому же зависит от угла обзора. Правда, к дорогим PVA-, MVA- или IPS-матрицам это не относится. Помимо этого большое время отклика (прежде всего, у дешевых моделей) ухудшает впечатление от просмотра динамичных сцен из-за появления смазанного изображения на экране.

Плазменные дисплеи

Если вам нужен новый телевизор, то, возможно, наилучшим выбором будет плазменная панель. Прежние недостатки этой технологии, такие как выгорание экрана, большое энергопотребление и шум вентиляторов остались в прошлом.

У плазменных телевизоров не ухудшается четкость картинки в зависимости от угла обзора, а контрастность изображения зачастую на порядок выше, чем у TFT-дисплеев. В настоящее время в магазинах бытовой электроники продаются плазменные панели уже одиннадцатого поколения: при правильной эксплуатации экран у них уже не выгорает, а некоторым моделям не нужны вентиляторы. Все это делает их удачным выбором для использования в составе домашнего кинотеатра.

Видеопроекторы

В то время как классический телевизор представляет собой своего рода центр, вокруг которого выстраивается вся обстановка жилого помещения, проектор предоставляет большую свободу выбора при организации жизненного пространства, ведь его можно с помощью специального кронштейна подвесить к потолку, нужно только выбрать место для установки экрана.

Размер изображения по диагонали может достигать нескольких метров, а проблемы с ухудшением контрастности при изменении угла обзора отсутствуют. Однако у проектора есть целый ряд существенных недостатков. Вопервых, это шум вентилятора, так как проекторные лампы разогреваются до очень высоких температур, и охлаждения за счет естественной конвекции воздуха оказывается недостаточно.

Во-вторых, проекторные лампы стоят дорого — цена лампы составляет заметную часть цены проектора, а срок службы лампы составляет, в лучшем случае, несколько тысяч часов. Наконец, третья проблема — это проблема яркости светового потока, создаваемого лампой. Если не считать топовых моделей проекторов, способных отображать картинку даже при дневном свете, сегодня нет ни одного устройства, способного воспроизводить в незатемненном помещении изображение приемлемого качества. Это значит, что при просмотре фильмов потребуется закрывать окна шторами и выключать свет.

Сегодня при производстве проекторов используются две разные технологии — LCD и DLP. LCD-проекторы посылают свет на экран через своеобразный слайд, формируемый LCD-матрицей, изображение в DLP-моделях создается при помощи тысяч микроскопических зеркал в DMD-микросхемах. Каждое из них представляет собой один пиксель проецируемого изображения.

DLP-проекторы отличаются от LCD более высокой контрастностью изображения и тем, что они не проецируют на экран заметную «решетку». Но DLP-модели значительно дороже LCD-конкурентов. К цене проектора следует добавить стоимость экрана, акустики и внешнего ТВ-тюнера. Наличие проектора в гостиной удобно лишь в том случае, если в другой комнате есть обычный телевизор, который можно периодически включать для просмотра телепередач. Ведь включение проектора на короткое время — довольно хлопотное занятие: нужно задернуть шторы и включить акустическую систему.

10.5. Сотовые системы телевидения

MMDS — Multichannel Microware Distribution System — локальная многоточечная система распределения; LMDS – Local Multipoint Distribution System — локальная многоточечная система распределения; MVDS – Multipoint Video Distribution System — многоточечная система распределения ТВ программ. Очень часто подобные системы называются сотовыми системами телевещания (системы Cellular Vision) [19].

Основные достоинства сотовых систем телевидения заключаются в следующем:

  • высокое качество сигналов и практически полное отсутствие «мертвых» зон за счет выбора размеров соты (ячейки) в пределах от 1 до 6 км;
  • возможность для абонентов выбора большого числа ТВ программ при наличии в сети множества сот;
  • высокая надежность сети при рассредоточенных ретрансляторах;
  • обеспечение экологически безопасных для населения уровней электромагнитных излучений радиопередатчиков; . .
  • сравнительная дешевизна абонентской установки за счет использования комнатной малогабаритной антенны с линейными размерами 1525 см;
  • высокое качество сигналов из-за сравнительно низкого уровня помех в выделенных для этих систем диапазонах частот (2545 ГГц);
  • независимость условий приема от ТВ стандартов NTSC, PAL, SECAM за счет оцифровки сигналов;
  • относительно низкая стоимость развертывания сети сотового телевидения в условиях больших городов по сравнению с монтажом и эксплуатацией гибридных оптико-коаксиальных СКТВ.

Частным случаем сотовых систем телевидения является система MMDS, которая представляет собой широкополосный передающий комплекс, осуществляющий трансляцию передаваемой на его вход информации в полосе частот шириной 200 МГц. Она аналогична радиорелейной линии, но отличается тем, что предназначена для охвата ТВ вещанием больших территорий и площадей.

В России для систем MMDS выделена полоса частот 25002700 МГц при условии использования амплитудной модуляции (АМ). В состав передающего комплекса входит один или несколько радиопередатчиков, сумматоры, линии связи между радиопередатчиками и передающей антенной, одна или несколько передающих антенн.

Предлагаем ознакомиться:  В каких случаях необходима замена хрусталика глаза

По сравнению с передатчиками традиционного наземного телевидения мощность передатчиков MMDS значительно ниже. Ее типовое значение в области частот 2,5 ГГц не более 100 Вт. Возможен как индивидуальный прием сигнала в пределах прямой видимости с помощью малогабаритных приемных антенн, совмещенных с конвертором, который переносит принимаемый групповой сигнал в область более низких частот, так и через антенные устройства SMATV, обеспечивающие ТВ сигналами жилые массивы. В случае невозможности обслуживания необходимой территории с одной точки, в теневых зонах устанавливаются автономные ретрансляторы.

Например, в Москве на основе системы MMDS организовано распространение программ телевидения, принимаемых с разных спутников по 19 каналам спутникового вещания. Передатчик и две антенны, установленные на Останкинской башне, позволяют охватить вещанием всю Москву и ближайшее Подмосковье. Аналогичные системы вещания на основе MMDS построены и в ряде других городов и областей. Госсвязьнадзором России уже выдано более 30 разрешений на развертывание MMDS , в семи городах MMDS уже находятся в эксплуатации.

Непосредственно к сотовым системам телевидения относится очень перспективная система LMDS, работающая в полосе частот более 23 ГГц, т.е. на почти миллиметровых волнах, и использующая помехоустойчивый вид модуляции QPSK, применяемый в спутниковом вещании.

Система сотового телевидения LMDS работает по следующему принципу: в пределах зоны охвата устанавливается сеть радиопередатчиков (базовых станций — БС) с радиусом действия около 56 км. Приемное устройство использует плоскую небольшую по размерам антенну, которая может устанавливаться как в помещении, так и вне его.

Если в системе спутникового телевидения такая система воспринимает сигнал только с одного спутника, то в системе LMDS телезритель получает сигналы сразу с нескольких спутников. Специальные устройства, установленные на БС, улавливают сигналы различных программ с разных ИСЗ и ретранслируют их абонентам.

Такая система обеспечивает возможность абонентам принимать в среднем до 100 ТВ программ, причем отпадает необходимость иметь дешифратор (как в случае с обычной спутниковой системой) — к телезрителям ТВ сигналы с различных спутников поступают уже в расшифрованном виде. Система LMDS удобна еще и тем, что может работать в интерактивном режиме и включать в себя целый набор телекоммуникационных услуг.

Сотовые системы телевещания MVDS работают в полосе частот 40,5 42,5 ГГц и используют радиопередатчики мощностью около 1 Вт. В данном случае один радиопередатчик с ненаправленной антенной или группа передатчиков с антеннами секторной направленности, имеющими большой коэффициент усиления, составляют БС.

Радиопередатчик БС передает в эфир сигнал с несколькими несущими в диапазоне частот миллиметровых волн. Излучаемый сигнал имеет ширину спектра 12 ГГц и содержит информацию большого числа разных цифровых видеопрограмм. Этот сигнал непосредственно принимается удаленными приемниками абонентов. Широкополосный сигнал представляет смесь из сигналов региональных программ и принимаемых со связных ИСЗ.

С помощью системы MVDS в полосе частот 2 ГГц можно организовать от 96 до 128 аналоговых ТВ каналов с предоставлением интерактивных услуг (или в несколько раз больше цифровых), причем каждый из них будет занимать полосу частот от 29,5 до 39 МГц. Однако следует иметь в виду, что максимального значения число частотных каналов достигает лишь при работе одиночной БС.

При наличии в сети множества сот обычно применяются БС с четырехсекторными антеннами. Частотное планирование сети осуществляется благодаря использованию различных радиочастот и/или поляризации излучаемого сигнала в каждом секторе. Фиксирование абонентской антенны в такой системе позволяет использовать сигналы с различной поляризацией.

Современные системы такого типа обеспечивают передачу радиосигналов на экологически безопасных уровнях мощности — 100300 мВт на один канал.

Следует особенно отметить, что подобные системы хорошо работают именно в городах, где СВЧ-сигнал доходит до абонентов, не находящихся в зоне прямой видимости, после многократного отражения от стен домов. Однако полностью надеяться на это нельзя, поэтому для улучшения приема в особо затененных местах применяют сравнительно недорогие устройства — пассивные ретрансляторы.

Абонентское оборудование сотовых систем телевидения представляют собой традиционный спутниковый тюнер, работающий в диапазоне частот 9502050 МГц. Антенна выполняется вместе с СВЧ-приемником, осуществляющем первое преобразование частоты с целью ее понижения, в едином блоке, представляющем собой легкое компактное устройство диаметром около 150 (в диапазоне 40 ГГц) или 250 мм (в диапазоне 23 ГГц).

Общий принцип работы домашнего кинотеатра

В основе любого домашнего кинотеатра (рис. 10) лежат две главные составляющие: видеотракт и аудиотракт.

Первая (рис. 11) включает устройство отображения (жидкокристаллический телевизор, плазменный дисплей, либо проектор с экраном) и источник сигнала — чаще всего устаревший DVD или реже — ультрасовременный Blu Ray плеер. Все остальные источники видеосигнала, за исключением компьютера, сигнал высокого разрешения формировать не могут. Правда, есть еще HDTV ресиверы, но в нашей стране они пока редкость.

Рис. 10. Домашний кинотеатр

Эфирное HDTV вещание широко используется в США, в Азии, в частности, в Китае, а также в Австралии. При этом в Австралии и в Японии на HDTV перешли практически все телекомпании. В Европе цифровое спутниковое вещание началось в 2004 г.

Между источником сигнала и устройством отображения нередко можно встретить промежуточный компонент — видеопроцессор (скейлер). Это устройство обеспечивает коммутацию и транскодирование входных сигналов, путем сложной цифровой обработки избавляет видеосигналы от артефактов, улучшает четкость и корректирует цветопередачу изображения, делая его более естественным и точным.

Рис. 11. Видеотракт домашнего кинотеатра

На сегодняшний день существует два наиболее распространенных цифровых интерфейса: DVI и HDMI, причем первый считается устаревшим. Особенности этих интерфейсов будут рассмотрены во второй брошюре по HDTV.

Аудиотракт (рис. 12) представляет собой значительно более сложную цепочку. Как и в случае с видеотрактом, исходный сигнал поступает от источника. Далее, в зависимости от способа подключения можно выделить два варианта маршрутизации. В первом случае — это стереофонический или многоканальный сигналы, которые поступают с выхода источника в аналоговом виде.

Рис. 12. Аудиотракт домашнего кинотеатра

Типичный пример — подключение DVD-плеера с помощью цифрового интерфейса S/PDIF для формирования многоканального звукового сопровождения. Цифровой поток принимается декодером, который производит «распаковку» потока, превращая его в несколько независимых цифровых аудиопотоков (их количество равно числу воспроизводимых аудиоканалов в фонограмме).

Затем для точного выстраивания уровня громкости каждого канала, задержки по времени, микширования в случае необходимости, фильтрации по частотам и обработки пространственными эффектами эти цифровые потоки обрабатываются специальным аудиопроцессором. Основная задача аудиопроцессора — оптимизировать многочисленные параметры каждого звукового канала фонограммы под используемое оборудование, акустику помещения и место расположения слушателей.

Без этого многоканальный звук не будет восприниматься как единое целое. Функции декодера и аудиопроцессора в большинстве случаев выполняет одно и то же устройство, AV-ресивер. После декодирования и оптимизации цифровые потоки проходят цифро-аналоговое преобразование, превращаясь в монофонические аналоговые аудиодорожки, количество которых соответствует количеству звуковых каналов многоканальной фонограммы.

Аудиодорожки поступают на предварительный усилитель, далее — на усилитель мощности и, наконец, на колонки. В системах высокого класса AV-ресивер чаще реализован в виде двух блоков, один из которых (AV-процессор) содержит всю декодирующую электронику и цифро-аналоговые преобразователи, а другой — многоканальный усилитель мощности.

Акустических систем основных каналов в современном домашнем кинотеатре может быть минимум пять. Из них две располагаются на привычных для слушателей местах и озвучивают фронтальные каналы. Еще одна находится между передними АС в непосредственной близости от экрана (под ним или сверху). Эта колонка называется центральной.

Помимо поддержания целостности звукового поля во фронтальной зоне она воспроизводит основной объем диалогов персонажей. Именно благодаря ей голоса акте- ров раздаются как будто прямо из уст героев. Но, несмотря на это, называть центральную АС «речевой» некорректно, по-скольку воспроизведением голосов в современных фильмах занимаются и фронтальные, и даже тыловые АС. А на саму колонку центрального канала возложено не только воспроизведение диалогов, но также многих спецэффектов и музыки.

Тыловые АС обеспечивают звуковое поле за спиной слушателей, замыкая тем самым круговую аудиопанораму. Все пять АС располагаются вокруг зрителей определенным образом. Помимо шестиканальных систем (пять колонок плюс сабвуфер) существуют семиканальные и восьмиканальные. В первом случае тыловых колонок не две, а три (дополнительная АС расположена позади слушателей), а во втором — применяется четыре громкоговорителя окружающего звучания.

Такой вариант (восьмиканальный или 7.1) создает наиболее равномерное звуковое поле, поскольку расстояние между колонками значительно меньше, чем в случае 5.1, что позволяет забыть о «мертвых зонах» окружающего зрителей звукового поля и воспроизводить перемещающиеся из колонки в колонку звуковые спецэффекты более достоверно. Правда, стоимость восьмиканальных систем заметно выше стоимости традиционных шестиканальных.

10.6. Контроль и измерения в телевизионных системах передачи

Принцип организации контроля качества телевизионного вещания. Большой объем технических средств, используемых в процессе ТВ вещания, требует непрерывного контроля за его качеством.

Широко распространенным средством постоянного контроля является наблюдение ТВ изображения на экранах мониторов. Мониторы включаются во всех узловых точках тракта телецентра, начиная от ТВ камеры и кончая выходом на радиопередатчик или на междугороднюю линию связи.

В эксплуатационных условиях быструю оценку качества изображения и тракта передачи производят с помощью испытательных таблиц. Если изображение таблицы соответствует установленным нормам, то гарантируется номинальное качество при наблюдении реальных сюжетов. Таблицы содержат элементы, с помощью которых можно судить об искажения сигналов и иметьпредставление о соответствующих изменениях параметров отдельных звеньев тракта.

Однако наиболее широко используется не контроль самих параметров изображения, а измерение характеристик технических средств, обеспечивающих передачу и прием ТВ сигналов и определяющих в конечном счете качественные параметры ТВ изображения. При этом очень важно определить, какой участок тракта вносит искажения.

Измерительные сигналы системы непрерывного контроля работы телевизионного тракта. В соответствии с ГОСТ 18471-83 установлена стандартная форма измерительных сигналов, передаваемых в интервалах испытательных строк (сигналы 1, 2, 3, 4, 5) (рисунки 10.11-10.15).

Измерительный сигнал 1 передается в интервалах строк 17 и 20. Он состоит из прямоугольного импульса B длительностью 10 ±0,5 мкс, синусквадратичного импульса В длительностью 166 ± 10 нс на уровне половины его размаха, составного синусквадратичного импульса F длительностью 2,0±0,1 мкс, состоящего из суммы синусквадратичного импульса и синусоидального колебания, модулированного этим же синусквадратичным импульсом, и пятиступенчатого сигнала D с размахом каждой ступени 140 4 мВ (см. рисунок 10.11).

Импульс В используется для контроля диаграммы уровней и переходной характеристики ТВ тракта в области средних времен. Импульс F позволяет определить различие усиления и расхождения во времени сигналов яркости и цветности, а сигнал D дает возможность контролировать нелинейность амплитудной характеристики ТВ тракта. Размах каждого из измерительных импульсов составляет 700 ± 7 мВ.

Измерительный сигнал 2 (строки 18 и 21) состоит из двух последовательно передаваемых прямоугольных импульсов положительной и отрицательной полярности С1 с размахом 210 мВ и 6 пакетов синусоидальных колебаний с частотами 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 4,8; 5,8 МГц, расположенных на пьедестале (см. рисунок 10.12). Пакеты синусоидальных колебаний предназначены для контроля АЧХ тракта в 6 точках.

Рисунок 10.11. Осциллограмма измерительного сигнала I

Рисунок 10.12. Осциллограмма измерительного сигнала II

Рисунок 10.13. Осциллограмма измерительного сигнала III

Рисунок 10.14. Осциллограмма измерительного сигнала IV

Измерительный сигнал 3 (строки 330 и 333) состоит из прямоугольного импульса B, синусквадратичного импульса В и пятиступенчатого сигнала D с наложенными на него синусоидальными колебаниями частотой 4,43 МГц (см. рисунок 10.13). Размах синусоидальных колебаний на каждой ступени 280 мВ. Сигнал D позволяет оценить дифференциальное усиление и дифференциальную фазу, характеризуемую изменением фазы цветовой поднесущей на разных уровнях относительно фазы поднесущей по уровню гашения.

Измерительный сигнал 4 (строки 331 и 334) состоит из трехуровневого сигнала G2 (синусоидальные колебания частоты цветовой поднесущей 4,43 МГц, модулированные трехступенчатым сигналом) и опорного сигнала цветовой поднесущей Е, расположенного на пьедестале с размахом 350 мВ, представляющего собой синусоидальные колебания, модулированные прямоугольным импульсом (см. рисунок 10.14).

Сигнал 5 (строки 16, 19, 329, 332) состоит из четырех прямоугольных импульсов переменной длительности от 1 до 10 мкс через 1 мкс (рисунок 10.15). С помощью данного сигнала обеспечивается возможность опознавания до 10000 пунктов введения совокупности измерительных сигналов.

Рисунок 10.15. Осциллограмма измерительного сигнала V

Во время передачи измерительных сигналов электронные лучи кинескопов в ТВ приемниках погашены с помощью КГИ, поэтому помех приему изображения не создается. Передаваемые измерительные сигналы не оказывают влияния и на качество синхронизации в ТВ системе, поскольку они размещаются между уровнями белого и черного во временном интервале между ССИ.

Требования, предъявляемые к основным параметрам ТВ трактов передачи, непосредственно нормируются для гипотетической эталонной цепи, которая представляет собой кабельную или радиорелейную линию связи протяженностью 2500 км с двумя переприемами по видеочастоте.

Контроль диаграммы уровней и переходной характеристики. Контроль диаграммы уровней и переходной характеристики в области малых и средних времен (область средних и высоких частот) осуществляется с помощью прямоугольного импульса В(см. рисунок 10. 11). Размах этого импульса соответствует контрольному уровню белого, относительно которого оценивают величины других измерительных сигналов.

Переходная характеристика в области средних времен оценивается по искажениям (спаду) горизонтального участка прямоугольного импульса, соответствующего передаче уровня белого. Искажения в области малых времен характеризуются изменением формы фронта и спадом горизонтального участка прямоугольного импульса.

Частотная характеристика канала связи для передачи ТВ сигналов эквивалентна частотной характеристике ФНЧ с частотой среза, равной максимальной частоте спектра ТВ сигнала на уровне 0,707 (f6,0 МГц), а прямоугольный измерительный импульс В2 занимает спектр частот, который превышает полосу пропускания канала связи.

Поэтому форма осциллограммы измерительного импульса В2 на выходе канала всегда имеет искажения, вызванные не только искажениями в полосе пропускания канала, но и ограничением спектра измерительного импульса в канале связи. При этом не всегда легко оценить искажения, созданные каналом в полосе его пропускания.

Измерительные импульсы должны обладать ограниченным спектром частот, соответствующим рабочей полосе пропускания канала связи. Неудобство измерений с помощью сигнала прямоугольной формы заключается еще и в том, что при наличии искажений плоской вершины трудно фиксировать положение уровней 0,1U0 и 0,9U0, (U0 -номинальный размах импульса B2), между которым отсчитывается время нарастания фронта.

Рисунок 10.16. Трафарет поля допуска переходной характеристики

Рисунок 10.17. Форма синусквадратичного импульса

Рисунок 10.18. Спектральная функция синусквадратичного импульса

где — длительность импульса на уровне 0,5 его номинальной (первоначальной) амплитуды U0. График синусквадратичного импульса при U0=1В показан на рисунке 10.17, а спектр импульса — на рисунке 10.18. Из анализа относительной спектральной функции S(k) следует, что преимущество синусквадратичного импульса заключается в том, что его частотный спектр в основном сосредоточен в полосе от 0 до f=1/.

В данном случае =1/f=1/166 нс. Искажения синусквадратичного импульса не должны выходить за границы трафарета (рисунок 10.19), где — нормирующий коэффициент. Величину его выбирают от 0,05% до нескольких процентов в зависимости от допустимых искажений ТВ сигнала при прохождении отдельных звеньев тракта.

Рисунок 10.19. Трафарет поля допуска импульсной характеристики

Для оценки линейных искажений ТВ сигнала, обусловленных его прохождением через тракт передачи, дополнительно к переходной характеристике измеряется неравномерность АЧХ тракта. На практике неравномерность АЧХ оценивают с помощью опорных прямоугольных импульсов С1 и пакетов синусоидальных колебаний С2 (см. рисунок 10.

Измерение нелинейных характеристик телевизионного тракта. Линейность амплитудной характеристики ТВ тракта на практике приближенно оценивают по измерительному сигналу ступенчатой формы D1, содержащему пять ступенек одинаковой величины (рисунок 10.11), с использованием осциллографического способа. При наличии нелинейности размах отдельных ступенек будет отличаться от номинального значения 0,14 В.

Влияние яркостного сигнала ЕY на сигнал цветности проверяется с помощью ступенчатого сигнала D2 с наложенными на него синусоидальными колебаниями условной поднесущей 4,43 МГц с равными амплитудами (см. рисунок 10.13). Нелинейность амплитудной характеристики тракта передачи сигнала Е приводит к дифференциальному усилению сигналов цветности в динамическом диапазоне от уровня черного до уровня белого, а также к фазовым сдвигам поднесущей, зависящим от уровня яркостного сигнала.

Оценка дифференциального усиления производится по формуле

m= [(m- m)/m%,

где mmax и m — максимальное и минимальное значения амплитуд синусоидальных колебаний на ступеньках сигнала D2. Допустимым принимается значение m=32%.

Загрузка ...
Adblock detector