СРРиТ / Телевидение

Задача №1

Для телевизионной системы заданы некоторые из параметров телевизионного сигнала (таблица № 1):

Z_К=625- число строк в кадре;

f_ПОЛ=50Гц – частота полей;

α =0,18– относительная длительность строчного гасящего импульса;

β=0,08– относительная длительность кадрового гасящего импульса;

р =0,82– коэффициент Келла;

b/h =4:3– формат изображения;

k=2:1–кратность развертки;

Требуется определить недостающие в таблице параметры ТВ сигнала.

Найдем оставшиеся:

Z_A– число активных строк в кадре;

f_К– частота кадров;

f_СТР – частота строк;

Т_СГИ– длительность строчного гасящего импульса;

Т_КГИ– длительность кадрового гасящего импульса;

F_Н – нижняя граничная частота спектра телевизионного сигнала;

F_В – верхняя граничная частота спектра телевизионного сигнала .

Решение:

1. Т.к. у нас кратность развертки 2:1, то частота полей равна удвоенной частоте кадров:

f_ПОЛ=2 f_К

f_К= f_ПОЛ/2=25

2. Активное число строк в кадре находится по формоле:

Z_А =Z_k ·(1 – β)=625*(1-0,08)=575.

3. Частота строк жестко связана с количеством строк разложения и частотой кадров:

4. Потери на обратные ходы (ОХ) по строке α и кадру β определяют отношение длительности интервалов гашения (СГИ и КГИ) к периоду строки (кадра) [3]:

5. Нижняя граничная частота спектра ТВ сигнала определяется временем передачи наибольшего участка изображения (кадра) и равна частоте кадров[3]:

6. Верхняя граничная частота определяется временем передачи минимального элемента изображения и с учетом потерь на обратные ходы по строке и полю, а также с учетом коэффициента Келла, находится по формуле

Задача №2

Для заданных временных параметров токов отклонения (таблица 2), где τ_пх г – длительность прямого хода развёртки по горизонтали; τ_{ох г} – длительность обратного хода развёртки по горизонтали; τ_{пх в} – длительность прямого хода развёртки по вертикали; τ_{ох в} – длительность обратного хода развёртки по вертикали), формируемых системой развёрток условного воспроизводящего устройства определить: вид формируемого растра (построчный, чересстрочный), кратность чересстрочности, число строк в кадре (поле). По результатам расчётов привести в масштабе временные диаграммы токов отклонения и построить формируемый растр.

Таблица 2 – Исходные данные

τпх г, мкс	τох г, мкс	τпх в, мкс	τох в, мкс
12	3	100	35

Решение

Найдем кратность чересстрочности:

Число строк в поле определяется по формуле:

Zпол =fстр/fпол,

где fстр – частота строк;

fпол – частота полей.

fстр=1/Тстр,

где Тстр – период строк.

Тстр=τ_{пх г}+τ_{ох г}=12+3=15 мкс.

fпол=1/Тпол,

где Тпол – период полей.

Тпол=τ_{пх в}+τ_{ох в}=100+35=135 мкс.

Рассчитаем количество строк, помещающихся в одном поле, одним из признаков чересстрочной развертки, является то, что в одном поле помещается целое число строк с половиной строки [1, c61]

Zпол =Тпол/Тстр=135/15=9

Т.к. в одном поле укладывается целое число строк, то вид кратности развертки- 1:1

Число строк в кадре равно числу строк в поле:

Zк = Zпол =9.

Рисунок 1 Временные диаграммы токов отклонения.

На рисунке 2 показана последовательность формирования растра

Рисунок 2 Последовательность формирования заданного растра

Задача №3

Задан испытательный сигнал, формирующий изображение, представляющее собой чёрно-белый ромб, вписанный в цветной квадрат, расположенный симметрично границам экрана. Слева и справа от квадрата находятся желтая и синяя полосы одинаковой ширины. Номенклатура испытательного сигнала в формате U_чб.мах / U_чб.мin / U_цв.мах / U_цв.мin приведена в таблице 3. Здесь U_чб.мах и U_чб.мin – соответственно максимальная и минимальная амплитуды сигналов основных цветов U_R, U_G, U_B на неокрашенных полосах, U_цв.мах и U_цв.мin – на цветных.

Таблица 3 – Исходные данные

Номенклатура испытательного сигнала						Номера строк для расчёта
Uчб.мах	Uчб.мin		Uцв.мах	Uцв.мin
84		6	84	6	84

Требуется рассчитать в заданных строках следующие параметры:

– уровень яркостного сигнала U_Y;

– уровни цветоразностных сигналов U_R-Y, U_G-Y, U_B-Y;

– значения сигналов U и V;

для системы PAL:

– амплитуду S_СЦ и фазу φ_СЦ сигнала цветности;

– уровни огибающей U₊ и U_- ПЦТС;

для системы SECAM:

– значения сигналов D_R и D_B;

– девиацию частоты цветовой поднесущей в “красной” (Δf_R) и “синей” (Δf_B) строках;

– мгновенные значения частоты цветовой поднесущей в “красной” (f_МГН.R) и “синей” (f_МГН.B) строках;

– уровни огибающей U₊ и U_- ПЦТС (без учёта выбросов на фронтах ЦРС, создаваемых контурами НЧ-предыскажений).

Результаты расчёта свести в таблицу 4. Также в масштабе строки построить осциллограммы сигналов U_Y, U_R-Y, U_G-Y, U_B-Y, U, V и ПЦТС системы PAL. Осциллограммы сигналов D_R, D_B, а также ПЦТС системы SECAM построить для двух (“красной” и “синей”) строк.

Решение

N_стр = 84

Определяем расположение строки на изображении – смещение относительно верхней Δh₊ границы экрана (рисунок 3):

Рисунок 3 – Определение положения строки на экране и передаваемых в ней цветах

Δh₊=(84–23)/(625-23)=0,101.

Так как Δh₊<0,5, то будем рассматривать верхнюю часть фигуры.

Определяем значения сигналов основных цветов U_R, U_G, U_B, исходя из номенклатуры сигнала 84/6/94/6

Желтого – U_R = U_G = 0,94; U_B = 0,06.

Красного– U_R = 0,94; U_G = 0,06; U_B = 0,06

Чёрного – U_R = U_G = U_B = 0,06.

Белого – U_R = U_G = U_B = 0,84.

Зеленого – U_R = 0,07; U_G = 0,94; U_B = 0,06.

Синего – U_R = U_G = 0,06; U_B = 0,94.

Яркостные и цветоразностные сигналы находятся по следующим выражениям:

Найдем основные параметры сигнала для желтого цвета:

U_Y = 0,3 · 0,94 + 0,59 · 0,94 + 0,06 · 0,20 = 0,843 В.

U_R-Y = U_R – U_Y = 0,94-0,843=0,097;

U_G-Y = U_G – U_Y = 0,94-0,843=0,097;

U_B-Y = U_B – U_Y = 0,06-0,843= - 0,783;

Расчёт параметров ПЦТС PAL производим следующим образом:

– вычисляем сигналы U и V.

V = 0,877U_R-Y; U = 0,493U_B-Y.

V = 0,877· 0,097= 0,085 В; U = 0,493 · (– 0,783) = – 0,386 В.

Рассчитаем амплитуду S_СЦ и фазу φ_СЦ сигнала цветности.

φ_СЦ = arctg (V/U) – для случая фазы поднесущей цветности в канале V φ_V = 90^o.

φ_СЦ = arctg (0,097/(–0,783)) = – 12,4^о.

φ_СЦ = arctg (–V/U) – для случая фазы поднесущей цветности в канале V φ_V = 270^o.

φ_СЦ = arctg (0,097/0,783) = 12,4^о.

На основании теоретически рассчитанных значений фазы φ_СЦ сигнала цветности и рисунка 4, определим действительные значения фазы φ_СЦ сигнала цветности.

Рисунок 4 – Векторная диаграмма сигналов цветности различных цветов в системе PAL

при φ_V = 90^o φ_СЦ=167,6 ^○.

при φ_V = 270^o φ_СЦ =192,4^○.

Рассчитаем амплитудные значения огибающей ПЦТС:

U_ПЦТС+ = U_Y + S_СЦ / 2; U_{ПЦТС -} = U_Y – S_СЦ / 2.

U_ПЦТС+ = 0,843 + 0,395/2 = 1,041 В.

U_{ПЦТС -} = 0,843 – 0,395 /2 = 0,646 В.

Для расчёта параметров ПЦТС SECAM определяем:

– амплитуду сигналов D_R и D_B [1, c265]:

D_R = –1,9U_{R – Y}; D_B = 1,5U_{B – Y} .

D_R = –1,9 ·0,097 = – 0,184 В;

D_B = 1,5 · (–0,783) = –1,175 В.

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

∆f_R = ∆f_{R НОМ} · D_R; ∆f_B = ∆f_{B НОМ} · D_B,

где ∆f_{R НОМ} = 280 кГц, ∆f_{B НОМ} = 230 кГц – номинальная девиация в “красных” и “синих” строках, соответственно.

∆f_R =280 · (–0,184)= – 51 кГц;

∆f_B =230 · (–1,175)= –270 кГц.

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

f_{R МГН} = f_{0 R} + ∆f_R; f_{B МГН} = f_{0 B} + ∆f_B,

где f_{0 R}=4406 кГц, f_{0 B}=4250 кГц – частоты покоя модулятора в “красных” и “синих” строках соответственно [1, c271].

f_{R МГН} = 4406 + (–51) = 4355 кГц;

f_{B МГН} = 4250 + (–270) = 3980 кГц.

– размахи сигналов цветности (установившиеся значение, без учётов выбросов на фронтах сигнала, вызванных действием контура низкочастотных предыскажений) в “красных” и “синих” строках:

U_{СЦ R} = U_{СЦ 0} · К_ВЧ( f_{R мгн}) / К_ВЧ ( f₀ );

U_{СЦ B} = U_{СЦ 0} · К_ВЧ( f_{B мгн}) / К_ВЧ ( f₀ ),

где U_{СЦ 0} – размах сигнала цветности на частоте f₀ = 4,286 Мгц;

К_ВЧ (f) – коэффициент передачи контура высокочастотных предыскажений [1, c272].

– амплитудные значения огибающей ПЦТС в “ красных” и “синих” строках:

U_{ПЦТС R +} = U_Y + U_{СЦ R} / 2;

U_{ПЦТС B +} = U_Y + U_{СЦ B} / 2.

Для остальных цветов параметры телевизионного сигнала находятся аналогичным образом. Сведем результаты в таблицу 4.

Осциллограммы сигналов U_Y, U_R-Y, U_G-Y, U_B-Y изображены на рисунке 5; осциллограммы сигналов U, V и ПЦТС системы PAL изображены на рисунке 6; осциллограммы сигналов D_R, D_B системы SECAM для двух (“красной” и “синей”) строк изображены на рисунке 7; осциллограммы сигналов ПЦТС системы SECAM для двух (“красной” и “синей”) строк изображены на рисунке 8.

Таблица 4 – Результаты расчетов

Цвет полосы	Сигналы общие для всех систем ЦТВ
	UR	UG	UB	UY	UR-Y	UG-Y	UB-Y
1. Жёлтый	0,94	0,94	0,06	0,843	0,097	0,097	-0,783
2. Красный	0,94	0,06	0,06	0,324	0,616	-0,264	-0,264
3. Чёрный	0,06	0,06	0,06	0,06	0	0	0
4. Белый	0,84	0,84	0,84	0,84	0	0	0
5. Зелёный	0,06	0,94	0,06	0,579	-0,519	0,361	-0,519
6. Синий	0,06	0,06	0,94	0,157	-0,097	-0,097	0,783

Продолжение таблицы 4

Цвет полосы	Сигналы системы PAL
	V	U	SСЦ	φсц (φv =90)	φсц (φv=270)	UПЦТС +	UПЦТС -
1. Жёлтый	0,085	-0,386	0,395	192,4	167,6	1,041	0,646
2. Красный	0,540	-0,130	0,556	103,54	256,46	0,602	0,046
3. Чёрный	0	0	0	0	0	0,060	0,060
4. Белый	0	0	0	0	0	0,840	0,840
5. Зелёный	-0,455	-0,256	0,522	-119,34	60,65	0,840	0,318
6. Синий	-0,085	0,386	0,395	-12,4	12,4	0,354	-0,041

Продолжение таблицы 4

	Сигналы системы SECAM
	DR	DB	∆fR	∆fB	fR мгн	fB мгн	UпцтсR+	UпцтсR-	UпцтсВ+	UпцтсВ-
1. Жёлтый	-0,184	-1,175	-51	-270	4355	3980	0,972	0,714	1,134	0,552
2. Красный	-1,17	-0,396	-328	-91	4078	4159	0,538	0,110	0,483	0,165
3. Чёрный	0	0	0	0	4406	4250	0,213	-0,093	0,179	-0,059
4. Белый	0	0	0	0	4406	4250	0,993	0,687	0,959	0,721
5. Зелёный	0,986	-0,779	276	-179	4682	4071	0,916	0,242	0,799	0,359
6. Синий	0,184	1,175	51	270	4457	4520	0,341	-0,027	0,382	-0,068

Осциллограмма сигнала U_Y

Осциллограмма сигнала U_R-Y

Осциллограмма сигнала U_G-Y

Осциллограмма сигнала U_B-Y

Осциллограмма сигнала V

Осциллограмма сигнала U

Осциллограмма ПЦТС системы PAL

Осциллограмма сигнала D_R

Осциллограмма сигнала D_B

Осциллограмма U_{ПЦТС R} SECAM

Осциллограмма U_{ПЦТС B} SECAM

Литература

1. Джакония В. Е., Гоголь А. А., Друзин Я. В. и др. Телевидение: Учебник для вузов. Под ред. Джаконии В. Е. 4-е изд., стереотип – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.

2. Капуро П. А., Ткаченко А. П., Хоминич А. Л. Телевидение, телевизионные системы: методические указания и контрольные задания для студентов специальностей “Радиотехника” и “Многоканальные системы телекоммуникаций” заочной формы обучения. – Мн.: БГУИР, 20011г.

3. Капуро П. А., Ткаченко А. П. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине “Телевизионные системы” для студентов специальности “Многоканальные системы телекоммуникаций” дневной и заочной форм обучения – Мн.: БГУИР, 2008г.