Televiziunea Digitala

  • Published on
    21-Oct-2015

  • View
    49

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

<p>Televiziunea Digitala</p> <p>Cuprins1TV analogic41.1Noiuni de baz. Principiul de realizare a Televiziunii41.2Parametrii de descompunere a imaginii51.3Metode de explorare a imaginii61.3.1Explorarea progresiv61.3.2Explorarea ntreesut71.4Semnalul video91.4.1Noiuni de nivel i polaritate a semnalului video.101.4.2Spectrul semnalului video101.4.3Semnalul de stingere131.4.4Semnalul de sincronizare141.4.5Formarea semnalelor de sincronizare171.4.6Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute181.5Analizorul vizual. Noiuni colorimetrice.211.5.1Legile colorimetrice221.5.2Sistemul colorimetric231.5.3Sistemul XYZ241.6Spectrul semnalului video251.6.1Spectrul semnalului video n cazul explorrii progresive271.6.2Spectrul semnalului video n cazul explorrii ntreesute271.6.3Suprapunerea spectrelor semnalelor de luminan i crominan282Televiziunea digital312.1Noiuni generale.312.2Digitalizarea imaginii.332.2.1Alegerea frecvenelor de discretizare.342.2.2Discretizarea video342.3Structuri de discretizare a semnalelor de crominan.362.4Particularitile cuantizrii372.5Viteza fluxului digital (bitrate-ul).392.6Codarea in MPEG392.7Sistemul de codare MPEG2412.7.1Pregtirea informaiei video412.7.2Grup de imagini statice432.7.3Prognoza i diferena ntre cadre432.7.4Prognoza bidirecional442.7.5Transformarea cosinusoidal discret452.8Reprezentarea digital a semnalelor audio n sisteme de difuziune de diferite nivele.462.8.1Diapazonul dinamic472.8.2Diapazonul de frecvente i banda de frecvene ocupat.472.8.3Discretizarea semnalului audio.482.8.4Cuantizarea semnalului audio482.9Procesul de compresie a semnalului audio dup standardul MPEG2492.10Amestec i scremblare.502.10.1Scremblarea512.11Metode de modulare utilizate la transmisiunea semnalului TV.532.11.1Manipularea n amplitudine ASK542.11.2Manipularea prin frecven FSK.542.11.3Manipularea n faza PSK.553Dispozitive de afiare a imaginii. Monitoare.593.1PDP (plasma display panel)593.1.1Structura celulei n PDP.603.1.2Modulaia luminaiei613.1.3Formarea rastrului613.2LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)624. Sistemul de televiziune prin cablu (STC)684.1Structura STC684.1.1STC-1 (pn la 1000 abonai)704.1.2STC-2 (pn la 10000 abonai)714.1.3STC-3 (pn la 100000 abonai)724.2IP televiziune.734.2.1Ce este IP incapsulaie764.3Sistemul de control a accesului abonailor774.3.1Sisteme fr adresare cu filtre negative i pozitive774.3.2Cu filtre negative774.3.3Cu filtre pozitive794.3.4Sisteme cu adresare794.4Sisteme de codare n STC814.4.1Sync Suppression suprimarea purttoarei de sincronizare824.4.2SSAVI (Sync Suppression &amp; Active Video Inversion)854.4.3Line Cut &amp; Rotate87</p> <p>TV analogicNoiuni de baz. Principiul de realizare a TeleviziuniiTeleviziunea din grecete vedere la distan, este tiina creia i se asociaz un domeniu corespunztor al tehnicii care se ocup cu transmiterea la distan a diferitor imagini cu mijloace electrice.Un obiect luminos const dintr-o distribuie de strluciri (luminate), care sunt funcie de cele 3 dimensiuni ale spaiului X Y Z, de timpul t i lungimea de und a informaiei luminoase.</p> <p> distribuia real(1.1.1)Analogic poate fi descris imaginea acestui obiect.L(x, y, z, t, ) distribuia pe suprafa(1.1.2)Adic imaginea captat n punctul iniial este transmis prin lanul de televiziune spre punctul de recepie.Din funciile definite mai sus rezult c gradul de asemnare ntre distribuia de strluciri a imaginii televizate i a obiectului luminos va fi dependent de sistemul de Televiziune prin care este transmis imaginea obiectului adic de gradul distorsiunilor introduse de sistem. </p> <p>L(x, y, z, t, )=P{}(1.1.3)La baza sistemului de Televiziune stau 3 procese fizice1. Conversia energiei luminoase a imaginii n semnalul electric (este utilizat fenomenul fotoelectric);2. Prelucrarea semnalului electric i transmiterea spre punctul de recepie pe un canal (canal Radio);3. Conversia invers a semnalului electric n semnal luminos (imagine);</p> <p>Fig. 1.1.1Schema bloc a sistemului de televiziune.Parametrii de descompunere a imaginii</p> <p>Se disting 4 parametri:1. Raportul de aspect k;2. Numrul de linii Z;3. Frecvena liniilor f ;4. Numrul de elemente de descompunere n;</p> <p>La alegerea parametrilor de descompunere a imaginilor trebuie s se in cont de posibilitile vizuale ale omului.1. Raportul de aspect este raportul dintre lungimea orizontal i vertical a imaginii de televiziune. n sistemul TV, raportul ales este 4 : 3. Aceast mrime s-a ales n urma perceperii vizuale specifice a omului. Omul vede sub un unghi de 180 pe orizontal i 125 pe vertical. 2. Numrul de linii. Lund n consideraie rezoluia ochiului, folosirea unei rezoluii mai mari n sistemul TV este iraional (ochiul nu va percepe detalii foarte mici). Lund n consideraie deschiztura unghiular a ochiului optim pe vertical care este aproximativ egal cu 14 (840) i rezoluia ochiului egal cu o minuta, rezult c depirea rezoluiei de 840, nu va fi perceput de telespectatori.n sistemul TV post-sovetic Z=625 linii, standard american Z=525 linii, standardul francez Z=819, standardul englez Z=405.3. Frecvena cadrelor empiric a fost demonstrat pentru a obine o imagine continu la reproducerea scenelor n micare este suficient de transmis de la 12 pan la 16 imagini statice pe secund. Dar, la astfel de frecvena apare efectul ,, plpirii,, (miranie). Din acest motiv frecvena cadrelor se alege mai mare dect frecvena critic care este de la 43 la 48 Hz. Valoare frecvenei cadrelor este aleas 50 Hz, egal cu frecvena sistemului de alimentare (pentru excluderea influenei tensiunii de alimentare asupra semnalului de televiziune).4. Numrul de elementeRastru o structur de linii paralele i inclinate care formeaz imaginea sau traiectoria de micare a fasciculului de electroni (elemente de descompunere) n timpul formarii imaginii.Experimental s-a artat daca imaginea este vizualizat de la distana optim (4 6 V) nlimi, atunci structura rastrului nu este sesizat ncepnd cu Z= 420 pn la 450 linii.V nlimea imaginiiMetode de explorare a imaginiiExplorarea progresivExplorarea ntregii suprafee a imaginii se produce n urma micrii simultane a fasciculului de electroni pe 2 direcii reciproc perpendiculare cu viteze constante. Pe orizontal, de-a lungul axei x cu viteza mai mare i pe vertical, de-a lungul axei y cu viteza mai mic. Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei x se numete explorarea pe linii (baleiajul orizontal).Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei y se numete explorarea de cadru (baleiajul vertical). Dac liniile se traseaz unul sub altul ncepnd din colul stng de sus pn n colul drept de jos, linie dup linie, atunci exploatarea se numete progresiv. Fig. 1.3.1 Traiectoria fascicolului i semnalele de dirijare a acestuia. 575 linii formeaz rastru</p> <p>(1.3.1)</p> <p>(1.3.2)</p> <p>- durata cursei directe i inverse de explorare pe orizontalPe timpul cursei inverse de explorare pe linii i pe cadru, fasciculul de electroni este blocat (cursa pasiv).</p> <p>(1.3.3)</p> <p>(1.3.4)Timpul cursei inverse pe cadru este mult mai mare dect perioada unei linii i cuprinde cteva perioade care nu participa la formarea rastrului. Din 625 linii, 575 sunt active i 50 pasive. </p> <p>Fig. 1.3.2 Cursa invers de explorare pe linii.</p> <p>(1.3.5)Cursele inverse de explorare pe linii i cadru sunt invizibile.</p> <p>Neajunsul: banda ocupat de semnalul video este mare.</p> <p>(1.3.6)</p> <p>Explorarea ntreesutExplorarea ntreesut const n transmiterea unei imagini statice n mai multe etape (2 etape). Imaginea este descompus n dou cmpuri: cmpul liniilor pare i cmpul liniilor impare. Explorarea ntreesut ncepe cu explorarea cmpului a liniilor impare i se termin cu explorarea cmpului a liniilor pare. Fiecare din cmpuri conine jumtate din elemente a imaginii, ns datorit ineriei ochiului se percep ambele ca o singur imagine.</p> <p>Fig. 1.3.3Forma rastrului n cazul explorrii ntreesute</p> <p>Pentru realizarea explorrii ntreesute este necesar de ndeplinit urmtoarele condiii:1. Numrul de linii n cadru trebuie s fie impar:Z= 2n+1(1.3.7)n numr ntreg de linii ntr-un cmp2. Corelaia ntre frecvena explorrii orizontale i explorarea vertical este: </p> <p>(1.3.8)</p> <p>(1.3.9)</p> <p>(1.3.10)Avantaje:1. Micorarea de 2 ori a benzii de trecere.2. Excluderea efectului ,,plpirii (clipirii).Dezavantaj:1. Crete complexitatea sistemului de recepie.Semnalul video</p> <p>Din principiu de realizare a sistemului de televiziune semnalul video este funcie de timp, iar valoare semnalului n fiecare moment de timp, care este proporional cu luminana elementului transmis. </p> <p>Fig. 1.4.1Trasarea imaginii.DinFig. 1.4.1se observ:1. Semnalul are caracter unipolar.2. Luminana elementului imaginii poate varia de la min pn max, ce corespunde nivelului de negru i nivelului de alb. </p> <p>Pe timpul cursei inverse de explorare n semnalul video se introduce impulsul de stingere. Noiuni de nivel i polaritate a semnalului video.</p> <p>Fig. 1.4.2 Semnale de luminan.Dac luminanei maxime (nivel de alb) i corespunde valoarea maxim a semnalului video, iar luminanei minime (nivelul de negru) i corespunde valoarea minim, atunci semnalul video este de polaritate pozitiv, n caz contrar este de polaritate negativ.Spectrul semnalului videoPentru definirea condiiilor optimale de transmitere a semnalului video prin canalul TV este necesar de cunoscut spectrul semnalului video i caracterul de influen a fiecrei componente asupra calitii imaginii. </p> <p>1. Fie se transmite imaginea alb-negru ce const din 2 plane orizontale alb-negru. </p> <p>Fig. 1.4.3Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru orizontale.Spectrul imaginii din Fig. 1.4.3const din componenta continu i componenta egal cu frecvena cadrelor cu armonici impare(este suficient limitarea la a 5 armonic).</p> <p>(1.4.1)</p> <p>2. Fie se transmite imaginea din 2 cmpuri verticale alb-negru.</p> <p>Fig. 1.4.4 Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru verticale.</p> <p>Este suficient de limitat la a 3 sau a 5 armonic.3. Vom analiza cea mai complicat imagine din punct de vedere a numrului de detalii care const din n ptrele alb-negru.</p> <p>Fig. 1.4.5Transmisiunea imaginii din n ptrele alb-negruExplorare progresiv:</p> <p>(1.4.2)</p> <p>(1.4.3)Explorare ntreesut:</p> <p>(1.4.4)</p> <p>(1.4.5)Semnalul de stingere</p> <p>Definiie: Asigurarea blocrii fasciculului de electroni pe timpul cursei inverse pentru excluderea iluminrii suplimentare a ecranului, care reduce contrastul (K). - raportul ntre luminana maxim i minim pe ecran.</p> <p>Fig. 1.4.6 Prezentarea semnalului video i de stingere.Deoarece semnalul de stingere asigur blocarea fasciculului el este aplicat astfel nct semnalul i valoarea lui s corespund zonei mai negru dect negru indiferent de polaritatea semnalului video.Durata impulsului de stingere trebuie s fie mai mare dect timpul de ntoarcere a fasciculului de electroni, evitnd apariia neregularitilor pe marginile imaginii unde viteza este constant </p> <p>; (1.4.6)</p> <p>;(1.4.7)Semnalul de sincronizareDefiniie: Sincronizarea fasciculului TVR cu fasciculul TVC pentru reproducerea corect a imaginii (TVR tubul video reproductor; TVC tubul video capturtor).Deoarece nu se pot realiza generatoare de baliaj de mare stabilitate n timp, dect cu preul unor dimensiuni mari i cost ridicat pentru ndeplinirea acestor cerine se prefer folosirea sincronizrii ntreinute. Se realizeaz sincronizarea ntreinut cu semnale specifice aplicate la sfritul liniilor i fiecare cmp.Pentru sincronizarea dispozitivelor de baleiaj din receptorul TV se formeaz semnalul de sincronizare care se transmite n canalul comun cu semnalul de imagine.</p> <p>Cerine impuse sistemului se sincronizare:1. Lipsa semnalului de sincronizare pe imagine;2. Posibilitatea separrii uoare a semnalelor de sincronizare linie i cadru;3. Meninerea corect a ntreeserii corect a liniilor i cmpurilor;4. Stabilitatea la perturbaii;</p> <p>Din cerine rezult urmtoarele caracteristici a semnalului de sincronizare:1. </p> <p>Vrecvena; ;2. Forma dreptunghiular cu fronturi abrupte;3. Pentu a nu ocupa timpul prevzut pentru transmiterea informaiei despre imagine sunt plasate n timpul imaginii (durata cursei inverse);4. Pentru a nu fi vizibile pe imagine semnal lor se alege ca i la semnale de stingere, ctre negru;Domeniul de amplitudine pentru semnalele SV i SHi se aloc 25% din amplitudinea semnalului video complex. Separarea semnalelor de sincronizare poate fi efectuat n 2 moduri:1. Dup amplitudine SH&lt; SV2. Dup durat </p> <p>Fig. 1.4.7Semnalul video complex alb-negru</p> <p>Na nivel de alb; Nn nivel de negru; Nst nivel de stingere;SH, SV semnale de sincronizare linie i cadru;BH, BV semnale de stingere pe linie i cadru.</p> <p>n primul caz se efectueaz separarea prin limitare succesiv la 2 nivele diferite.n cazul al doilea separarea se efectueaz dup durat diferit, diferena de durat a impulsurilor SHi SVse transform cu ajutorul circuitelor de difereniere i integrare n diferen de tensiune. </p> <p>Fig. 1.4.8Circuitele de integrare i difereniereFig. 1.4.9Forma impulsului iniial, integral i diferenial</p> <p>n acest caz diferena de tensiune poate fi obinut att de mare, nct s nu influeneze baleiajul de linii pe cel de cadru.Avantaj: Stabilitate mai nalt la perturbaii (impulsul perturbtor avnd durate mici nu reuete s produc o tensiune suficient de influen).Dezavantaj: Imposibilitatea obinerii semnalelor integrate cu fronturi abrupte, n consecin apare instabilitatea momentului de sincronizare.</p> <p>Formarea semnalelor de sincronizareDup trecerea semnalului Ui prin circuitul de difereniere se va obine semnalului Uod.</p> <p>Fig. 1.4.10 Formarea semnalelor de sincronizare n cazul explorrii progresive.Impulsurile pozitive se folosesc pentru sincronizarea baleiajului de linii n receptor, iar cele negative nu au nici o influen. n timpul aciunii impulsurilor de sincronizare cmpuri n canalul de sincronizare linii semnalul de sincronizare lipsete. Generatorul de baleiaj pe orizontal iese din sincronism i oscileaz pe frecvena proprie f0H. Dup apariia primelor impulsuri de sincronizare va intra n sincronism, ca rezultat primele linii vor fi nesincronizate. Pentru nlturarea dezavantajului se introduc crestri n impulsul de sincronizare pe cadru.Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute</p> <p>Fig. 1.4.11 Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute cu crestri frecvena fH.Z numrul de linii din care este format un cadru, care este format din 2 cmpuri: cmpul liniilor pare i impare, care este format la rndul lui din Z/2 linii sau n1/2 linii.n figur este prezentat forma impulsurilor de sincronizare a liniilor i a cadrelor, pentru cmpul liniilor pare i impare. Deplasarea impulsurilor de sincronizare a cadrelor cu jumtate de linie duce la formarea diferit a frontului impulsului integrat. n cazul cmpului liniilor pare distana de la extremitatea stng a impulsului pn la prima crestare este aproape egal cu o linie ntreag. n cazul cmpului liniilor impare distana se micoreaz pn la jumtate de linie.Sincronizarea generatorului de baleiaj cu impulsuri de sincronizare reprezentat n figur poate duce la deplasarea nedorit a cmpurilor n timp. Aceast deplasare poate atinge valori de uniti a liniei i ca rezultat poate provoca suprapunerea cmpurilor, c...</p>