Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Радиотехники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

Дисциплина: Основы радиовещания и телевидения

Приняла: доцент

Урусова Т. А.

Выполнила: студентка

группа МРС-05-2

Бейсенова М.А.

АЛМАТЫ 2008

ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать амплитуды аналоговых сигналов яркости и цветности при передаче элементов определенной (вариантом задания) цветности. Нарисовать матрицу на девяти сопротивлениях для формирования Ey и E_R-Y ; E_B-Y сигналов, рассчитать коэффициенты матрицирования

2. Перевести рассчитанные амплитуды сигналов яркости и цветности в цифровую форму, согласно Рекомендации ITU 601

3. Построить графики изменения этих сигналов во времени в строчном периоде для тестового изображения "градационный клин" и отметить рассчитанные значения амплитуд сигналов

4. Отметить на цифровом треугольнике (внутри локуса) точку с заданными вариантом координатами

5. Ответить на теоретический вопрос. (Вариант 4: Пояснить, каким образом по тракту передачи ТВ-сигнала, состоящему из усилителей переменного тока, передается постоянная составляющая, пропорциональная средней яркости изображения.)

аналоговый цифровой цветность градационный

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 - Исходные данные к заданию 1-3

Таблица 2 - Исходные данные к заданию 4

ВВЕДЕНИЕ

В 1900 году русским военным инженером К. Д. Перским на IV Международном электротехническом конгрессе был впервые введен термин "телевидение". Телевидение - это область современной радиоэлектроники, которая занимается изучением вопросов передачи и приема движущихся и неподвижных изображений предметов, расположенных в пространстве, электрическими средствами связи в измененном масштабе времени.

В основе телевидения лежат три физических процесса: преобразование световой энергии из оптического изображения в электрические сигналы; передача этих сигналов по каналам связи; преобразование принятых сигналов в оптическое изображение.

В общем виде задача телевидения состоит в дистанционном отображении в сознании людей явлений и событий, информация о которых поступает к нам в зрительном и звуковом виде.

Первыми появились аналоговые стандарты: сначала черно-белые, затем цветные (SECAM, PAL, NTSC). Сегодня быстрыми темпами развивается цифровое телевидение.

1. Расчет амплитуды аналоговый сигналов яркости и цветности, при передаче элементов определенной цветности

Расчет амплитуды аналоговых яркостного и цветоразностного сигналов при воспроизведении зеленого и голубого цвета

Формула для расчета аналогового сигнала яркости:

Е_Y=0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B. (1)

Рисунок 1 - Формирование сигналов различных цветов

При воспроизведении зеленого цвета (рисунок 1):

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B. =0.59.

При воспроизведении голубого цвета (рисунок 1):

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B =0.7.

Формула для расчета аналогового сигнала цветности:

E_R-Y=E_R-E_Y= E_R-0.3·Е_R-0.59·Е_G-0.11·Е_B. (2)

При воспроизведении зеленого цвета (рисунок 1):

E_R-Y = 0.7·E_R -0.59·Е_G-0.11·Е_B=-0.59.

При воспроизведении голубого цвета (рисунок 1):

E_R-Y = 0.7·E_R -0.59·Е_G-0.11·Е_B=-0.7.

Матрица на девяти сопротивлениях для формирования Ey и E_R-Y ; E_B-Y сигналов, расчет коэффициентов матрицирования

Рис. 2 - Структурная схема кодирующей матрицы

При воспроизведении голубого цвета (рис. )

Сопротивления R1, R4, R7 стремятся к бесконечности.

Е_Y =0.59·Е_G+0.11·Е_B

E_R-Y = -0.59·Е_G-0.11·Е_B

E_B-Y = -0.59·Е_G+0.89·Е_B

Рисунок 3 - Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении голубого цвета

При воспроизведении зеленого цвета

Сопротивления R1, R4, R7 R3, R6, R9 стремятся к бесконечности.

Е_Y =0.59·Е_G

E_R-Y = -0.59·Е_G

E_B-Y = -0.59·Е_G

Рисунок 4 - Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении зеленого цвета

2. Представление аналоговых сигналов в цифровой форме, т. е. в виде двоичных кодовых комбинаций в соответствии с рекомендацией ITU 601

Рекомендация ITU 601:

n - количество разрядов квантования;

разрядов квантования n = 8, что дает уровней квантования N_КВ = 2⁸;

Уровень черного Ey - 16-й уровень квантования;

Уровень белого - 235-й уровень квантования;

Уровней квантования - 16 снизу и 20 сверху;

Резервные зоны на случай выхода значений аналогового сигнала яркости за пределы номинального диапазона на 0-м и 255-м уровнях квантования - сигналы синхронизации.

АЦП сигнала яркости:

Y=219·Е'_Y+16, (3)

где Е'_Y -- аналоговый сигнал яркости, меняющийся 0... 1В

Y- цифровой сигнал яркости, меняющийся от 16 до 235.

При воспроизведении зеленого цвета Е'_Y = 0.59 В, т. е.:

Y=219·Е'_Y+16=219·0.59+16=145.21=146=10010010

При воспроизведении голубого цвета Е'_Y = 0.7 В, т. е.:

Y=219·Е'_Y+16=219·0.7+16=169.3=170=10101010

У цветоразностных сигналов резервные зоны по 16 уровней квантования сверху и снизу. На АЦП поступает компрессированный цветоразностный сигнал, формируемый:

E'_CR=0.713·E'_R-Y, (4)

где E'_R-Y изменяется от -0.5 до 0.5 В.

АЦП цветоразностного сигнала:

C_R=224·E'_CR+128=159,713·E'_R-Y+128=160·E'_R-Y+128, (5)

где 128-й уровень квантования соответствует нулевому значению цветоразностного сигнала.

При воспроизведении зеленого цвета E'_R-Y = -0.59, т. е.:

E'_CR=0.713·E'_R-Y = 0.713·(-0.59)=-0.42067 В;

C_R=224·E'_CR+128=224·(-0.42067)+128=33.77=34=00100010.

При воспроизведении голубого цвета E'_R-Y = -0.7, т. е.:

E'_CR=0.713·E'_R-Y = 0.713·(-0.7)=-0.4991 В;

C_R=224·E'_CR+128=224·(-0.4991)+128=16.2=16=0010000.

3. Графики изменения сигналов яркости и цветности во времени в строчном периоде для текстового изображения "градационный клин" (рисунок 2)

Рисунок 5

4. Цветовой треугольник внутри локуса

X=0.3; Y=0.3

Рис. 6 - Цветовой треугольник внутри локуса

R=0.68

G=0.52

B=0.45

5. Ответить на теоретический вопрос. (Вариант 4: Пояснить, каким образом по тракту передачи ТВ-сигнала, состоящему из усилителей переменного тока, передается постоянная составляющая, пропорциональная средней яркости изображения.)

Рассмотрим процессы восстановления постоянной составляющей телевизионного сигнала с помощью управляемых и неуправляемых фиксирующих цепей. Величина сигнала изображения должна соответствовать яркости детали передаваемой сцены. Если изображение передается с помощью фотоэлектрического преобразователя мгновенного действия, например, фотоэлемента, то это требование удовлетворяется.

В качестве примера исследуем изменение яркости вдоль строк различных по содержанию изображений, первое из которых - черная полоса на белом фоне, а второе - белая полоса на черном фоне. Средние яркости их существенно различны и равны соответственно L_рс1 и L_рс2 , минимальные и максимальные яркости одинаковы. Телевизионный сигнал U_с , образующийся на нагрузке фотопреобразователя, содержит постоянную составляющую которая пропорциональна средней яркости U_рс1 є L_рс1 и U_рс2 є L_рс2 , а размах ТВ сигнала пропорционален перепаду яркости (рис. 7, а).

Полная потеря постоянной составляющей происходит в ТВ широкополосных усилителях переменного тока, где между каскадами включены разделительные конденсаторы. В этом случае ТВ сигнал располагается относительно нулевой оси (или так называемой линии равных площадей) таким образом, что площадь, ограниченная положительной частью сигнала и осью, равна площади, ограниченной отрицательной частью сигнала и осью. Если сигналы, искаженные подобным образом, использовать для модуляции тока луча L_л приемной трубки, то яркости ТВ изображений L_из также будут искажены: в зависимости от положения ТВ сигнала на модуляционной характеристике кинескопа изображение будет либо затемняться, либо высвечиваться. При этом фактический амплитудный диапазон сигнала увеличивается в 1,5-2 раза. Для того чтобы избежать подобных искажений, необходимо использовать то обстоятельство, что в ТВ сигнале изменение размаха гасящих импульсов (ГИ) приемной трубки происходит в соответствии со средней яркостью изображения.

Восстановление постоянной составляющей сигнала в отдельных точках тракта, например в модуляторе радиопередатчика, осуществляется с помощью фиксации уровня гасящих импульсов, т. е. путем стабилизации положения ТВ сигнала от всех передаваемых изображений относительно некоторого постоянного потенциала. Для этой цели используются специальные пиковые детекторы, так называемые фиксирующие схемы (неуправляемые и управляемые). Обобщенная схема фиксации уровней ТВ сигнала показана на рис. 8, а. Во время прохождения гасящих импульсов ТВ сигнала напряжение на коммутирующем элементе (КЭ) схемы - диоде (диодах) или транзисторе (транзисторах) - увеличивается. При этом КЭ самостоятельно под воздействием напряжения ТВ сигнала (неуправляемая схема) или принудительно под воздействием строчных импульсов (СИ) (управляемая схема) открывается или переходит в насыщение и его малое прямое сопротивление R_in шунтирует сопротивление R_р разделительной цепи и входное сопротивление следующего каскада (рис. 8, б). В результате напряжение ТВ сигнала на базе транзистора в указанные интервалы должно стать равным опорному напряжению фиксации E_ф вне зависимости от прежнего значения уровня черного. Рассмотрим работу схемы рис. 8, а более подробно. В обычном усилительном каскаде ТВ сигнал располагается относительно напряжения смещения E_ф по линии равных площадей. При наличии схемы фиксации КЭ открывается во время прохождения гасящих импульсов (ключ замыкается на внутреннее сопротивление КЭ в прямом направлении R_in при t = t₃ рис. 8, б, в). Для того чтобы напряжение на базе VT₂ за время действия сравнительно короткого импульса ТВ сигнала стало равно E_ф , величина постоянной времени заряда должна быть небольшой

где R_in ЅЅ?R_p ЅЅ?R_вх - параллельное соединение сопротивлений R_in ,?R_p и ?R_вх , причем R_in << R_р ЅЅ--R_вх ; R_вых - выходное сопротивление предыдущего каскада; t_и - длительность строчного гасящего импульса (СГИ) при неуправляемой или длительность СИ при управляемой схеме фиксации.

К концу действия импульса за счет выпрямления напряжения ТВ сигнала коммутирующим элементом на конденсаторе С_р образуется дополнительное напряжение U_Ср , величина которого примерно равна постоянной составляющей сигнала U_cр и определяется в общем случае размахом сигнала в момент отпирания КЭ и постоянной времени заряда. При t = t₄ , когда КЭ запирается (ключ S замыкается на внутреннее сопротивление КЭ в обратном направлении R_i0 , рис. 8, б), ТВ сигнал оказывается смещенным относительно напряжения E_ф на величину U_Ср. Суммарное напряжение смещения будет равно ЅU_cмЅ=--ЅE_фЅ+ЅU_СрЅ , т.е. будет зависеть от формы ТВ сигнала и, в частности, от размаха гасящих импульсов. При этом все площадки гасящих импульсов ТВ сигнала будут "привязаны" к уровню напряжения смещения , т. е. постоянная составляющая сигнала восстанавливается. Напряжение U_Ср при запертом КЭ медленно уменьшается за счет разряда конденсатора С_р на сопротивления R^'_р = R_рЅЅ?R_io ЅЅ?R_вх и R_вых . Через промежуток времени, равный T_z - t_и (при t = t₅ , рис. 6.2, в), оно уменьшится на величину DU . Величина напряжения DU определяет величину перекоса ТВ сигнала U_c , т. е. величину изменения яркости изображения вдоль строки на экране приемной трубки. Для того чтобы это изменение не было заметно на изображении, допустимый относительный перекос ТВ сигнала должен быть

Постоянная времени разряда при D--Ј 0,05 и R^'_р >> R_вых будет равна

В неуправляемых схемах ВПС открывание диода VD (КЭ на рис. 8) осуществляется напряжением DU , от величины которого зависит сопротивление R_in и значение t_з , что приводит к нестабильности уровня фиксации. Эти схемы также обладают большой инерционностью: если за изображением с большой средней яркостью передается изображение с малой средней яркостью, то фиксация уровня длительное время не производится (t = t₆ ё t₇, рис. 8, в) до тех пор, пока конденсатор C_p не разрядится. Если же уменьшить величину t_p , то инерционность станет меньше, однако в соответствии с уравнением (8) относительный перекос ТВ сигнала D увеличится, что приведет к недопустимым яркостным искажениям изображения.

Управляемые схемы ВПС лишены указанных выше недостатков за счет принудительного открывания КЭ каждую строку в интервалы СГИ напряжением СИ достаточно большого размаха ( R_in и соответственно ?_з малы, и уровень фиксации стабилен). В схеме инерционности нет, так как C_p оперативно перезаряжается.

Управляемая схема содержит четыре диода, включенные в плечи моста (рис. 10, а). Обычно C_p << C₁ = C₂ , R >> R_г1 = R_г2 где R_г1 и R_г2 - выходные сопротивления генераторов управляющих импульсов. Диоды VD₁ ? VD₂ отпираются управляющими импульсами во время обратных ходов строчной развертки. За счет тщательной балансировки моста и малой постоянной времени перезаряда конденсатора C_p (заряд при t = t₅ , или разряд при t = t₇ , рис. 8, в) напряжение на базе транзистора VT₂ во всех случаях устанавливается равным. Конденсаторы C_1,2 также заряжаются до напряжений ЅU^'_C1,2Ѕ за счет выпрямления управляющих импульсов. Эти напряжения запирают диоды по окончании действия управляющих импульсов. Надежное запирание и отпирание диодов соответствующими напряжениями будет при

Исходя из этого размах управляющих импульсов U_и = U^'_C1,2 + U^''_C1,2 приходится выбирать в несколько раз большим, чем размах ТВ сигнала U_{c max}

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был разработан телевизионный приемник. Для него были рассчитаны амплитуды цифровых сигналов яркости и цветности при передаче элементов голубого и зеленого цвета.

Также для системы домашнего кинотеатра было выбрано закрытое акустическое оформление, так как при заданных параметрах для открытого акустического оформления необходима большая площадь. Был произведен расчет акустической головки 75ГДН-01, в ходе которого был определен объем ящика равный 40 л и стандартное звуковое давление, создаваемое системой, равное 0.2 Па.

Для кодирования звука были рассмотрены четыре способа: БВНМ, ФМ, ЧМ и МФМ. Из них был выбран оптимальный - модифицированная фазовая модуляция, обладающая преимуществами по сравнению с ЧМ и ФМ, но некоторыми недостатками по сравнению с БВНМ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Основы радиосвязи и телевидения. Конспект лекций. С. В. Коньшин, А. Д. Сартбаев. - АИЭС. Алматы, 2003. - 80 с.

2) Радиовещание и электроакустике: Учебное пособие/А. З. Айтмагамбетов, Г. Г. Сабдыкеева. - АИЭС. Алматы, 1998. - 80 с.

3) Телевидение: Учебник для вузов. Под ред. В. Е. Джаконии. - М.: Радио и связь, 2004. - 616 с.

4) Смирнов А. В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 224 с.

5) Смирнов А. В. Пескин А. Е. Цифровое телевидение: от теории к практике. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru