7.parametre televíznej normy

ELN7

Popíšte parametre televíznej normy. Vysvetlite princíp digitálneho prenosu obrazu a satelitnej televízie.

7.2 TELEVÍZNY SIGNÁL, TELEVÍZNE NORMY

TELEVÍZNY SIGNÁL

Televízny signál je zložený a je tvorený úplným obrazovým signálom a zvukovým signálom. Úplný obrazový signál obsahuje informáciu o priebehu jasu jednotlivých bodov každého riadku a riadiace impulzy, ktoré umožňujú v prijímači rekonštrukciu vysielaného obrazu. Sú to riadkové a snímkové synchronizačné impulzy, zatemňovacie a vyrovnávacie impulzy.

Úplným obrazovým signálom sa amplitúdovo moduluje nosná vlna obrazu a zvukovým signálom sa moduluje kmitočtovo nosná vlna zvuku, ktorá má iný kmitočet ako nosná vlna obrazu.

Pre prenos úplného obrazového signálu sa používa negatívna amplitúdová modulácia, čo znamená, že väčšiemu jasu odpovedá menšie napätie obrazového signálu a naopak. Inak povedané, obrazovka je väčším napätím zhasínaná.

Napäťový priebeh jedného riadku je zároveň na obr. 7.4.

Na obrázku nie sú nakreslené synchronizačné a zatemňovacie snímkové impulzy. Dĺžka zatemňovacieho snímkového impulzu je 25 H (H je čas jedného riadku, čo činí 64 μs). V dobe jeho trvania sa prenáša nielen synchronizačný polsnímkový impulz, ale i tzv. vyrovnávací a udržiavací impulz a taktiež informácie Teletextu.

Obr. 7.4 Priebeh úplného televízneho signálu v jednom riadku

TELEVÍZNE NORMY

Televízne normy stanovujú presne tvar a dobu trvania všetkých impulzov, počet riadkov a snímok, druh modulácie, kmitočty nosnej vlny obrazu a zvuku, šírku televízneho kanálu a rozdelenia kmitočtov vo vlnových pásmach určených pre vysielanie televízie. V SR sa pre čiernobielu televíziu používala norma OIRT, neskoršie CCIR. Podľa týchto noriem sa za sekundu prenáša úplných 25 snímok. Jeden snímok si môžeme predstaviť ako

jedno statické znázornenie celej snímanej scény na obrazovke. Každá snímka sa rozkladá na 625 riadkov prekladaným spôsobom, čo znamená, že každá snímka sa prenáša ako dve polsnímky. V nepárnej polsnímke sa prenášajú všetky nepárne riadky a v párnej polsnímke sa prenášajú párne riadky prekladané v medzerách nepárnych riadkov.

Týmto spôsobom sa zvýši počet (pol)snímok na 50, čo znižuje možnosť vnímania rušivého blikania pri rovnakej požiadavke na šírku prenášaného kmitočtového pásma. Riadkový kmitočet f_r môžeme vypočítať z počtov riadkov a snímok:

25 snímok za sekundu . 625 riadkov = 15625 Hz.

Z riadkového kmitočtu možno vypočítať periódu, alebo trvanie jedného riadku:

Pomer šírky a výšky televízneho obrazu je stanovený rovnako ako u filmu, t.j. 4 : 3. Každý bod obrazu má šírku rovnú výške riadku, takže jedna úplná snímka obsahuje celkom N = 625 . 4/3 . 625 = 520 833 bodov.

Pri snímkovom kmitočte 25 Hz sa za sekundu prenesie celkom 25 . 520 833 = pribl.13.106 bodov.

Krajný prípad nastane, ak sa budú striedať pravidelne biele body s čiernymi. Ako je zrejmé z obr. 7.5 dvojici bodov čierny - biely odpovedá jedna perióda striedavého signálu. Takže z celkového množstva bodov môžeme stanoviť potrebný maximálny kmitočet obrazového signálu f_max, pre ktorý platí f_max = ½.13.10⁶ = 6,5 MHz.

Obr. 7.5 Vzťah bodov a kmitočtu

Zvukový sprievod používa kmitočtovú moduláciu, pričom nosná vlna zvuku má kmitočet o 6,5 MHz vyšší ako nosná vlna obrazu. Šírka pásma vyhradená pre jeden televízny kanál (obraz + zvuk + rezerva) je 8 MHz. Kmitočtové rozsahy jednotlivých televíznych pásiem a čísla kanálov sú uvedené v tab. 7.1.

Tab. 7.1 Rozdelenie televíznych kmitočtov

NORMY FTV

Typickými predstaviteľmi prenosových sústav (noriem) farebnej televízie sú systémy NTSC,SECAM a PAL.

ZÁKLADNÉ POZNATKY O FAREBNOM SVETLE

Vstupnou veličinou farebného televízneho prenosu je farebné svetlo, ktoré predmety snímané sami odrážajú, prípadne prepúšťajú smerom ku snímacej kamere. Naše oko vníma svetlo ako elektromagnetické vlnenie v rozmedzí vlnových dĺžok 380 až 750 nm.

Každú vlnovú dĺžku vnímame ako farbu. Citlivosť oka pre rôzne farby vyžarované rovnakou energiou je rôzna. Najcitlivejšie je oko na žltozelenú farbu – obr. 7.9.

Obr. 7.9 Citlivosť oka na svetlo rôznych farieb

SÝTOSŤ, FAREBNÝ

Veličiny charakterizujúce farebné svetlo sú sýtosť, farebný tón a jas.

Sýtosť udáva stupeň zriedenia sýtej farby bielym svetlom. Farba so stopercentnou

sýtosťou nemá primiešané žiadne biele svetlo. Biela farba má nulovú sýtosť.

Farebný tón udáva prevládajúcu vlnovú dĺžku (farebnosť) svetla.

Jas charakterizuje výkon (energiu) príslušného farebného svetla.

Farebná televízia vychádza z trojfarebnej podstaty farebného videnia. Vnem akejkoľvek farby možno vytvoriť zmiešaním troch vhodne vybratých základných farebných svetiel. Pre prenos FTV boli zvolené tieto základné farby:

– červená R ( z angl. red, čítaj „red“)

– zelená G ( z angl. green, čítaj „grín“)

– modrá B ( z angl. blue, čítaj“blú“)

Zmiešaním určitého pomeru týchto farieb dostaneme biele svetlo (obr. 7.10).

Obr. 7.10 Súčtové miešanie farieb

Pomer je daný citlivosťou oka (obr. 7.9) takto:

Červená 30 %, zelená 59 %, modrá 11 %.

Alebo taktiež platí :

Biela = 30 % červenej + 59 % zelenej + 11% modrej.

JASOVÝ SIGNÁL

Biela farba predstavuje jasový signál UY

ČBTV prenáša jedinú svetelnú informáciu a tou je práve tento jasový signál UY.

SIGNÁL ZÁKLADNÝCH FARIEB

Farebná televízia musí prenášať tri signály základných farieb a to červenej – UR, zelenej – UG a modrej – UB.

Tieto farebné signály UR, UG, UB sú vytvárané v televíznej kamere tromi nezávislými snímacími elektrónkami. Z týchto signálov môžeme vytvoriť jasový signál pre šedú a bielu farbu s ohľadom na rôznu citlivosť ľudského oka na jednotlivé farby zmiešaním farebných signálov takto:

UY = 0,3UR + 0,59UG + 0,11UB

Prenášaním jasového signálu UY je zaručená zlučiteľnosť s ČBTV, pretože tento signál je vlastne obrazovým signálom ČBTV.

Keby sme prenášali každý z troch farebných signálov UR, UG, a UB samostatným televíznym kanálom, vyžadoval by vysielač farebnej televízie neúmerne široké pásmo 3 . 8 = 24 MHz. Preto sa potrebné tri farebné signály UR, UG a UB prenášajú vhodne zakódované. Pre maximálnu úsporu kmitočtového pásma je najvhodnejší prenos dvoch rozdielových farebných signálov (farbonosných informácií). Rozdiely sa vytvoria jednoducho v maticovom obvode, ktorého princíp je zrejmý z obr. 7.11.

Prečo digitalizovať televíziu?

Nevyhnutnosť digitalizácie si vynucujú v dnešnej dobe nepostačujúce frekvenčné pásma. Napríklad Európa sa s takmer 500 televíznymi kanálmi v súčasnosti borí s preťažením vysielacích frekvencií. Čoraz väčšie obrazovky si však pýtajú kvalitnejší signál, a teda aj viac frekvenčného spektra. Mnohé vysielače navyše prekračujú hranice štátov, v ktorých sú umiestnené a pre ktoré sú primárne určené.

Digitálna televízia môže tieto problémy vyriešiť. Pri analógovom pozemnom vysielaní zaberie prenos obrazu a zvuku každého televízneho kanála 8 MHz. Digitálna technológia umožňuje vybudovať sieť, v ktorej budú toto pásmo využívať viaceré programy.
            Hoci je digitálna televízia menej náročná na spotrebu frekvenčného spektra, frekvenčné plánovanie je nevyhnutné. Už v súčasnosti je zrejmé, že sa musí nanovo vypracovať takzvaný štokholmský plán, zostavený v roku 1961 pôvodne pre analógové vysielanie. Plánovacia konferencia sa s veľkou pravdepodobnosťou uskutoční už v roku 2005.

Základný princíp fungovania Digitálnej televízie.

A ako vlastne táto digitálna televízia funguje, čo poskytuje, ako je realizovaná, nuž čítajte ďalej a dozviete sa viac.

Systém digitálnej televízie sa paralelne rozvíjal v rôznych krajinách, takže v súčasnosti existujú tri vývojové prúdy. Grand Alliance (GA) sa používa na americkom kontinente, MUSE funguje v Japonsku, Austrália a európske štáty prijali štandard Digital Video Broadcasting (DVB).

Európsky štandard (vznikol v septembri 1993) sa člení na tri podsystémy:

 - satelitný DVB-S,

- káblový DVB-C  

- terestriálny (pozemný) DVB-T.

Princíp spracovania signálu je pri DVB podsystémoch veľmi podobný.

1.      Zvukový i obrazový signál prichádzajú do kódera (enkódera), kde sa na základe protokolu MPEG-2 spracujú a zbalia do paketov.

2.      V kóderi sa signál konvertuje do digitálnej podoby a určuje sa kvalita obrazu a zvuku, ktorá sa - na rozdiel od analógového vysielania - akýmkoľvek ďalším spracovávaním a prenosom nemení.

3.      Spaketovaný signál potom putuje do modulátora. Každý z DVB podsystémov využíva inú technológiu modulácie.

4.      Z modulátora signál prichádza na koncový stupeň a na anténu.

5.      V prípade satelitného vysielania  potom vo frekvencii rádovo 14 GHz pokračuje na satelit, ktorý pokrýva určitú plochu zemegule.

6.      Medzi kóderom a modulátorom sa obvykle nachádza takzvaný multiplexor, ktorý sústreďuje signály z viacerých kóderov do jedného toku. Rovnakým spôsobom ako video alebo audio sa môžu spracovávať a prenášať dáta vrátane internetových.

7.      Signál zo satelitu alebo pozemného vysielača v prípade káblovej digitálnej televízie smeruje na hlavnú stanicu, odkiaľ sa káblovými rozvodmi šíri k divákovi.

8.      Na sledovanie digitálnej TV je potrebný prijímač s demodulátorom DVB-C (ktorý mení digitálny signál na analógový) alebo digitálny televízor.

9.      V prípade pozemného digitálneho vysielania sa signál k divákovi dostane prostredníctvom siete vysielačov a na konci reťazca je televízor s demodulátorom DVB-T.

10.  Príjemca satelitného digitálneho vysielania potrebuje parabolickú anténu, vonkajšiu jednotku (frekvenčný konvertor) a vnútornú jednotku (set-top-box). Signál nakoniec putuje do televízneho prijímača vybaveného príslušným tunerom.

Zrejme sa ešte stále pýtate prečo preferovať digitálnu televíziu oproti starej klasickej televízii. Dôvodov je veľa a silne presvedčivých.

Porovnanie analógovej a digitálnej televízie.

Ak by som mal porovnať digitálnu televíziu so starou analógovou, bolo by to tak ako by som porovnával gramofónovú dosku a CD. Rovnako budete môcť sledovať televízne programy ako pred tým, ale zvýši sa kvalita obrazu rovnako aj váš komfort.

Okrem toho ak CD priniesli možnosť prenášať na jednom zvukovom nosiči nielen hudbu, ale aj ďalšie iné informácie o danom CD, autoroch, skladbách a pripomenúc multimediálne CD (ktoré umožňujú prenášať rovnako textové, obrazové, zvukové, ale aj video informácie), tak aj digitálna televízia umožní nielen prenos obrazu, ale aj rozmach nových služieb poskytovaných v rámci danej televíznej siete.

Digitálna televízia (neskôr už len DVB) poskytne ďaleko viac kanálov, ako lokálnych tak celoplošných vo vyššej technickej kvalite a to na úrovni štandartnej televízie (SDTV- Standard TV), alebo na úrovni televízie s vysokým rozlíšením obrazu (HDTV - High Definition TV).

Televízia s vysokým rozlíšením obrazu nám umožní prijímať TV programy s filmovou kvalitou a s viackanálovým zvukom.

Štandartná TV poskytne niekoľko násobne väčší počet programov (namiesto jedného analógového) s množstvom ďalších interaktívne získavaných multimediálnych  informácii.

Ku príkladu na jeden analógový TV kanál pripadajú 2 HDTV, 6 – 8 SDTV a dokonca 16 LDTV. Čo znamená, že namiesto 3 SDTV programov budeme schopný prenášať až 24 programov v kvalite PAL.