Реферат: Автоматизированные системы обработки информации и управления

Требования, предъявляемые при разработке к цветному телевидению

К вещательным системам цветного телевидения предъявляются следующие основные требования:

1) Высокое качество цветного изображения, определяемое как точностью воспроизведения яркостей любых двух соседних точек передаваемого объекта, так и точностью воспроизведения цветности деталей объекта;

2) Совместимость с вещательной системой черно-белого телевидения. (Под совместимостью понимается возможность принимать на черно-белых телевизионных приемниках цветную программу в черно-белом виде и на цветных – черно-белую программу в черно-белом виде, без какой бы то ни было перестройки приемников.) В связи с широким развитием сети черно-белого телевизионного вещания и наличием у населения большого числа черно-белых телевизионных приемников это требование имеет важное значение;

3) Относительная простота цветного телевизионного приемника при его надежности и доступной для населения стоимости;

4) Передача цветного изображения в стандартной (8,0 МГц) полосе частот, отведенной для черно-белого телевидения (это требование обусловлено широким развитием сети телевизионного вещания и возникшей в связи с этим «теснотой» в эфире);

5) Перспективность вещательной цветной системы с точки зрения ее дальнейшего развития;

6) Возможность обмена программами с другими странами.

При построении вещательной системы цветного телевидения во всех странах мира за основу была принята одновременная система, в которой учтены все новейшие достижения в области статистических методов связи и особенности зрительного восприятия мелких цветных деталей.

Примечание:

В одновременной цветной телевизионной системе вся цветовая информация передается одновременно в отличие от последовательной, в которой информация о каждом цвете (красном, синем и зеленом) передается последовательно.

Для получения на приемной стороне цветного изображения в общем случае необходимо по каналу связи передать четыре сигнала: яркостный (У), полностью совместимый с сигналом черно-белого телевидения, и три сигнала (красный, синий, зеленый), несущие информацию о цвете объекта.

Однако за счет рационального преобразования этих сигналов передают, по каналу связи вместо четырех три информации (яркостный и два сигнала цветности), получая недостающую информацию о третьем (зеленом) цвете на месте приема путем обратного преобразования сигналов.

Основной проблемой при внедрении цветного телевидения являлось создание надежного и достаточно простого в управлении цветного телевизионного приемника доступной стоимости, обеспечивающего изображение с высоким качеством цветопередачи. Поэтому выбор типа системы цветного телевидения для вещания имел большое значение.

В шестидесятые годы в СССР и Европе велись работы по сравнению нескольких систем цветного телевидения. Выбор производился в основном между одновременно совместимыми системами цветного телевидения: американской с квадратурной модуляцией NTSC (National Television System Committee – Национальный комитет телевизионных систем), французской SECAM (Seguentiel a memare – последовательная с памятью) и немецкой PAL (Phase Alternation Line – со строчно-переменной фазой).

 Во всех этих системах используется широкополосный монохромный (яркостный) сигнал, а добавочная цветная информация передается на поднесущей (поднесущих), расположенный в спектре монохромного сигнала. Различия заключается в способах модуляции поднесущих (квадратурная или частотная).

Структурная схема цветного телевизионного приемника

Любой цвет можно получить комбинацией трех основных цветов - красный, зеленый и синий. В телевидении их обозначают начальными буквами соответствующих английских слов. R (red), G (green), В (blue). Желтый - например, получается при смешении красного и зеленого (аналогично монитору Рис. 5.1.7) . Таким образом, самая простая система цветного телевидения должна предусматривать передачу одновременно трех изображений: красного, зеленого и синего.

Для передачи цветовых сигналов воспользовались принципом кино, т.е. передача красного, зеленого и голубого изображения поочередно. Такая система цветного телевидения была разработана и даже испытывалась в 50-х годах. Перед телекамерой и перед экраном черно - белого кинескопа устанавливали вращающиеся диски с прозрачными цветными секторами - светофильтрами. Диски вращались синхронно, и для стабилизации их вращения служила специальная система.

Недостатки:         -        Картинки получались мелкими;

-           Создавался шум быстро вращающегося диска;

-           Высокая запыленность.

Во всем мире начались поиски и разработки новых - совместимых систем цветного телевидения.

Таких систем сейчас используется три: NTSC (НТСЦ), PAL (ПАЛ), SECAM (СЕКАМ). Она полностью совместима, т. е. цветная телепередача принимается черно-белым телевизионным приемником как черно-белая, а черно-белую передачу можно смотреть и с помощью цветного телевизора, но без цвета.

В системе SECAM сигналы, передаются не три основных цвета, а их комбинации:

-           Яркостный сигнал - EY. Он является суммой цветовых сигналов красного, ER, зеленого EG и синего EB;

-           Цветоразностные сигналы R-Y, G-Y, и B-Y. Они несут информацию только о цвете передаваемого изображения.

 Передавать все четыре сигнала (яркости и три цветоразностных) нет необходимости, поскольку третий сигнал цветности EG-Y можно сформировать в телевизоре из сигналов ER-Y и EB-Y. Это делается в так называемом матричном устройстве, в котором в определенной пропорции складываются принятые сигналы ER-Y и EB-Y. В результате получается сигнал – EG-Y, у которого остается лишь инвертировать полярность, чтобы получить третий цветоразностный сигнал EG-Y. Затем из имеющихся трех сигналов вычитается яркостный сигнал EY, и образуются исходные цветовые сигналы ER, EG, EB. Они и подаются на управляющие электроды кинескопа.

Рис. 5.1.7. Система цветного телевидения SECAM (приемная часть):

1 - приемник; 2 - фильтр сигнала; 3 - линия задержки; 4 - фильтр цветоразностных сигналов; 5-фильтр R-Y и B-Y; 6-линия задержки; 7 - электронный коммутатор; 8 - амплитудный селектор; 9-частотный детектор сигнала R-Y; 10 - частотный детектор сигнала B-Y; 11, 12 - корректирующий блок; 13-матрица; 14-кинескоп

Три цветоразностных сигнала подают на управляющие электроды трех электронных “пушек” кинескопа, а яркостный сигнал - на его общий катод.

Таким образом, необходимо передавать кроме яркостного лишь два сигнала цветности.

Итак, в цветном телевизоре нужен новый блок-блок цветности. В этом блоке выделяются цветовые поднесущие, детектируются, а из продетектированных сигналов получаются с помощью матричной схемы сигналы цветности ER, EG, EB. Сигналы цветности передают через строку: в течение одной строки сигнал ER-Y, а в течение другой EB-Y. Для компенсации запаздывания цветоразностного сигнала вводят специальную линию задержки на время, равное времени передачи одной строки - 64 мкс.

Однако, время задержки сигнала в цепях телевизионного приемника обратно пропорционально полосе пропускания. Следовательно, широкополосный сигнал яркостного канала проходит через цепи приемника быстрее, чем сравнительно узкополосные сигналы яркости. Если задержку сигналов яркости не скомпенсировать, то на экране цветного телевизора можно увидеть довольно любопытные эпизоды.

Например:

Ярко-рыжий лев прыгнул из одного угла экрана в другой, но прыгнул черно-белым, а его ярко-рыжая шевелюра прыгнула вслед за ним с некоторым опозданием. Иначе, “смазывание” цветов на движущемся изображении будет заметным. Для компенсации этого явления в канал яркости цветного телевизора вводят еще одну линию задержки.

5.1.3. Цветной кинескоп

Одно из самых главных элементов телевизора является устройство цветного кинескопа, поскольку именно он окончательно формирует цветное изображение. Цветной кинескоп имеет три катода и соответственно три электронных прожектора. Сфокусированные ими три электронных луча направляются на экран под некоторым углом друг к другу и попадают на маску.

Рис. 5.1.8. Устройство цветного кинескопа

Маска (Рис. 5.1.8, Рис. 5.1.9) представляет собой тонкий металлический лист, установленный перед самым экраном. В маске имеются отверстия диаметром 0,25 мм. Число их огромно: 550000.

Рис. 5.1.9. Масочный кинескоп

Люминофор цветного кинескопа выполнен в виде мозаики из более чем полутора миллионов зернышек люминофоров красного, зеленого и синего свечения (R, G, B), причем расположены эти зернышки в строгом порядке позади отверстий маски.

Три луча от трех “прожекторов” направлены под некоторым углом друг к другу. Пройдя сквозь отверстие в маске, они попадают на три зернышка люминофора. То же повторяется, когда лучи при развертке переместятся к соседнему отверстию. И так далее. В результате каждый из лучей вызывает свечение экрана только своим, определенным цветом. Сигнал яркостного канала из приемника подается на все три катода кинескопа и модулирует яркость всех трех лучей. Так формируется черно-белое изображение. А сигналы цветности из блока цветности подаются на управляющие электроды (сетки) трех электронных прожекторов и как бы “раскрашивают” изображение.

Недостатки масочного цветной кинескопа:

-           Недостаточная яркость и сочность цветов изображения, так как площадь отверстий маски мала по сравнению с площадью всего экрана.

-           Требует более мощного источника питания.

Были разработаны планарные кинескопы. В них три электронных прожектора расположены в один ряд. Маска заменена системой тонких проволок, расположенных перед экраном и своим электрическим полем, “распределяющим” лучи по цветным вертикальным полоскам люминофора. Яркость экрана такого кинескопа получается выше, а энергопотребление меньше. Но тонкие проволоки цветоделительной сетки можно закрепить лишь в натянутом состоянии: следовательно, экран должен быть плоским. В небольших по размерам кинескопах это еще возможно, но в больших кинескопах экран должен быть выпуклым, чтобы противостоять давлению окружающего воздуха, ведь внутри кинескопа вакуум. Сила атмосферного давления на экран домашнего телевизора достигает двух-трех тонн. Около выпуклого экрана размещают теневую маску с удлиненными отверстиями, площадь которых составляет значительную часть общей площади маски. За каждым щелевидным отверстием в маске расположены три полоски люминофоров красного, зеленого и синего свечения на экране. Вся триада образует один элемент изображения. Благодаря штриховой структуре экрана неточность установки лучей по вертикали мало влияет на качество изображения,

Рис. 5.1.10. Планарный кинескоп

Большой проблемой в цветных кинескопах является сведение лучей. Если первоначальной регулировкой удалось добиться точного попадания трех лучей в одно отверстие маски в центре экрана, то вряд ли это получится на его краях. Для сведения лучей на всей площади экрана устанавливают дополнительные электромагниты динамического сведения, питаемые током специально подобранной формы. В современных планарных кинескопах (Рис. 5.1.10) используют самосведение лучей, осуществляемое специально сконструированной отклоняющей системой с неравномерным (астигматическим) магнитным полем. В новейших конструкциях и постоянный магнит статического сведения расположен в колбе трубки. Он намагничивается лишь однажды, при заводской регулировке кинескопа. Все эти меры заметно упрощают телевизионный приемник и повышают качество цветного изображения. Телевизоры нового поколения с планарным кинескопом совсем не имеют электронных ламп. Они собраны только на полупроводниковых приборах. А нельзя ли вообще избавиться и от последнего электровакуумного прибора-кинескопа?

5.1.4. Система телетекста

Телетекст – это информационная система для массового пользователя, обеспечивающая передачу владельцам телевизоров самой различной информации дополнительно к обычным телевизионным программам.

Разработка принципов работы таких систем, формирования и передачи сигналов в них, конструкций передающих и приемных устройств началась еще в 60-х годах почти одновременно в Англии, Франции и ФРГ. Наиболее рациональным оказался вариант, предложенный английской корпорацией ВВС, и он в настоящее время используется в качестве общемирового стандарта WST (World System Teletext – всемирная система телетекста). Французская система Antiope нашла лишь ограниченное применение.

Алгоритм получения информации в системе ТХТ

Информация, передаваемая по стандарту WST, может быть текстовой или графической. Она формируется на телецентре в виде страниц, пронумерованных от 100-й по 899-ю и сгруппированных в так называемые журналы. Каждый из них посвящен определенной теме, например, спорту, экономике или др. В нем – около ста страниц. Первая страница содержит оглавление (перечень разделов журнала). Как правило, раздел, например расписание поездов, состоит из нескольких страниц.

Для получения информации из системы телетекста (ТХТ) владелец телевизора должен настроить его на программу, ведущую такую передачу, и, переключившись на прием сигналов ТХТ, вызвать страницу 100 с перечнем журналов. Затем, выбрав и вызвав нужный журнал, просмотреть его оглавление и вызвать желаемый раздел на экран телевизора для просмотра. Таков общий алгоритм получения информации в системе ТХТ.

Варианты реализации ТХТ

Существует несколько вариантов реализации ТХТ:

-     Режим LIST, требующий выполнения всех указанных шагов

-     Режим FAST, с упрощенной процедурой:

-     Режим FLOF, (быстрый, удобный телетекст),– одна функция для всех уровней, что в переводе означает – (вызов всех страниц одной кнопкой)

-     Режим TOP (Table of Pages – список страниц)

-     В некоторых регионах используют мало распространенные системы Antiope, Safari, Spanish Teletext.

Основные различия между этими режимами состоят в характере связи между страницами и в способе их поиска.

В режимах LIST и ТОР такой связи нет, страницы самостоятельны и вызываются по их номерам. Правда, если вызвана одна из страниц многостраничного раздела, вместе с ней выводится на экран сообщение о наличии продолжения и числе страниц.

Разница между режимами LIST и ТОР состоит в том, что в режиме LIST для вызова страницы нужно набрать ее номер на пульте ДУ, а в режиме ТОР используется меню (перечень страниц на экране), на котором устанавливают курсор (управляется с ПДУ) напротив строки с названием нужного журнала, раздела.

В режиме FLOF вся информация сгруппирована по четырем темам, а ПДУ имеет четыре цветные кнопки для их вызова. При нажатии одной из них на экран последовательно выводятся одна за другой все страницы темы. Смену страниц можно приостановить для анализа, а затем продолжить ее или прекратить.

В режиме FAST перебор страниц организован иначе. На первой странице каждого журнала, кроме списка разделов и номеров страниц, имеются четыре цветных поля с номерами страниц. Каждому полю соответствует кнопка такого же цвета на ПДУ. При ее нажатии вызывается (без набора номера) страница, номер которой был указан на выбранном поле. На этой странице также имеются поля, но с другими номерами. Действуя, таким образом, можно за несколько шагов выйти в нужный раздел и на нужную страницу.

Вместе с тем в любом режиме каждая страница может быть выбрана способом, примененным в режиме LIST, – набором ее номера.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23