01 Tv Alb Negru Cap1si2

8/19/2019 01 Tv Alb Negru Cap1si2

1/49

TELEVIZIUNE ALB-NEGRU ŞI COLOR

13

CAPITOLUL 1

SISTEME DE TELEVIZIUNE ALB-NEGRU

O imagine oarecare B(x,y,t) – ne referim aici la imaginea de televiziune alb-negru – estetransmisă, şi acesta este un element specific al televiziunii, sub forma unei succesiuni în timp desemnale electrice. Vom vedea în studiul traductoarelor lumină – curent electric şi respectiv curentelectric – lumină cum se face transformarea informaţiei luminoase în semnale electrice şi invers.Deocamdată, să reţinem faptul că această transformare se face cu ajutorul unui fascicul de electroni,care „explorează” o imagine data succesiv, începând din colţul din stânga sus, până în colţul dindreapta jos, pe linii (figura 1.1).

Explorarea se face deci linie după linie sau rânddupă rând, până la epuizarea completă acadrului. După aceea va fi explorat un alt cadru, până la un număr oarecare de cadre pe secundă,care asigur ă ochiului senzaţia de continuitate amişcării. În sistemul de televiziune, explorarease face liniar, cu viteză constantă, pe linii deexplorare, de la stânga la dreapta (cursă directă) şi pe cadre, de sus în jos. După sfâr şitul fiecărei linii de explorare, fasciculultrebuie să se întoarcă de la dreapta la stânga

pentru a urmări o nouă linie (cursă inversă).Pentru a avansa pe verticală (pentru a nu repetaexplorarea unei linii ci a explora linia situată sub aceasta), fasciculul trebuie să execute

simultan şi o mişcare de sus în jos, de asemenea cu viteză constantă. Şi în acest caz avem o cursă directă (activă) a fasciculului, atunci când aceasta se deplasează de sus în jos şi o cursă inversă (inactivă) a fasciculului când se deplasează de jos în sus, pentru a începe explorarea primei linii dincadrul următor.

Deoarece fasciculul este supus la două mişcări simultane pe direcţii perpendiculare şi cuviteze constante, pe orizontală cu viteză mare şi pe verticală cu viteză mult mai mică, liniile deexplorare apar paralele şi puţin înclinate. Această structur ă de linii se numeşte rastru de

televiziune.Deplasarea fasciculului se realizează supunându-l la acţiunea simultană a două câmpuri electrice sau magnetice, perpendiculareîntre ele şi variabile liniar în timp. Variaţia întimp trebuie să fie periodică şi sub forma unuidinte de fier ăstr ău (figura 1.2). Celor două deplasări ale fasciculului, pe H şi pe V lecorespund semnale electrice periodice, cu perioade diferite, TH şi TV. Duratele curselordirecte şi inverse sunt TdH, TdV respectiv TiH,

TiV.

H

V

Figura 1.1

U, I

t

0

TTd Ti

Figura 1.2


2/49


14

Forma de dinte de fier ăstr ău a semnalelor electrice este justificată de faptul că durata cursei

inverse trebuie să fie cât mai mică, aceasta nefiind interesantă din punct de vedere al transmisiei de

informaţie. De aceea, Ti


3/49


15

Se poate face şi o întreţesere de ordin superior, de exemplu cu 4 câmpuri. Banda de frecvenţă se reduce de 4 ori, dar imaginea va fi sesizată cu o uşoar ă pâlpâire (f k = 12,5 Hz, dacă f c = 50 Hz).De asemenea, se poate face o transmisiune de imagini analizând într-o anumită ordine punctele de

pe o linie şi liniile de pe diverse câmpuri (simultan o întreţesere a punctelor şi a liniilor) de underezultă din nou o reducere a benzii de frecvenţă.

1

2

3

4

5

6

7

8

Figura 1.4

1.2. Alegerea numărului de linii şi frecvenţele de explorare

Numărul de linii dintr-un cadru (imagine) nu se alege întâmplător. O claritate aparentă a

imaginii apropiată de 100 % se obţine pentru un număr de linii între 500 şi 600. Numărul exact delinii rezultă din trei considerente:

a) Este necesar un număr impar de linii pentru întreţeserea corectă a celor două câmpuri delinii. Dacă am alege un număr par de linii, după parcurgerea unui câmp (de exemplu câmpul impar)şi după întoarcerea pe verticală, s-ar parcurge aceleaşi linii a doua oar ă, în timp ce liniile câmpului par nu ar fi parcurse niciodată. Pentru evitarea acestui neajuns, ar trebui ca la sfâr şitul unui câmp,fasciculul să sufere o deplasare suplimentar ă în sus sau în jos, ceea ce ar duce la complicareaschemelor de producere a semnalelor de baleiaj.

Aceste complicaţii se evită dacă se alege un număr impar de linii. În acest caz, fiecare câmpva avea un număr întreg de linii plus o jumătate. Câmpul impar începe cu o linie întreagă şi setermină cu o jumătate de linie, iar câmpul par începe cu o jumătate de linie şi se termină cu o linie

întreagă. Existenţa acestei jumătăţi de linie conduce în mod automat la întreţeserea liniilor (figura1.5 a şi b).

În figura 1.5. a, este prezentată explorarea întreţesută a celor două câmpuri (par şi impar) pecursa directă, iar în figura 1.5. b se prezintă mişcarea fasciculului de electroni pe cursa inversă, lasfâr şitul fiecărui câmp. Datorită faptului că durata cursei inverse pe verticală este în corespondenţă cu durata explor ării pe orizontală TH, fasciculul de electroni se va întoarce în punctul de pornirecorespunzător câmpului următor.

Ca observaţie, trebuie să spunem că, deoarece întoarcerea pe verticală nu este instantanee, parcurgându-se în acest timp un număr de linii de explorare, numai o parte na sunt linii active,celelalte pierzându-se pe timpul întoarcerii.


4/49


16

1

2

3

4

5

6

7

2

4

6

a Figura 1.5 câmpul parcâmpul imparb

b) Pentru determinarea numărului de linii, trebuie să se ţină seama şi de puterea de separare aochiului, S. Ochiul nu trebuie să distingă structura de linii a imaginii. Unghiul de separare alochiului se cunoaşte:

5,111

′+′==S

ψ (1.1)

Se cunoaşte, de asemenea, raportul optim între distanţa de vizualizare a unei imagini D şiînălţimea imaginii V:D/V = 4 ÷ 5. Numărul de linii este dat de raportul dintre unghiul de privire aîntregului ecran, α, şi unghiul vizual minim sub care se văd încă distincte două linii vecine (ψ).

Ψ= α

n (1.2)

Di+1

i

1

2

V

n

α/2

ψ

Figura 1.6

Din figura 1.6 se constată că:

D2

V

2tg =α

(1.3)

Numărul de linii va fi, în acest caz:

linii660440 D2

V srctg 2

n +==Ψ

(1.4)


5/49


17

c) Cifra exactă a numărului de linii este determinată de unele condiţii ce se impunsincrogeneratorului. Pentru a se asigura o întreţesere corectă, e necesar ă o legătura stabilă întrefrecvenţele de explorare pe orizontală şi pe verticală, deci cele două oscilatoare care generează

semnalele cu frecvenţele f H şi f V nu sunt independente, ci sunt legate între ele prin relaţia:

V

V k 2T

1 f

2

1 f

2

1 f c === (1.5)

şi

H

H T

1 f = (1.6)

De aici rezultă că:

V

H

k

H

f

2f

f

f n == (1.7)

Sincrogeneratorul conţine un oscilator pilot ce lucrează pe frecvenţa 2fH, din care, prindivizări succesive, se obţine frecvenţa f. Ordinul total de divizare este n, un număr impar, iar factorii par ţiali de divizare nu trebuie să fie mai mari decât 11 sau 13, pentru ca divizarea să fie stabilă. Înaceste condiţii, s-au adoptat în diverse ţări, de-a lungul anilor, diferite cifre pentru n: n1 = 405(Anglia), n2 = 525 (SUA), n3 = 819 (Franţa) şi aşa mai departe.

În România, ca şi în marea majoritate a ţărilor europene numărul de linii ales şi utilizat esteactualmente n = 625 = 5⋅5⋅5⋅5 = 54. În SUA, numărul de linii utilizat este n′ = 525.

Dintre cele 625 linii, câte 25 linii din fiecare câmp (deci 50 în fiecare cadru) nu se folosesc pentru transmiterea de informaţie, ele corespunzând întoarcerii pe verticală. Deci, numărul de liniiactive în standardul european este na = 575. Frecvenţele de explorare sunt: f V=f C=50 Hz, f K =25 Hzşi f H=15.625 Hz. Rezultă de aici, 2f H=31.250 Hz (frecvenţa oscilatorului pilot).

Acestor frecvenţe le corespund perioadele TH=64 µs şi TV=20 ms, din care cursele directedurează TdH=54 µs şi TdV ≈19 ms.

Frecvenţa de explorare pe verticală f V=50 Hz s-a ales din motivul ca frecvenţa reţelei să aibă influenţe nedorite cât mai mici asupra imaginii de televiziune. În eventualitatea pătrunderiifrecvenţei reţelei în circuitele de alimentare, distorsiunile ce apar pe imagine (dungi întunecoaseorizontale) date de filtrarea insuficientă a tensiunii de alimentare, vor fi mai puţin vizibile, datorită caracterului lor staţionar. Pornind de la această frecvenţă f V, aleasă în acest mod, şi având în vedererelaţiile matematice dintre f V, f K şi f H (1.6, 1.7) rezultă valorile acestora.

1.3. Banda de frecvenţă video

Ca definiţie, banda de frecvenţă ocupată de un semnal electric corespunde diferenţei dintrefrecvenţa maximă a semnalului respectiv şi frecvenţa sa minimă.

Frecvenţa video minimă corespunde semnalelor propor ţionale cu str ăluciri de imagini ce nuse modifică de loc în timp. În cazul imaginilor invariante în timp, componenta continuă a semnaluluieste cea care reflectă propor ţionalitatea cu str ălucirea. Pe de altă parte, dacă avem în vederecomponentele de semnal ce apar prin explorare, cea mai joasă frecvenţă a unei componente este ceacare corespunde frecvenţei de explorare pe verticală: f V=50 Hz. Această frecvenţă este considerată ca frecvenţă limită inferioară sau frecvenţă video minimă.

Pentru determinarea frecvenţei video maxime trebuiesc luate în considerare cele mai micidetalii ce pot fi reproduse în sistemul de televiziune. Acestea au dimensiuni egale cu elementul de


6/49


18

explorare, adică cu secţiunea fasciculului de electroni. Frecvenţa video maximă corespundenumărului maxim de perioade descrise de semnal într-o secundă. Pentru a găsi această valoare, sedetermină numărul de puncte pe care le conţine imaginea, apoi la câte puncte corespunde o perioadă

completă a semnalului şi, în sfâr şit, câte imagini se transmit într-o secundă:

2

1 xec s / nr.imagini xecte/imagin Nr.max.pun f Max = (1.8)

Dacă consider ăm un relief de potenţial corespunzător unei imagini formate din elemente albeşi negre (tabla de şah) cu dimensiunea elementului de explorare, la două elemente alăturate le vacorespunde o perioadă, de aici înmulţirea cu factorul ½ din expresia (1.8). Considerând o imaginecare are un număr n de linii pe verticală şi formată din pătrate foarte mici negre şi albe, (fig. 1.7)numărul de elemente de imagine pe orizontală va fi H/V⋅n. În consecinţă, numărul maxim de punctede pe imagine va fi:

1

2

3

H

V

Figura 1.7

Numărul de imagini transmise într-o secundă corespunzând frecvenţei cadrelor f K , rezultă că:

K

2

max f nV

H

2

1 f ⋅⋅⋅= (1.10)

În cazul standardului nostru, unde n=625 linii, H/V=4/3 şi f K =25 Hz, rezultă deci:

Hz 6,5 f max = (1.11)

Din formula (1.10) se observă că reducerea f max se poate obţine prin modificarea factoruluide formă H/V, prin micşorarea numărului de linii sau dacă se lucrează cu un număr redus de cadre pe secundă. Aici se observă avantajele explor ării întreţesute, deoarece f K =25 Hz şi nu f K =50 Hz ca laexplorarea progresivă, de unde rezultă reducerea benzii de frecvenţă la jumătate.

1.4. Semnalul de televiziune alb-negru. Formă şi componente

Semnalul de televiziune, sau cum se mai numeşte „semnalul complex de televiziune”conţine mai multe componente. În primul rând avem semnalul electric care poartă informaţia privitoare la str ălucirile imaginii şi care are banda de frecvenţă stabilită anterior. Acest semnal senumeşte „semnal video” sau semnal de imagine.

2nV

H nn

V

H N ⋅=⋅⋅= (1.9)


7/49


19

În afar ă de aceasta, sunt necesare semnale care să blocheze fasciculul de electroni carerealizează analiza, respectiv sinteza imaginii, în timpul întoarcerilor fasciculului de electroni. Acestesemnale se numesc semnale de stingere şi sunt două semnale distincte: unul care asigur ă stingerea

pe verticală BV (semnal de stingere V) şi unul pe orizontală BH (semnal de stingere H).Mai este necesar ă asigurarea sincronizării între emisie şi recepţie: e strict necesar, pentru

redarea unei imagini cu aceeaşi configuraţie geometrică cu cea iniţială, ca generatoarele de baleiajdin receptor să aibă aceeaşi frecvenţă cu cele de la emiţător. Semnalele folosite în acest scop suntnumite semnale de sincronizare. Analog, vom avea semnale de sincronizare pe orizontală –„semnale sincro H” (SH), respectiv semnale de sincronizare pe verticală – „semnale sincro V”(SV). Ansamblul acestor semnale constituie semnalul complex de sincronizare.

În plus, semnalul de televiziune mai conţine componente de joasă frecvenţă şi chiarcomponenta continuă. Vom analiza pe rând aceste tipuri de semnale.

1.4.1. Semnalul video

Consider ăm o imagine statică de formă simplă (text scris în alb-negru) şi, considerând caelementul care face transformarea luminii în semnal electric are o caracteristică de transfer liniar ă,rezultă o tensiune V(t) care are variaţia din figura 1.8 (de-a lungul liniei i - i′, respectiv j - j′). Seobservă că semnalul electric are o variaţie care reflectă întocmai variaţiile de str ălucire. În afara

componentelor alternative ce alcătuiescsemnalul, mai apare o componentă continuă,care dă informaţia asupra str ălucirii medii de-alungul unei linii. Str ălucirea medie a întregii

imagini va aveavaloarea VOK , considerată pentru semnalul caredurează t = TK , deci pentru un cadru întreg.

Semnalul de imagine are o variaţie de osigur ă parte a axei timpului. Semnalul produsde traductoare poate fi însă în domeniul pozitivsau negativ (depinde de natura traductorului) şiacestea pot da semnale în care valorile maximesă corespundă str ălucirii maxime (alb) sauminime (negru). În primul caz, avem semnalede polaritate pozitivă (propor ţionalitate directă),

în al doilea, semnale de polaritate negativă (propor ţionalitate inversă). De-a lungul lanţuluide televiziune se pot obţine deci patru tipuri desemnale posibile (fig. 1.9 a, b, c, d). Deexemplu, semnalul din figura 1.9 a, se va numisemnal video pozitiv de polaritate pozitivă,semnalul din figura 1.9 b este un semnal video pozitiv de polaritate negativă ş.a.m.d.

Unele traductoare nu dau informaţia referitoare la str ălucirea medie a imaginii, deci semnaluleste lipsit de componenta medie şi se axează pe axa timpului (variaţiile au loc în jurul valorii zero).

i

j

V(t)

i-i′

V(t)

j-j′

V0 V0jj′

V0 V0ii′

t

t

Nivel de

alb

Nivel de

negru

i′

j′

Figura 1.8


8/49


20

H

Vi i′

V(t)

V(t)

V0

nivel

alb

nivel negru

t

V(t)

V(t)

t

tt

nivel

alb

nivel negru

-V0

V0

nivel negru

nivel

alb

nivel negrunivel

alb

a b

cd

Figura 1.9

La fel arată semnalul şi pe lanţul de transmisiune, când trece prin amplificatoare cu cuplajcapacitiv. În acest caz semnalul arată astfel (figura 1.10):

V(t)

t

V(t)

t

nivel negru

nivel albnivel negru

nivel alb

Figura 1.10a b

Semnalele prezentate în figura 1.10 se numesc semnale video de polaritate pozitivă,respectiv negativă.

Pentru a putea păstra informaţia asupra str ălucirii medii, semnalele vor trebui axate(aliniate), alinierea f ăcându-se pe nivelul de stingere (de negru).

În general, spre deosebire de exemplul particular ales, semnalul video are o formă neregulată, datorită distribuţiei neuniforme a str ălucirii de-a lungul unei linii.

1.4.2. Semnalele de stingere

Deoarece aceste semnale trebuie să asigure blocarea fasciculului de electroni şi, înconsecinţă, înnegrirea imaginii, ele vor trebui aplicate astfel încât sensul şi valoarea lor să corespundă zonei de negru de pe imagine, indiferent de polaritatea semnalului video.

Durata impulsurilor de stingere va fi ceva mai mare decât timpul de întoarcere propriu-zis afasciculului, evitându-se astfel, pe de o parte, apariţia neregularităţilor de pe marginile cadrului,


9/49


21

unde vitezele de baleiaj nu mai sunt constante şi, pe de altă parte, eliminându-se sigur şi anumitelungiri posibile ale curselor inverse.

Durata impulsurilor de stingere este evident diferită pe orizontală şi pe verticală: TstV ≈ 25TH şi TstH ≈ 18%TH. În figura 1.11 sunt prezentate imaginea analizată şi semnalele care se obţin pentru penultima şi ultima linie dintr-un câmp al cadrului (liniile i-i′ şi j-j′) după care urmează întoarcerea pe verticală. Semnalul analizat este un semnal pozitiv de polaritate negativă. Se observă cele două impulsuri de stingere BH şi BV, cu durată ceva mai mare decât timpul de întoarcere corespunzător.

BH nivel

negruBV

nivel

stingere

t

t

H

Vi i′

j′

i

iH iV

25HTVst =

i′ j j′

iV

iH

TiV TiH

Figura 1.11

1.4.3. Semnalele de sincronizare

Pentru ca imaginea redată să aibă o configuraţie geometrică corectă, trebuie să existe unsincronism între fasciculul care analizează şi cel care sintetizează imaginea. La un moment de timpoarecare, ele trebuie să ocupe aceeaşi poziţie relativă în planul imaginii (un acelaşi punct P să aibă coordonatele x, y egale sau propor ţionale pe cele două imagini).

Deoarece nu se pot realiza generatoare de baleiaj de mare stabilitate în timp, decât cu preţulunor dimensiuni mari şi a unui cost ridicat, se prefer ă să se transmită, la intervale de timp egale,semnale speciale care să asigure acest sincronism (sincronizare întreţinută). Pentru intervale de timpscurte, traiectoriile parcurse de fascicule vor fi asemănătoare şi se vor desf ăşura cu viteză constantă.Acest lucru se poate realiza chiar cu scheme simple de generatoare de baleiaj care au aceleaşi

frecvenţe şi aceleaşi face. Având două generatoare de baleiaj, trebuie să existe semnale desincronizare pe orizontală şi pe verticală „sincro H” (SH) şi „sincro V” (SV).Sincronizarea şi transmiterea semnalelor de sincronizare trebuie f ăcută în anumite condiţii:

precizie bună a sincronizării, lipsa semnalelor de sincronizare pe imagine, posibilitatea de extrageredin semnalul video complex, posibilitatea de separare a celor două semnale (SH şi SV), menţinereacorectă a întreţeserii liniilor de analiză şi ale celor două câmpuri, stabilitate la perturbaţii asincronizării. Rezultă din aceste condiţii următoarele caracteristici pe care trebuie să le îndeplinească semnalele de sincronizare:

- frecvenţa lor: f H şi f V, deja cunoscute: f H = 15.625 Hz, f V = 50 Hz.;- forma: dreptunghiular ă, cu fronturi abrupte pentru o precizie bună a sincronizării;- sunt plasate în timpul întoarcerilor H şi V;


10/49


22

- pentru a nu fi vizibile pe imagine, sensul lor de variaţie se alege, ca şi la semnalele destingere, către negru ( în infranegru);

- durata lor va fi mai mică decât a celor de stingere, iar începutul lor trebuie să aibă loc la un

timp oarecare după începutul semnalelor de stingere;- domeniu de amplitudini: se alocă 25% din amplitudinea semnalului video complex pentru SH

şi SV. Având domeniu separat de amplitudine, ele se vor putea separa uşor din semnalul TV prin limitare.Separarea SH de SV s-ar putea face în două moduri: după amplitudine, dacă SH şi SV ar avea

amplitudini diferite; separarea s-ar face, în acest caz, prin limitarea succesivă la două nivele diferite.Dezavantajul acestei soluţii este că gama dinamică a semnalului video complex ar fi prea mare şiîncărcarea etajelor de putere de la emisie ar fi foarte proastă. De aceea acest mod de separare nu sefoloseşte. A doua modalitate este separarea după durate diferite (figura 1.12, a). Metoda de separareconstă în integrarea lor şi apoi limitarea la nivelul V1 (figura 1.12, c).

Vi

SH SV

t

Vi

R

CV0

V0

tV1

a b c

Figura 1.12

Explorarea, după cum am ar ătat, se face după un număr de linii impar. La sfâr şitul unui câmp imparr ămâne o jumătate de linie până la începerea întoarcerii pe verticală, respectiv până când apare SV iar la sfâr şitul unui câmp par r ămâne o linie întreagă. Astfel impulsurile SH corespunzătoareultimelor linii dintr-un câmp impar, respectiv par şi impulsul SV vor ar ăta ca şi în figura 1.13 a şi b.

După trecerea printr-un circuit de integrare, tensiunile de ieşire arată ca în figura 1.13 c.

Vi(t)

SH SH

SV

Sfâr şit de câmp impar

H H/2

V j(t)Sfâr şit de camp par

SH SH

SV

H H

t1 t2

• •

• •

Vlimitare

V0(t)

a)

b)

c)

Figura 1.13


11/49


23

Dacă se consider ă acelaşi nivel de limitare SLimitare, se observă că, datorită timpului mic dintreultimul SH al câmpului impar şi impulsul SV, condensatorul nu se poate descărca complet. Deci, lasosirea impulsului SV la sfâr şitul câmpului impar, încărcarea condensatorului nu începe de la zero ci

de la o tensiune reziduală. Nivelul de limitare SLimitare va fi atins pentru cele două câmpuri lamomente de timp diferite t1 respectiv t2. Existenţa acestor momente diferite va face ca explorareadirectă pe verticală a celor două câmpuri să nu înceapă în acelaşi loc, iar liniile celor două câmpurinu se vor mai intercala între ele la jumătatea distanţelor. Rastrul nu va fi uniform şi, dacă diferenţelede timp sunt mari, se va vedea practic o imagine explorată cu un număr de linii egal cu jumătate dinnumărul total (fenomenul de „împerecherea liniilor”) care se traduce prin scăderea clarităţii imaginii pe verticală.

Pentru evitarea acestui fenomen, se introduc în intervalul de timp dintre începutul impulsuluide stingere pe verticală BV şi începutul impulsului SV, o serie de impulsuri de frecvenţă dublă şi dedurată redusă, pentru a încărca şi descărca for ţat de câteva ori condensatorul circuitului de integrare.Aceste impulsuri, în număr de 5 – 6, se numesc impulsuri de egalizare (figura 1.14). Tot pentru

asigurarea descărcării condensatorului după terminarea impulsului de sincronizare pe verticală, seintroduce un acelaşi număr de impulsuri de egalizare. De aceea se folosesc denumirile de impulsuride preegalizare şi impulsuri de postegalizare.

Figura 1.14În timpul sincronizării pe verticală, care durează (2,5÷3)H, generatorul de baleiaj pe

orizontală iese din sincronism şi începe să oscileze pe frecvenţa proprie f 0 care este mai mică decâtf H. De abia după ce apar din nou impulsuri de egalizare şi de sincronizare SH, el reintr ă, după untimp, în sincronism. Pentru a nu perturba funcţionarea generatoarelor, care au nevoie de un anumittimp pentru a reintra în sincronism, chiar în timpul SV se transmit impulsuri de sincronizare peorizontală, sub forma unor crestări în SV. De aceea ele se mai numesc impulsuri de crestare iarimpulsul SV se numeşte impuls crestat. Pentru uşurinţa realizării se folosesc pentru egalizare şicrestare impulsuri de aceeaşi frecvenţă, egală cu dublul frecvenţei liniilor (2f H=31250 Hz, respectiv perioadă TH/2=32 µs), dar cu factor de umplere complementar.


12/49


24

1.4.4. Semnalul complex de televiziune

Toate componentele descrise ale semnalului, cea de imagine, de stingere şi de sincronizareconstituie „semnalul complex de televiziune” sau semnal videocomplex (SVC), semnal prezentatîn figura 1.15.

UV SH SV SH SH SH SH SH SH

Impulsuri de

preegalizareImpulsuri de

crestare

Impulsuri de

postegalizare

100%

75%

67%

12% 621 623 625 2 4 20 22 24 26

1/2H 2,5H 2,5H 2,5H 17,5H

25H

Figura 1.15

t

Nivelele semnalului complex de televiziune sunt şi ele normate. Se observă din figur ă existenţa unui nivel de protecţie între nivelul de negru şi nivelul de stingere. Acesta asigur ă, chiar laun reglaj defectuos al str ălucirii, o stingere fermă a liniilor pe timpul celor două întoarceri.

Nivelul de alb corespunde unei amplitudini de 10-12% din amplitudinea totală a semnaluluide polaritate negativă. Acest lucru este necesar pentru a asigura o funcţionare corectă a receptoarelor

TV care folosesc extragerea sunetului prin metoda intermodulaţiei dintre purtătoarea de imagine şisunet.Se poate remarca amplasarea asimetrică a semnalului SH pe BH. Palierul posterior este mai

lung şi este necesar pentru funcţionarea circuitelor de restabilire a componentei continue sau pentrutransmiterea unor semnale de sincronizare a componentei continue sau pentru transmiterea unorsemnale de sincronizare sau identificare, în televiziunea color.

1.4.5. Spectrul semnalului de televiziune

Se poate ar ăta că semnalul de televiziune are spectrul de frecvenţă (în cazul unei explor ăriîntreţesute) cu forma matematică următoare:

⎥⎦⎤⎢⎣

⎡ ±=nm K f f k km 2 (1.12)

unde k este numărul de linii, m şi n sunt parametri, m∈(-∞, +∞), n∈(0, ∞).Spectrul semnalului de televiziune, ce rezultă din formula (1.11), este prezentat în fig.1.16.Spectrul format de componentele f h se numeşte spectru primar, iar spectrul format din

liniile dispuse în jurul componentelor f h se numeşte spectru secundar.Distanţa dintre componentele spectrelor secundare este de 50 Hz, iar dintre componentele

spectrului primar este de f h =15.625 Hz.Amplitudinea componentelor spectrale depinde de natura imaginii care se transmite. La

transmiterea unor imagini oarecare şi în mişcare, structura spectrului este mai complicată, iarcomponentele variază în timpul transmisiunii. Repartizarea energiei în spectru însă, va fi în principiu

Nivel destingere

Nivel denegru

Nivelde alb


13/49


25

aceeaşi ca la imagini fixe, prezentând concentr ări la frecvenţe care sunt multipli ai frecvenţeiliniilor, respectiv multipli pari ai jumătăţii frecvenţei liniilor. La mijlocul intervalelor, energiatransmisă este minimă.

Această particularitate a spectrului se foloseşte la transmiterea a două programe deteleviziune pe acelaşi canal, prin întrepătrunderea spectrelor lor, sau pentru îmbunătăţirea recepţieiatunci când într-o anumită zonă se pot recepţiona două emisiuni pe acelaşi canal, prin decalareafrecvenţei purtătoare a unuia din emiţătoare cu f H/2 (procedeu offset).

De asemenea, în televiziunea color, pentru ca să se lucreze pe acelaşi canal, cu aceeaşilărgime de bandă ca la transmisiunile alb – negru, se intercalează cu ajutorul unei subpurtătoare,unele semnale suplimentare.


14/49


26

CAPITOLUL 2

SISTEME DE TELEVIZIUNE ÎN CULORI

2.1. Noţiuni de colorimetrie

Radiaţiile electromagnetice, care se propagă în spaţiu cu o viteză de 300.000 km/s, se întindde la lungimi de undă foarte mari (λ=104 m), până la lungimi de undă foarte mici (λ=10-14 m). După lungimea lor de undă, radiaţiile electromagnetice se clasifică astfel (fig. 2.1):

Frecvenţa [MHz] 3⋅102 3⋅106 3⋅1010 3⋅1014

Unde radio Raze cosmice

Raze X

Raze γ

Microunde

Radar Infraroşu

Ultraviolet

Lumină vizibilă

λ[m] 104 1 104 1012

1014

Ultraviolet InfraroşuViolet Albas- Verde Gal- Portoca- Roşu

tru ben liu

380 400 500 600 700 780 800λ[nm]

Figura 2.1

Radiaţiile electromagnetice cu lungimea de undă cuprinsă între 380 mm şi 780 mm cu proprietatea de a excita organul vizual uman, producând senzaţie luminoasă. Din această cauză, elese numesc radiaţii vizibile (luminoase).

Excitând ochiul uman cu radiaţii luminoase de diferite lungimi de undă, apar senzaţii dediferite culori. De exemplu, pentru λ=500 nm senzaţia este de culoare verde, iar pentru λ=540 nm

avem tot o senzaţie verde, dar de altă nuanţă. Nu este posibilă o corespondenţă între fiecare lungime de undă şi o denumire a nuanţei

culorii. Unei anumite game de lungimi de undă i se asociază nuanţele unei culori dominante. Deexemplu, pentru 650 – 780 nm, culoarea dominantă este roşu, pentru 590 -650 nm, culoareadominantă este portocaliu, etc.

Se numeşte radiaţie monocromatică, o radiaţie de o anumită lungime de undă, sau de bandă de frecvenţă foarte îngustă (mai mică de 5 nm), care dă ochiului senzaţia unei culori monocromatice.Relaţiile monocromatice se întâlnesc rar în natur ă. Unul dintre rarele exemple este lumina dată decătre lămpile cu vapori de sodiu, utilizate în iluminatul public. Senzaţia de culoare apare de obicei,nu ca urmare a unor radiaţii monocromatice, ci datorită unor radiaţii complexe, care conţincomponente ale radiaţiilor monocromatice de anumite intensităţi.


15/49


27

2.1.1. Perceperea culorilor de către ochi

Studiile de fiziologia ochiului au dos la concluzia că retina este formată dintr-o structur ă nervoasă, compusă din două genuri de celule sensibile la lumină: bastonaşe şi conuri. Bastonaşele auo sensibilitate ridicată la lumină, f ăr ă a deosebi culorile, iar conurile au o sensibilitate scăzută lalumină, dar au proprietatea de a deosebi culorile. De aceea, la lumină mai intensă, ochiul distingemai bine nuanţele de culoare, iar odată cu reducerea iluminării obiectelor, ochiul distinge mai greuculoarea lor (de aceea, la lumina slabă a nopţii, toate obiectele sunt percepute f ăr ă culoare).

În momentul de faţă există două teorii asupra perceperii culorilor de către ochi:a) Teoria vederii tricrome, conform căreia celulele sensibile la culoare – conurile – se

împart în trei grupe: celule sensibile la roşu, la verde şi la albastru. Identificarea unei culori serealizează prin acţiunea combinată a celor trei grupe de celule. Organul vizual analizează radiaţia

primită, determinând conţinutul relativ al radiaţiilor corespunzătoare lungimilor de undă dinregiunile de roşu, verde şi albastru, după care are loc sinteza în creier. Această teorie a stat la bazaelabor ării sistemelor de televiziune în culori.

b) A doua teorie se numeşte teoria vederii microprocesate şi susţine că fenomenul deconversie a luminii în senzaţii vizuale se realizează printr-un proces complicat, asimilând retina cuun microprocesor evoluat. Procesul de prelucrare a informaţiei la nivelul retinei este foarte complex:informaţia de str ălucire, care apare datorită reacţiilor fotosensibile ale bastonaşelor, se separ ă deinformaţia de culoare, care apare datorită reacţiilor fotosensibile ale conurilor. Aceste informaţii, destr ălucire şi de culoare, se transmit prin intermediul nervului optic spre creier, unde sunt memoratetemporar. Identificarea str ălucirii şi culorii obiectelor se face prin compararea acestor informaţiiînregistrate, cu cele memorate anterior, şi care au fost acumulate pe baza experienţei.

Senzaţia de str ălucire pe care o are ochiul depinde de lungimea de undă a radiaţiei, după ocurbă numită caracteristică spectrală de vizibilitate relativă (fig. 2.2). Curba ne arată care trebuie să fie intensitatea diferitelor surse de radiaţii monocromatice, pentru a fi percepute de ochi cu aceeaşistr ălucire.

V(λ)1

0,8

0,5

0,2

0,1

400 450 500 550 600 650 700 λ(nm)

Figura 2.2

De exemplu, pentru radiaţia roşie cu lungimea de undă λR =700 nm, senzaţia ochiului estev(λR )=0,0041. Pentru o radiaţie verde cu λG=546,1 nm senzaţia este v(λG)=0,9756 iar pentru oradiaţie de culoare albastr ă, cu λB=435,8 nm, senzaţia ochiului este v(λB)=0,0173.

Dacă se ia ca referinţă intensitatea sursei de verde, intensitatea surselor de roşu şi albastrutrebuie să fie de 244, respectiv 48,8 ori mai mare pentru a produce aceeaşi senzaţie de str ălucire.

În televiziunea alb-negru, pe ecran reproducându-se doar informaţiile de str ălucire ale

obiectelor, transmiterea detaliilor colorate trebuie să se facă astfel, încât acestea să fie reproduse


16/49


28

conform curbei. Acest lucru se realizează deoarece caracteristica spectrală a tubului videocaptor esteasemănătoare cu cea a ochiului. În acest caz, pe ecranul receptorului TV alb-negru, culorile roşu şialbastru vor apărea ca întunecoase, cele mov şi verde ceva mai deschise, iar cele de culoare galbenă

ca foarte luminoase.

2.1.2. M ărimile ce caracterizeaz ă culoarea

Culorile sunt caracterizate de două tipuri de mărimi: mărimi obiective, care caracterizează propriu-zis radiaţia luminoasă, şi mărimi subiective, care reflectă de fapt senzaţia produsă asupraochiului.

Luminanţa este mărimea obiectivă care ne dă informaţii asupra intensităţii radiaţieiluminoase. Mărimea subiectivă corespunzătoare este luminozitatea culorii.

Nuanţa (tonul) culorii este mărimea subiectivă care subliniază particularitatea culorii de a fiasociată unei anumite regiuni a spectrului de frecvenţă (mărime obiectivă) şi care permite să se

dea o denumire acestei culori. Nuanţa este direct legată de lungimea de undă dominantă λd a uneiradiaţii monocromatice, care este cea mai apropiată ca ton de culoarea respectivă.

Saturaţia este mărimea subiectivă care măsoar ă diferenţa relativă dintre o culoare pur ă (radiaţia monocromatică) şi o culoare de referinţă acromatică (culoare f ăr ă lungime de undă dominantă – de exemplu alb, negru sau treptele de gri). Mărimea obiectivă corespunzătoare senumeşte puritate şi este raportul între luminanţa componentei cu lungimea de undă dominantă dinculoare şi luminanţa totală a culorii.

total

d

B

B p λ = (2.1)

Puritatea p este un număr subunitar, valorile extreme fiind p =0 (pentru alb, negru şi celelalte

culori acromatice) şi respectiv p = 1 în cazul culorilor saturate, culori care au întreaga luminanţă dată de radiaţia monocromatică.

2.1.3. Amestecul culorilor

Amestecul mai multor culori creează senzaţia unei alte culori. Se poate stabili o egalitateîntre o culoare C1 şi alte două culori C2 şi C3: C1=C2+C3 dacă, din punct de vedere al senzaţiilor provocate unui observator uman, acestea sunt aceleaşi.

Există două tipuri de amestec al culorilor: amestec aditiv şi substractiv. Amesteculsubstractiv constă în extragerea din lumina albă, cu ajutorul unor filtre, a radiaţiilor

corespunzătoare unor anumite culori, obţinându-se o lumină colorată. Amestecul aditiv constă însuprapunerea mai multor radiaţii, pentru a produce o senzaţie de culoare care nu este legată fizic deculorile componente. De exemplu, radiaţia roşie combinată cu radiaţia verde dă ochiului o senzaţiede radiaţie galbenă, cu toate că în radiaţia reflectată nu există nici o componentă cu lungimea deundă corespunzătoare radiaţiei monocromatice galbene.

Suprapunerea se poate obţine fie optic (radiaţiile componente se însumează pe aceeaşi zonă spaţială şi în acelaşi interval de timp), fie spaţial (zonele pe care se proiectează radiaţiile suntdiferite, dar suficient de apropiate pentru a fi integrate spaţial de sistemul vizual) sau temporal (peaceeaşi zonă spaţială radiaţiile sunt succesive în timp, viteza de succesiune fiind destul de mare pentru fuzionarea senzaţiilor).

Cele trei moduri de amestec îşi găsesc aplicaţii în televiziunea în culori, în afişarea

imaginilor prin proiecţie, etc.


17/49


29

Legile de bază ale amestecului culorilor au fost stabilite de H. Grassman (1953):1. Prin alegerea a trei fascicule luminoase, monocromatice, adecvate, numite culori primare

este posibil să se reproducă prin amestec aditiv orice culoare.

2. Dacă două suprafeţe luminoase colorate produc aceeaşi senzaţie de culoare, această echivalenţă se menţine şi când luminanţele lor sunt multiplicate sau divizate cu acelaşi factor.

3. Prin amestecul a două culori rezultă întotdeauna aceeaşi culoare, indiferent din ce culorieste formată fiecare dintre ele.

Prima lege a lui Grassman subliniază faptul că orice culoare poate fi realizată prin amestecula trei culori (P1), (P2), (P3) alese potrivit:

332211)( P P P C α α α ++= (2.2)

unde αi reprezintă „cantitatea” luată din culoarea Pi.Plecând de la aceste legi putem concluziona că o culoare oarecare poate fi definită, odată ce

au fost stabilite culorile primare Pi, prin cei trei coeficienţi αi, care pot forma axele unui spaţiutridimensional al culorilor. Culoarea poate fi reprezentată printr-un vector în spaţiul culorilor,specificarea culorii fiind dată de coordonatele sale şi nu de mărimea vectorului.

Considerând culorile primare din domeniu roşu, verde albastru, coeficienţii αi se vor nota cuR, G, B. Putem lucra şi cu coeficienţi normaţi:

BG R

G g

BG R

Bb

BG R

Rr

++=

++=

++= ,, (2.3)

Reprezentarea spaţială a culorilor în funcţie de coeficienţii normaţi r, g, b este prezentată înfigura 2.3.

g

Verde

Vector de

culoare

1 Roşur

alb•

Albastru

1

1

Triunghiul

culorilor

Figura 2.3

λ[nm]

r, g, b

1

0,5

0

0,5

1

g

b r

400 600 700

500

Figura 2.4

•

Prin normare, informaţia de luminanţă se pierde şi coeficienţii r, g, b determină doar nuanţaşi senzaţia culorii. Se observă însă că între coeficienţi există relaţia:

1b g r =++ (2.4)

Din relaţia (2.4) rezultă că este suficientă cunoaşterea a doi dintre coeficienţi pentru acunoaşte informaţia de crominanţă. Este posibilă o reprezentare în domeniul frecvenţă acoeficienţilor tricromatici normaţi r, g, b ca în figura 2.4.


18/49


30

2.1.4. Sisteme colorimetrice

Prin alegerea unor culori primare standard, se poate obţine un sistem colorimetric, care este,de fapt, reprezentarea culorilor în spaţiu bi- sau tridimensional.

Culori primare spectrale, standardizate de către Comisia Internaţională de Iluminare (CIE)sunt roşu (λR =700 nm), verde (λG=7546,8 nm) şi albastru (λB=435,8 nm).

Conform legilor de combinare a culorilor, orice culoare poate fi obţinută prin amesteculaditiv al culorilor primare.

Coeficienţii r, g, b sunt reprezentaţi în grafice în funcţie de culorile rezultate (fig. 2.4).Reprezentarea culorilor spectrale pure într-un spaţiu tridimensional cu axele r, g, b, este de formaunei curbe c(λ) numită loc spectral (fig. 2.5).

O reprezentare simplificată a spaţiului culorilor este o reprezentare în plan obţinută prinintersectarea volumului acestui con cu planul ce trece prin punctele de coordonate (1, 0, 0), (0, 1, 0)

şi (0, 0, 1) şi proiectarea intersecţiei pe planul b = 0.Se obţine diagrama din figura 2.6:

g

C(λ)

r

b

Y

500

-1 0450nm

B X

dreapta purpurelor

(roşu+violet)

•

•E(alb) 1(800)

R

g

2

G560 nm1

•

Figura 2.5Figura 2.6

Sistemul RGB are dezavantajul că prezintă coeficienţi tricromatici negativi pentru undomeniu mare de culori, ceea ce duce la îngreunarea calculelor în colorimetrie. Acest neajuns se poate înlătura introducând un sistem de coordonate cu culori primare artificiale astfel alese, încâttoţi coeficienţii tricromatici să fie pozitivi. El se obţine înscriind totalitatea culorilor vizibile

cuprinse în potcoava limitată de proiecţia locului spectral şi de dreapta purpurelor într-un triunghi şireprezentarea acestuia în coordonatele x, y (fig. 2.7).

Din figur ă se observă că, orice culoare care se compune din amestecul a două culori, se vagăsi pe dreapta care uneşte cele două culori componente într-o poziţie ce se poate determina analogcu centrul de greutate a două mase. Culorile saturate se găsesc pe curba extremă, iar albul în centru.O culoare va fi cu atât mai saturată cu cât se va găsi mai aproape de margine şi de puritate mai mică (culoarea pastel) dacă se găseşte în apropierea albului. Coordonata y a fiecărei culori din interioruldiagramei indică luminanţa relativă a culorii respective. Culorile primare alese în sistemele deteleviziune în culori ocupă poziţiile notate cu R, G, B, în planul culorilor x, y din figura 2.8 şi nusunt culori spectrale pure. Se va obţine, deci, un triunghi al culorilor reproductibile mai mic decâtcel obţinut cu ajutorul culorilor primare din sistemul CIE – RGB.


19/49


31

•

•

Y

1

1 X

Galben

Orange

R

Roşu

Verde

Turcoaz • AlbE

Violet

Purpure

B

Figura 2.7

•

•

•• C

B

G

R

Y

X

Figura 2.8

Domeniul obţinut satisface însă pe deplin cerinţele televiziunii în culori, fiind comparabil cu

domeniul de culori obţinut în cinematografia color. Acest sistem calorimetric se numeşte sistemulRGB-TV.

2.2. Sisteme de televiziune în culori

Televiziunea în culori a fost nevoită să se dezvolte pe suportul tehnic al instalaţiilor deteleviziune alb – negru existente (emiţătoare şi receptoare). Semnalul electric corespunzătorsistemelor de televiziune în culori trebuie deci să corespundă cerinţelor impuse de aceste instalaţii.

În sistemul de televiziune alb – negru se transmite un singur semnal, care poartă informaţiareferitoare la variaţia de luminanţă. În televiziunea în culori însă, este necesar să se transmită, deregulă, trei semnale, care să poarte, direct sau indirect, informaţiile referitoare la cele trei culori

primare folosite pentru analiza şi sinteza imaginii. Modul în care se aleg şi se transmit acestesemnale trebuie să asigure compatibilitatea între sistemele de televiziune alb-negru şi color. Această compatibilitate trebuie să fie reciprocă, adică este necesar ă, pe de o parte, o compatibilitate directă,respectiv posibilitatea de a recepţiona f ăr ă perturbaţii supăr ătoare, pe un receptor TV alb-negru, programe transmise în culori. Perturbaţiile sunt date, în acest caz, de transmiterea informaţiilorsuplimentare de culoare care se manifestă sub forma unei structuri fine de puncte numite„vizibilitatea subpurtătoarei”. Din acest principiu rezultă că lărgimea de bandă a semnalelortransmise în sistemul de televiziune în culori trebuie să fie aceeaşi ca în sistemele alb-negru,deoarece transmisiunea se face cu aceleaşi emiţătoare. De asemenea, în cazul sistemelor deteleviziune în culori compatibile va trebui să existe un semnal de luminanţă care să fie acelaşi cu celcare s-ar obţine dacă scena transmisă ar fi captată în alb – negru, iar semnalele care poartă celelalteinformaţii, referitoare la crominanţă (nuanţă şi saturaţie), nu trebuie să afecteze valoarea luminanţei.

Pe de altă parte este necesar ă şi compatibilitatea inversă, respectiv un receptor TV în culorisă poată reproduce în alb – negru, f ăr ă nici un reglaj suplimentar, o emisie transmisă în alb – negru,f ăr ă să altereze definiţia sau treptele de contrast.

Pe lângă acestea, un sistem de televiziune în culori trebuie să asigure o transmisiune fidelă anuanţei şi saturaţiei culorilor, o sensibilitate redusă la diafotie, atât între informaţiile de culoare, câtşi între acestea şi cea de luminanţă, o sensibilitate redusă la zgomote şi perturbaţii şi o sensibilitateredusă la distorsiuni şi în special la cele de fază de pe lanţul de transmisie.

Din punct de vedere istoric, s-au dezvoltat două categorii distincte de sisteme de televiziuneîn culori: sisteme simultane şi sisteme secvenţiale.

Sistemele simultane sunt acele sisteme la care semnalele corespunzătoare culorilorfundamentale se transmit simultan spre receptor. Semnalele obţinute la ieşirile a trei camere de luat


20/49


32

vederi, prevăzute cu filtre colorate R, G, B, sunt amplificate cu ajutorul a trei amplificatoare video.Cele trei semnale au benzile de frecvenţă egale cu frecvenţa maximă a semnalului video (6,5 MHz).Pentru a le putea transmite cu ajutorul unui singur emiţător, e necesar ca benzile de frecvenţă să fie

aşezate în ordine crescătoare şi între ele să existe un spaţiu liber (de 0,5 MHz) pentru a putea fi apoiseparate în receptor. Este necesar ă deci o modulare a semnalelor EG şi EB cu două subpurtătoare f G şi f B. În urma modulării, se obţin semnalele E′G şi E′B transpuse în jurul subpurtătoarelor f G şi f B (fig.2.9 a şi b).

Camera

TVcu 3

tuburi

VC

Amplific.

video R

Amplific.

video G

Amplific.video B

Modula-

tor G ∑ Emiţător

Modula-

tor B

Oscilator

f B

Oscilator

f G

EG

ER

EB E′B

E′G E∑

Antenă

Figura 2.9 a)

ER , EB, EG

E′G

E′B

E∑

f

f

f

f

∆f

Figura 2.9 b)

Semnalele ER , E′G şi E′B se însumează într-un sumator, după care se aplică la intrareaemiţătorului, de unde semnalul de ieşire este emis în spaţiu prin intermediul unei antene.

La recepţie, după amplificatorul de înaltă frecvenţă, blocul amplificator de frecvenţă intermediar ă şi detector, comune cu cele folosite în televiziunea alb – negru, semnalul ER mergedirect la un amplificator de videofrecvenţă. Semnalele E′G şi E′B, după filtrare cu filtre trece-bandă,sunt demodulate, obţinându-se semnalele EG şi EB care sunt şi ele amplificate şi împreună cu ER


21/49


33

asigur ă comanda a trei tuburi cinescop. Imaginile obţinute pe cele trei tuburi cinescop se proiectează simultan pe un ecran de sticlă mată (fig. 2.10).

FiltruR

Filtru

G

Filtru

B

Detector

G

Detector

B

A.F.I.F.

SF, AFI, D

Amplificator

R

Amplificator

G

Amplificator

B

Ecran

•

Figura 2.10

Deoarece frecvenţele f H şi f V ale baleiajelor camerei de televiziune şi receptorului suntaceleaşi cu cele folosite în televiziunea alb-negru, s-ar putea presupune că sistemul este compatibilcu sistemul alb-negru. Datorită însă benzii de frecvenţă necesare pentru semnalul video (aproximativ20,5 MHz) sistemul nu este compatibil. Implementarea lui ar necesita înlocuirea emiţătoarelor şiocuparea unei benzi de frecvenţă mai mari pentru fiecare canal de televiziune. De asemenea, posesorii de receptoare TV alb-negru nu vor putea recepţiona programe color (în alb-negru, bineînţeles) iar posesorii de televizoare în culori nu vor putea recepţiona programele alb-negru.

Sistemele secvenţiale se bazează pe proprietatea fiziologică a ochiului de persistenţă aimaginilor luminoase pe retină, ceea ce permite transmiterea succesivă a informaţiilor luminoasecorespunzătoare celor trei semnale de crominanţă. Se disting două tipuri de sisteme secvenţiale deteleviziune în culori. Sisteme complet secvenţiale, la care principiul secvenţial este folosit în toate

cele trei faze ale prelucr ării semnalului: analiză, transmisie şi sinteză, şi sisteme parţial secvenţiale,unde doar procesul de transmisie are la bază principiul secvenţial.

Amplifica-

tor video

Emiţă-

tor

B G

RAFIF

AFIDetector

B G

R•

Figura 2.11a) b)

În figura 2.11 a, b, este prezentat sub formă de schemă bloc un sistem complet secvenţial. Înfaţa tubului videocaptor şi a tubului cinescop este dispus câte un disc ce se roteşte sincron cufrecvenţa câmpurilor (50 Hz), disc pe care sunt dispuse trei filtre selective, R, G, B. În 1/50 secunde,obiectul este explorat de trei ori: odată cu filtrul roşu, a doua oar ă cu filtrul verde şi a treia oar ă cufiltrul albastru. Semnalul obţinut la ieşirea camerei este amplificat şi transmis prin intermediul unuiemiţător. La recepţie, semnalul sufer ă aceleaşi prelucr ări ca într-un receptor alb – negru, inclusivtubul cinescop este alb – negru.

Pe ecranul cinescopului sunt reproduse succesiv informaţiile de culoare R, G, B, dinimaginea transmisă. Observatorul vede imaginea de pe ecranul cinescopului prin intermediul unuidisc cu filtre, similar cu cel de la captare. Discul se roteşte sincron şi sinfazic cu discul din faţacamerei; datorită remanenţei pe retină a imaginilor par ţiale date de informaţiile corespunzătoare


22/49


34

filtrelor R, G, B, şi datorită vitezei de rotaţie suficient de mari a discurilor, ochiul percepe imagineaîn culori.

Sistemul a fost pus la punct de firma CBS în anul 1945. După o perioadă de experimentări, el

a fost abandonat datorită frecvenţelor de explorare pe orizontală şi verticală mari necesare şi datorită lărgimii mari a canalului de transmisiune. Deşi abandonat ca sistem de televiziune radiodifuzată,sistemul complet secvenţial se mai foloseşte pentru unele instalaţii de televiziune în circuit închis, curedare pe ecrane de suprafaţă mare (80 m2). O reluare a sistemului CBS a avut loc odată cutransmisiunile de televiziune în culori din spaţiul cosmic şi de pe lună. La bordul navelor spaţiale s-a plasat o camer ă de televiziune în culori dar, datorită gabaritului mare a unei camere cu mai multetuburi videocaptoare şi datorită greutăţilor de reglaj şi telecomandă de la sol a acestor camere, s-afolosit o camer ă cu un singur tub videocaptor şi cu disc rotitor cu filtre. Partea de redare însă s-af ăcut în sistemul NTSC prin transcodarea semnalului electric, la sol.

Sistemele parţial secvenţiale sunt sisteme la care analiza şi sinteza imaginilor se facesimultan, dar transmisia se face secvenţial. Cele mai cunoscute sunt sistemele secvenţiale pe linii şi

sistemele secvenţiale pe puncte (cu puncte intercalate). În sistemul secvenţial pe linii, semnaleleobţinute la ieşirea unei camere de luat vederi tricrome se transmit succesiv, trecând printr-uncomutator electronic: în timpul primei linii se transmite semnalul de roşu, în cea de-a doua liniesemnalul de verde şi în a treia linie semnalul de albastru, după care ciclul se repetă.În receptor,semnalele succesive pot fi distribuite în aceeaşi ordine, cu ajutorul unui comutator electronic la celetrei tuburi cinescop. Cele două comutatoare trebuie să funcţioneze sincron. Sistemul secvenţial pepuncte, dezvoltat de firma americană RCA în anul 1949, prevedea transmisia semnalelor de lacamera tricromă prin intermediul unui comutator electronic care funcţiona cu frecvenţa punctelor deexplorare a imaginii.

2.2.1. Semnalele de luminan ţă şi de culoare transmise în sistemele de televiziune în culori

Informaţia transmisă prin sistemul de televiziune în culori trebuie să conţină neapărat oinformaţie de luminanţă, care să reflecte corect str ălucirea imaginii transmise şi o informaţie propriu-zisă de culoare, care trebuie astfel prelucrată, încât să poată fi transmisă în cadrul benzii defrecvenţă a informaţiei de luminanţă şi să nu perturbe recepţia programelor color pe receptorul alb -negru.

Informaţia se transmite de la camera de luat vederi la receptor sub forma unui semnal caretrebuie să conţină un semnal de luminanţă şi un semnal de crominanţă. Suma celor două semnaleformează semnalul video complex color. De asemenea, pentru satisfacerea condiţiei decompatibilitate, semnalul de luminanţă trebuie să conţină toată luminanţa culorii şi nu trebuie să conţină informaţia despre cromaticitatea culorii. Totodată, semnalul purtător al informaţiei de

culoare nu trebuie să conţină informaţia asupra luminanţei culorii.După cum am văzut la sistemele colorimetrice (fig. 2.7), în cadrul reprezentării XYZcomponenta Y conţine toată informaţia de str ălucire a culorii, în timp ce componentele X şi Z conţindoar informaţia cromatică a culorii. În raport cu culorile primare de sinteză ale unei culori oarecareR S, GS, BS (notate mai simplu R, G, B), str ălucirea Y se determină din relaţia următoare:

0,11B0,59G0,30RY ++= (2.5)

Considerând camera de luat vederi un element traductor liniar, cu un factor de transfer K,semnalul de luminanţă EY corespunzător informaţiei de str ălucire Y va avea valoarea:

0,11KB0,59KG0,30KRY K E Y ++=⋅= (2.6)


23/49


35

şi, notând cu ER =K ⋅R, EB=K ⋅B, EG=K ⋅G şi EY=K ⋅Y: =>

BG RY 0,11E 0,59E 0,30E E ++= (2.7)

Deoarece semnalul de luminanţă EY conţine toată informaţia de str ălucire a culorii, esteindicat să se excludă această componentă din semnalele de culoare ER , EB, EG. În urma acesteioperaţii, iau naştere semnalele diferenţă de culoare sau semnalele de crominanţă:

BG RY R-Y R 0,11E 0,59E 0,7E E E E −−=−= (2.8)

BG RY R-Y G 0,11E 0,41E 0,3E E E E −+−=−= (2.9)

BG RY B-Y B 0,89E 0,59E 0,3E E E E +−−=−= (2.10)

Semnalele ER , EG şi EB se iau egale la ieşirea camerei TV (pentru obţinerea albului dereferinţă, pentru care EY=1) prin reglarea amplificării în cele trei canale de obţinere a acestorsemnale. În general, pentru toate treptele de gri (culori atonale) avem îndeplinită relaţia:

1 E E E 0 BG R ≤==≤ (2.11)

Înlocuind în relaţiile (2.8), (2.9), (2.10), se constată că ER-Y=EG-Y=EB-Y=0, adică semnalele purtătoare a informaţiei de culoare sunt nule şi deci nu au nici o influenţă la recepţia imaginilor înalb-negru, atât pe receptoarele de televiziune alb-negru cât şi pe receptoarele de televiziune înculori. În schimb semnalul de luminanţă EY va avea o amplitudine corespunzătoare nivelului de gritransmis. Pentru albul de referinţă, de exemplu, când ER =EG=EB=1 rezultă că valoarea lui EY va fiegală cu unitatea (amplitudine maximă).

Din relaţiile lui ER-Y şi EB-Y se observă că:

-Y B-Y R-Y G 0,19E 0,51E E −−= (2.12)

şi relaţii similare se pot obţine şi pentru ER-Y şi EB-Y. Bazându-ne pe aceste relaţii, în canalul detransmisiune nu sunt necesare toate trei semnalele ER-Y, EG-Y, EB-Y deoarece unul se poate obţine dincelelalte două.

Din considerente de protecţie la perturbaţii şi de sensibilitate a ochiului la distorsiuni denuanţă, toate sistemele actuale de televiziune în culori folosesc semnalul de luminanţă EY şisemnalele ER-Y şi EB-Y sau combinaţii ale acestora.

Acuitatea vederii este diferită pentru combinaţii diferite de culori şi este inferioar ă acuităţii

detaliilor alb-negru (de exemplu, la o anumită distanţă de ecran, de la care distingem detalii în alb-negru de 1 mm, vom distinge detalii verzi pe fond roşu cu dimensiuni mai mari de 2,5 mm şi detaliiverzi pe fond albastru cu dimensiuni mai mari de 5 mm). Detaliile colorate cu dimensiuni subvalorile limită amintite vor fi percepute de ochi ca detalii de gri.

Din această particularitate a vederii rezultă că banda de frecvenţă a semnalelor de culoare poate fi redusă, f ăr ă a se afecta calitatea imaginii color. De aceea, semnalele diferenţă de culoareER-Y şi EB-Y se transmit spre receptor cu bandă îngustă. Experimental, s-a constatat că imagineacolor este acceptabilă chiar dacă banda de frecvenţă a semnalelor diferenţă de culoare este de 4 orimai mică decât banda semnalului de luminanţă. În consecinţă, banda de frecvenţă a acestor semnale poate fi redusă la 1,5 MHz. Printr-o alegere corespunzătoare a semnalelor diferenţă de culoare, banda poate fi redusă şi mai mult (în sistemul NTSC, de exemplu).


24/49


36

2.2.2. Intercalarea spectrelor semnalelor de luminan ţă şi crominan ţă

Particularităţile spectrului semnalului de televiziune alb-negru sunt prezentate în fig. 2.12. Seobservă din figur ă că, în spectrul de frecvenţă al semnalului de televiziune există intervale libereîntre pachetele de linii spectrale din jurul armonicelor frecvenţei baleiajului pe orizontală.

Amplit.

relativă

nf H f H

f K =25Hz f C=50Hz

Figura 2.12

Pe acest principiu se bazează intercalarea spectrelor în televiziunea în culori. Se mai ţineseama că partea cea mai importantă a energiei este concentrată în jurul componentelor spectrale. Cuajutorul modulaţiei unor subpurtătoare, benzile de frecvenţă ale semnalelor diferenţă de culoare, de1,5 MHz fiecare, se translatează în partea superioar ă a benzii de frecvenţă a semnalului deluminanţă. Printr-o alegere corespunzătoare a valorilor frecvenţelor subpurtătoare, benzile defrecvenţă ale semnalelor diferenţă de culoare pot fi amplasate în intervalele libere din parteasuperioar ă a spectrului de frecvenţă a semnalului de luminanţă (fig. 2.13 a, b, c).

∆f r A Bf

f

f

C D∆f c

E Ff 0 2∆f c

∆f y

VY

VC

VY+VC

a)

b)

c)

Y Y Y

C C

Y Y Y

C C

A (n-1) f H n f H (n+1) f H B

C m f H (m+1) f H D

E (n-1) f H (2n-1)2

Hf n f H (2n+1)

2

Hf (n+1) f H F

f

f

f

Figura 2.13


25/49


37

În felul acesta, semnalele de luminanţă şi diferenţă de culoare (crominanţă) vor ocupaaceeaşi bandă de frecvenţă ca şi în semnalul transmis în televiziunea alb-negru.

Tipul de modulaţie folosit depinde de sistemul de televiziune în culori şi se va studia pentru

fiecare din sistemele actuale în cele ce urmează.

2.3. Sistemul de televiziune în culori NTSC

Sistemul a fost introdus în exploatare în anul 1954 în SUA şi este folosit actualmente înSUA, Japonia, Canada şi alte ţări de pe continentul american. Numele sistemului provine de lainiţialele denumirii comitetului desemnat pentru elaborarea lui (National Television SystemCommittee).

Particularităţile semnalului sunt următoarele: în locul semnalelor de crominanţă ER-Y şi EB-Y se transmit semnalele de crominanţă EI şi EQ, care sunt combinaţii ale semnalelor ER-Y şi EB-Y, iar

pentru transmiterea semnalelor de crominanţă EI şi EQ, utilizând aceeaşi bandă de frecvenţă asemnalului de luminanţă (prin intercalarea spectrelor), se foloseşte modulaţia în cuadratură, cu osingur ă frecvenţă de modulaţie. Pentru o înţelegere mai bună a modalităţii de transmisie asemnalelor de crominanţă în sistemul NTSC, vom trece în revistă succint, câteva probleme legate demodulaţia în cuadratur ă.

Consider ăm un semnal aa(t)=A1cosω0t. Dacă acest semnal este modulat cu un semnalmodulator M(t), se obţine semnalul:

t M(t)cos At cos A(t)a 0101 M += (2.13)

Rezultă deci, două semnale: un semnal purtător, neafectat de informaţie (de semnal

modulator) şi un semnal A1M(t)cosω0t, care poartă informaţia utilă. Există posibilitatea eliminăriicomponentei A1cosw0t, caz în care vom avea o modulaţie de amplitudine cu purtătoarea suprimată (MA-PS).

Un alt semnal, N(t) poate fi transmis simultan cu semnalul M(t), dacă semnalul purtător estede forma:

t sin A2

-t cos( A(t)a 02022 ω π

ω == ) (2.14)

Folosind acelaşi timp de modulaţie (MA-PS) va rezulta un semnal modulat de forma:

t N(t)sin A(t)a 02 N ⋅= (2.15)

De obicei A1=A2. Considerând A1=A2=1:

t t)cos M (t)a 0 M (= (2.16)şi,

t N(t)sin(t)a 0 N = (2.17)

Cele două semnale sunt decalate între ele cu 90°, de unde denumirea de modulaţie încuadratur ă.

Semnalul obţinut prin adunarea acestor două semnale este:


26/49


38

)t sin( cos

N t sint costg N

t sint cos N

M N( t Nsint Mcosa

00

0000m

ϕ ω ϕ ω ω ϕ

ω ω ω ω

+=+=

=+=+=

)(

)

0

(2.18)

unde:

ϕ tg N

M = (2.19)

Din relaţia (2.19) rezultă că valoarea amplitudinii semnalului modulat în cuadratur ă este:

22 N M cos

N A +==

ϕ (2.20)

iar forma finală este:

)t sin( Aa 0m += (2.21)

Notând cu M şi N vectorii ce reprezintă semnalele Mcosω0t şi Nsinω0t, vectorul A cereprezintă semnalul Asin(ω0t+ϕ) este suma vectorilorM şi N. În procesul de modulaţie se modifică modulele vectorilor M şi N, conducând la modificareamodulului vectorului A şi a fazei acestui vector faţă de poziţia vectorului N (figura 2.14). Modulaţia încuadratur ă (MQ) este deci o modulaţie simultană deamplitudine şi fază.

Schema bloc a unui modulator în cuadratur ă este prezentată în figura 2.15, a.

Modulator

simetric

Oscilator

pilot

Modulator

simetric

M(t)

N(t)

cos ω0t

sin ω0t

am(t)+

a)

Detector

sincron

Oscilator

sincronizat

Detectorsincron

FTJM

FTJN

a (t)

cos ω0t

sin ω0t

M(t)

N(t)

b)Figura 2.15

Pentru demodularea semnalului modulat în cuadratur ă, trebuie să înmulţim semnalul am cucosω0t. Obţinem, în acest caz:

t sin22

N t cos2

2

M

2

M t tcos Nsint Mcost cosa 00000

2

0m ω ω ω ω ω ω ++=+= (2.22)

ϕ

M

MA

N

N

Figura 2.14


27/49


39

Prin conectarea unui filtru trece-jos la ieşirea schemei de demodulare, va r ămâne doarcomponenta M/2, propor ţională cu informaţia M(t). În mod similar se poate obţine componenta N/2,dacă înmulţim semnalul recepţionat am cu un semnal sinω0t.

În figura 2.15, b se prezintă o schemă-bloc de demodulare a semnalului în cuadratur ă am.Blocul în care are loc operaţia de înmulţire se numeşte detector sincron. Frecvenţa purtătoare f 0 este reconstituită într-un oscilator, sincronizat în fază îi frecvenţă cu informaţia de crominanţă transmisă cu modulaţie în cuadratur ă.

2.3.1. Semnalele transmise în sistemul NTSC

Semnalul de luminanţă

Semnalul de luminanţă are forma dedusă deja:

BG RY 0,11E 0,59E 0,3E E ++= (2.23)

Semnalul de crominanţă

Modulaţia în cuadratur ă a semnalelor de crominanţă ER-Y şi EB-Y duce la un semnal modulatde forma:

)+= t Esin( V 00 (2.24)unde:

-Y B

-Y RY BY R0

E

E tg si E E E =+= −− ϕ

22

Spre exemplificare, semnalul MQ corespunzător culorii mov saturate, de str ălucire maximă,este dat de compunerea vectorilor ER-Y şi EB-Y corespunzători acestei culori (din tabelă, coeficienţiiER-Ymov=0,59 şi EB-Ymov=0,59). Vectorul rezultant OM, corespunzător movului saturat, secaracterizează prin modulul:

83,0259,022 ==+= −− Y BY R M E E E (2.25)şi unghiul de fază:

°==−

− 45Y B

Y R

E

E arctg ϕ (2.26)

În figura 2.16, vectorul OM (extremitatea lui M) estereprezentativ pentru culoarea mov saturat de str ăluciremaximă. Acelaşi mov saturat, dar de str ălucire mairedusă va conduce la un vector de aceeaşi direcţie darcu modul de valoare mai mică.

Procedând la o prezentare analogă pentrucelelalte cinci culori principale (culorile mirei de barecolor, formată din culorile fundamentale şicomplementarele lor, precum şi alb şi negru) se poateobţine un tabel cu poziţia şi modulul vectorilorrespectivi.

ϕ=45°

Mov

O

M

ER-Y

0,59

0,59 EB-Y

Figura 2.16


28/49


40

Din acest tabel rezultă că amplitudinea relativă a produselor de modulaţie rezultate dinmodulaţia subpurtătoarei va varia între ±0,89 pentru galben, ±0,83 pentru mov, etc (figura 2.17 a).

Semnalele de crominanţă corespunzătoare mirei de bare color se adună cu semnalul de

luminanţă corespunzător acestor culori, obţinut cu formula (2.23), în care valorile coeficienţilor ER ,EG şi EB se înlocuiesc din tabele. Semnalul EY rezultat, reprezentat în amplitudini relative (albul areEY=1) este dat în fig. 2.17 b. Prin suprapunerea celor două semnale se obţine semnalulvideocomplex color (SVCC) corespunzător unei linii dintr-o imagine formată din bare colorate,semnal prezentat în fig. 2.17, c. Din această figur ă se observă că SVCC depăşeşte valoarea maximă admisă.

La MA negativă din emiţător apare o supramodulaţie a purtătoarei de imagine, în special pentru culorile saturate galben, turcoaz şi verde, conducând la distorsiuni mari la recepţia acestorculori. De asemenea, semnalele corespunzătoare culorilor saturate albastru, roşu şi mov trec înspaţiul rezervat impulsurilor de sincronizare. E necesar ă deci o compresie a amplitudinii semnaluluide crominanţă modulat. La alegerea coeficienţilor de compresie se ţine cont că, în natur ă, culorile

saturate de str ălucire maximă nu se întâlnesc practic. Măsur ătorile efectuate au dus la concluzia că mărimile maxime ale semnalelor R-Y şi B-Y sunt de aproximativ 25 % din valoarea vârf la vârf asemnalului de luminanţă. În consecinţă semnalul video complex de culoare, care se obţine luând înconsideraţie culorile saturate cu str ălucire maximă întâlnită în natur ă, poate fi adus la valoareamaxim admisă dacă se aleg coeficienţii de compresie K R =0,877 şi K B=0,493.

VC(t)

+1

-1

0

+1

VY(t)

0

+1

+2

V(t)

0

1

SH

Nivel

stingere

Supra-

modulaţie

0,89 ±0,83 ±0,89

0,76 ±0,76

t

0,11

0,30t

t

Suprasarcină

a emiţătorului

Purtătoare de

imagine

100%

Purtătoare de

imagine 0%Gal- Tur- Ver-

ben coaz de

Mov

Alb

Ro- Al- Neg-

şu bas- ru

tru

a)

b)

c)

Figura 2.17

0,890,70

0,59

0,41

0


29/49


41

Alegerea culorilor primare de transmisie I şi Q

S-a menţionat anterior dependenţa acuităţii vizuale de lungimea de undă. Puterea de rezoluţiea ochiului faţă de informaţia de culoare este de 3 până la 10 ori mai redusă decât ceacorespunzătoare unei informaţii de str ălucire. Din studiile efectuate de cercetătorul american Mac

Adam pe această temă, a rezultat că pe triunghiulculorilor există două axe pe care se situează puterea de rezoluţie medie: axa I, de-a lungul căreiaochiul are posibilitatea maximă de discernere aculorilor (axa cu cea mai bună putere de rezoluţie).Această axă trece de la culoarea albastru – verde către portocaliu, trecând prin punctul E corespunzătoralbului. Axa Q, de-a lungul căreia ochiul are posibilităţi

reduse de discernere a culorilor este axa cu cea maimică putere de rezoluţie (de aproximativ 3 ori maimică decât pe axa I).

Pe de altă parte, este neapărat necesar ă reducerea pe cât posibil a lărgimii spectrului defrecvenţă corespunzător produsului de modulaţie dat de fiecare din semnalele diferenţă de culoare.Aceasta, deoarece lărgimea canalului de transmisiune în cadrul standardului american de televiziuneeste de 6 MHz, cu un ecart de frecvenţă între purtătoarelede imagine şi de sunet de 4,5 MHz. Limitasuperioar ă a benzii de videofrecvenţă este deci de aproximativ 4,2 MHz. Dacă s-ar transmitesemnale diferenţă de culoare de 1÷1,2 MHz, ar trebui aleasă o subpurtătoare cu frecvenţa deaproximativ 3 MHz, iar banda laterală inferioar ă ar ajunge până la valori sub 2 MHz, undecomponentele semnalului EY sunt încă importante, iar zonele libere între componentele spectrale

sunt foarte mici.De aceea, pornind de la particularităţile ochiului prezentate mai sus, alegând axa I şi Q,

semnalele corespunzătoare EI şi EQ nu vor trebui să aibă benzi egale, ci EI se va transmite cu bandă largă (1,2 MHz), iar EQ cu bandă îngustă (mai mică de 0,6 MHz).

Semnalele de culoare EI şi EQ se pot exprima în raport cu vechile axe, R-Y şi B-Y astfel:

Y RY RY BY R I 0,27E 0,74E ) E 0,27(E ) R0,74(E E −− −=−−−= (2.27)respectiv

Y BY RQ 0,41E 0,48E E −− += (2.28)

În figura 2.19 s-au reprezentat vectorii ER-Y, EB-Y,

K R ⋅EB-Y (ponderaţi cu coeficienţii de compresie K R şiK B) şi vectorii EI şi EQ, al căror modul se obţine prinînsumarea algebrică a proiecţiilor vectorilor K R ⋅ER-Y şiK B⋅EB-Y.Semnalul de crominanţă modulat este egal cu:

)33t sin( E )33t cos( E V spQ sp I C °++°+= (2.29)

Semnal care se mai poate scrie sub următoarea formă:

)t sin( E E V sp2

Q

2

I C ϕ ω ++= (2.30)

• •

•

•

Y

X

I

Q

G

E

B

R

Figura 2.18

Axa ER-Y

Axa QE R-Y

K R ⋅ER-Y

33°

33° EI

Axa I

K B⋅EB-Y EB-Y EB-Y

E′Q

Figura 2.19


30/49


42

unde:

Q

I

E

E arctg 33 +°=ϕ (2.31)

Valoarea 22 Q I C E E v += (modulul vectorului) indică gradul de saturaţie, iar

Q

I

E

E arctg 33 +°=ϕ (faza vectorului) indică nuanţa (tenta) culorii.

Datorită alegerii axei Q corespunzătoare puterii minime de rezoluţie a ochiului, semnalul EQ poate avea o bandă de frecvenţă mai mică decât EI.

Valorile benzilor de frecvenţă ale semnalelor EI şi EQ depind şi de numărul de linii folosit.Având în vedere standardul american cu n=525 linii rezultă:

dB)2-(la MHz1,3 ∆ f I = (2.32)

dB)2-(la MHz0,4 ∆ f Q = (2.33)

Banda de frecvenţă a semnalului alb-negru (EY) înacelaşi standard este de 4,5 MHz şi subpurtătoarea deculoare trebuie plasată în regiunea superioar ă a acestei benzi de frecvenţă. În urma modulaţiei în cuadratur ă apar două benzi laterale pentru fiecare din cele două semnale de crominanţă EI şi EQ, dispuse în jurulsubpurtătoarei de culoare f sp. Banda laterală superioar ă a semnalului modulat EI este limitată la valoarea benziilaterale a semnalului modulat EQ, deci modulaţia înamplitudine a semnalului EI se va face cu rest debandă laterală (RBL) iar modulaţia în amplitudine asemnalului EQ se face cu bandă laterală dublă (BLD),(fig. 2.20). Datorită limitării benzii laterale superioare asemnalului EI apar la recepţie distorsiuni numitedistorsiuni de cuadratură.

Semnalul de sincronizare a culorii

Frecvenţa semnalului purtător al semnalului de crominanţă modulat în cuadratur ă, numită frecvenţa subpurtătoarei de culoare (f sp) se alege din mai multe considerente.

Datorită modulaţiei în cuadratur ă apar două benzi laterale al. semnalului de crominan ţă care,fiind introduse în spectrul de luminanţă, devin o sursă de perturbaţii pentru recepţia în alb-negru.Perturbaţia apare sub forma unei structuri fine de puncte, ce se suprapune peste imaginea utilă.Pentru reducerea acestei perturbaţii, e necesar ca frecvenţa subpurtătoarei să fie suficient de înaltă pentru ca structura perturbaţiei să fie cât mai fină. Pe de altă parte, f sp trebuie să fie mai mică cu 0,6MHz (lăţimea benzii superioare a semnalului MQ) decât frecvenţa maximă a semnalului deluminanţă în standardul american (4,5 MHz):

MHz 3,90,6 4,5 f sp =−≤ (2.33)

1

EQ

EI

EY

EQ EI

f sp

f

f

Figura 2.20


31/49


43

O altă metodă de reducere a perturbaţiei semnalului de crominanţă asupra imaginii alb-negruconstă în alegerea f sp astfel încât, componentele spectrale ale celor două benzi laterale ale

semnalului de crominanţă modulat să cadă între componentele spectrale ale semnalului deluminanţă. Pentru realizarea „ întreţeserii spectrelor” frecvenţa subpurtătoare trebuie să fie:

2

f 1)(2k f H sp += (2.34)

şi

2

f 1)(2n f V sp += (2.35)

Conform primei relaţii, componentele spectrale ale semnalului de crominanţă modulat se vor plasa la mijlocul intervalelor dintre armonicile frecvenţei liniilor, în puncte aflate la mijloculintervalelor dintre armonicile frecvenţei câmpurilor (după cum rezultă din a doua relaţie).

Pentru a reduce posibilitatea de interferenţă ce poate apărea datorită frecvenţei bătăilor f b dintre frecvenţa purtătoare de sunet f s şi componentele laterale ale spectrului f i+f sp, e necesar cafrecvenţa subpurtătoare f sp să se aleagă din relaţia:

2

f 1)(2m ) f (f f f H spi sb +=+−= (2.36)

Dacă diferenţa f s-f i este aproximativ constantă, frecvenţele bătăilor se vor păstra la mijlocularmonicilor frecvenţei liniilor.

Deoarece ecartul dintre purtătoarea de imagine f i şi purtătoarea de sunet f s este impus,frecvenţele liniilor şi cadrelor pot să difere de valorile din standardul de televiziune alb-negru, cucondiţia ca diferenţa să fie sub toleranţa impusă sistemului.

Având în vedere aceste considerente, în sistemul NTSC frecvenţa subpurtătoare s-a ales cafiind egală cu:

MHz 3,579545 f sp = (2.37)

care reprezintă a 455-a armonică a jumătăţii frecvenţei liniilor. Pornind de la această valoare,frecvenţa liniilor f H în NTSC va fi:

Hz 15.734,26412k

2f f

sp

H =+

= (2.38)

(faţă de 15.750 Hz în televiziunea alb-negru, standardul american).

De asemenea, frecvenţa câmpurilor f V=59,94 Hz este foarte apropiată de frecvenţa de 60 Hzcorespunzătoare standardului american de televiziune alb-negru.Pentru obţinerea semnalelor de crominanţă prin demodulare, este necesar ca în receptor să se

dispună de frecvenţa subpurtătoare. Modularea semnalelor de crominanţă f ăcându-se la emisie cusubpurtătoarea suprimată, aceasta trebuie obţinută în receptor cu ajutorul unui oscilator local.Frecvenţa şi faza oscilaţiei trebuie însă să fie identice cu frecvenţa şi faza subpurtătoarei cu care seface modulaţia. De aceea în componenţa semnalului videocomplex de culoare se transmite, petimpul intervalului impulsului de stingere pe orizontală, după impulsurile de sincronizare, unsemnal de sincronizare a culorii de forma unor salve de sinusoide (burst). Aceste salve au 8 – 10sinusoide de frecvenţa subpurtătoarei şi cu defazaj de 180 grade faţă de axa de referinţă B-Y.Defazajul de 180° este optim din punct de vedere al reducerii vizibilităţii subpurtătoarei pe ecranul


32/49


44

TV. Amplitudinea vârf la vârf a acestor sinusoide este egală cu semnalul de sincronizare (fig. 2.21).În intervalul impulsului de stingere pe verticală nu se transmite semnal de sincronizare a culorii.

S

S

Figura 2.21

Semnalul de sincronizare a culorii (burst-ul) transmiţându-se după fiecare linie, rezultă că spectrul lui este format din oscilaţia subpurtătoarei şi din oscilaţii laterale dispuse la intervale egalecu frecvenţa liniilor. Pentru transmiterea lui este necesar un canal cu banda de frecven ţă de ±0,45MHz (de la 3,15 la 4,05 MHz). Se observă de aici că banda de frecvenţă ocupată de semnalul de

sincronizare a culorii se încadrează în banda de frecvenţă a semnalelor de crominanţă I şi Q.Semnalul de burst are forma:t sin E )180t sin( E V sp s sp s s −=°+= (2.39)

Semnalul obţinut prin însumarea semnalului de luminanţă, semnalelor de crominanţă modulate în cuadratur ă şi semnalului de sincronizare a culorii constituie semnalul videocomplexcolor NTSC (SVCC):

t sin E )33t sin( E )33t cos( E E V spS spQ sp I Y C −°++°++= (2.40)

De asemenea SVCC NTSC conţine semnalele de sincronizare şi de stingere pe orizontală şi pe verticală (acestea sunt incluse în semnalul EY).

2.3.2. Codarea semnalului în sistemul NTSC

SVCC în sistemul NTSC se obţine cu ajutorul unui dispozitiv de codare, a cărui structur ă este dată în figura 2.22, structur ă ce rezultă din relaţiile şi consideraţiile anterioare.

Matrice

de

culoare

FTJ

1,3 MHz

FTJ0,6 MHz

MOD

I1 2 FTJ

MODQ

Divizor de

frecvenţă

Oscilator

cuarţ f sp Defazor

57

Defazor

90

Formator de

impulsuriPoarta

salve

Sincrogenerator

2f H

ER

EG

EB

EY

EI

EQ

L IY

L II ⋅

⋅

τ1

τY EIcos(ωspt+33°)

EQsin(ωspt+33°)

VC

S

cos(ωspt+33°)

sin(ωspt+33°)

K

Figura 2.22


33/49


45

Semnalele ER , EG, EB de la camera de televiziune, trecute prin circuite corectoare de gamma(cu un rol foarte important în televiziunea color, spre deosebire de televiziunea alb-negru) se aplică unei scheme de matriciere, la ieşirea căreia se obţin semnalele EY, EI şi EQ.

Semnalul EI trece printr-un filtru trece-jos cu banda de trecre de 1,3 MHz şi apoi se aplică modulatorului MOD I, la care se aplică şi subpurtătoarea cos(ωspt+33°), pentru că:

)33t cos( )57 180t sin( sp sp °+=°−°+ (2.41)

Semnalul EQ, după trecerea prin FTJ cu banda de 0,6 MHz se aplică împreună cusubpurtătoarea sin(ωspt+33°) modulatorului MOD Q. Suma semnalelor de la ieşirile celor două modulatoare (sumatorul ∑1) reprezintă semnalul de crominanţă modulat în cuadratur ă. Acest semnalse aplică, împreună cu semnalul de luminanţă EY, sumatorului ∑2. Suma acestor trei semnale trece printr-un filtru trece-jos cu banda de 4,5 MHz. La ieşirea acestuia, semnalul EI modulat va avea o bandă laterală inferioar ă de 1,3 MHz şi una superioar ă de 0,6 MHz, iar semnalul EQ modulat va avea

două benzi laterale egale cu 0,6 MHz fiecare.Trecerea semnalelor prin circuitele de filtrare este însoţită de timpi de întârziere propor ţionali cu banda de frecvenţă a filtrelor. Pentru a realiza la ieşirea codorului o coincidenţă întimp a semnalelor de la intrare, e necesar ă o întârziere a semnalului de EI faţă de semnalul EQ cuτI≈0,5 µs şi o întârziere a semnalului EY faţă de acelaşi semnal EQ de aproximativ τY≈0,7 µs.

Cu ajutorul oscilatorului cu cristal de cuar ţ se generează semnalul de subpurtătoaresin(wspt+180°). Din frecvenţa dată de oscilator se obţine prin divizare un semnal de frecvenţă dublă frecvenţei liniilor. Acest semnal comandă un formator de impulsuri care furnizează semnalulsincrocomplex S, semnale ce se adaugă celor de luminanţă şi crominanţă modulat, prin intermediulsumatorului ∑2. Tot formatorul de impulsuri furnizează impulsurile K care dau poziţia salvelor desincronizare a culorii. Aceste impulsuri comandă o poartă, lăsând să treacă prin această poartă

semnalul subpurtătoarei doar în intervalul acestor impulsuri. La ieşirea por ţii se obţin salvele desincronizare (burst) care se adaugă în sumatorul ∑2 semnalului video complex color.

2.3.3. Decodarea semnalului videocomplex color în sistemul NTSC

În receptorul de televiziune în culori, după detecţia semnalului MA se obţine semnalulvideocomplex color SVCC corespunzător sistemului NTSC. Semnalul este decodificat, în sensul prelucr ării lui în vederea obţinerii semnalelor electrice corespunzătoare culorilor primare ER , EB, EG,într-un bloc funcţional numit decodor NTSC, a cărui schemă bloc este prezentată în figura 2.23.

Se disting, în cadrul acestei scheme-bloc, trei căi de prelucrare a SVCC: calea de luminanţă,calea de crominanţă şi sincrogeneratorul color. Semnalul de luminanţă EY este amplificat şi întârziat

cu o linie de întârziere (τY≈0,7 µs), după care este trecut printr-un filtru de rejecţie acordat pefrecvenţa subpurtătoare de culoare. Acest filtru are rolul de a micşora perturbaţiile datoratesubpurtătoarei de crominanţă.

Din SVCC de intrare se selectează, cu ajutorul unui filtru trece-bandă acordat pe frecvenţasubpurtătoarei de culoare f sp=3,579 MHz, semnalul de crominanţă, amplificat în continuare înamplificatorul de crominanţă şi sincronizare a culorii. Demodularea semnalului MQ se face cu două detectoare sincrone, prin efectuarea produsului analogic între semnalul MQ şi semnalele de formasin(ωspt+33°) şi respectiv cos(ωspt+33°), obţinute într-un oscilator local şi defazate cu ajutorul unorcircuite de întârziere cu 57° şi 90°. În urma detecţiei sincrone, la ieşirea celor două detectoare seobţin semnalele de crominanţă EI şi EQ, împreună cu armonicile de ordin par ale semnaluluimodulat. La ieşirea detectoarelor se face o filtrare a semnalului demodul

01 Tv Alb Negru Cap1si2

Documents

Transcript of 01 Tv Alb Negru Cap1si2