Televiziune Curs

7/27/2019 Televiziune Curs

1/89

1

Cuprins

1 TV analogic .............................................................................. 4

1.1

Noiuni de baz. Principiul de realizare a Televiziunii ........ 4

1.2 Parametrii de descompunere a imaginii ............................... 51.3 Metode de explorare a imaginii ........................................... 61.3.1 Explorarea progresiv ................................................. 61.3.2 Explorarea ntreesut ................................................. 7

1.4 Semnalul video ..................................................................... 91.4.1 Noiuni de nivel i polaritate a semnalului video. ..... 101.4.2 Spectrul semnalului video .......................................... 10

1.4.3 Semnalul de stingere .................................................. 131.4.4 Semnalul de sincronizare ........................................... 141.4.5 Formarea semnalelor de sincronizare ...................... 171.4.6 Semnalele de sincronizare n cazul explorriintreesute ................................................................................ 18

1.5 Analizorul vizual. Noiuni colorimetrice. .......................... 211.5.1 Legile colorimetrice ................................................... 221.5.2 Sistemul colorimetric ................................................. 231.5.3 Sistemul XYZ .............................................................. 24

1.6 Spectrul semnalului video .................................................. 251.6.1 Spectrul semnalului video n cazul explorriiprogresive ................................................................................ 271.6.2 Spectrul semnalului video n cazul explorriintreesute ................................................................................ 271.6.3 Suprapunerea spectrelor semnalelor de

luminan i crominan ......................................................... 28

2 Televiziunea digital ............................................................... 312.1Noiuni generale. ................................................................ 312.2 Digitalizarea imaginii. ........................................................ 332.2.1 Alegereafrecvenelor de discretizare. ....................... 342.2.2 Discretizarea video .................................................... 34

2.3 Structuri de discretizare a semnalelor de crominan. ....... 362.4 Particularitile cuantizrii ................................................. 37

2.5 Viteza fluxului digital (bitrate-ul). ..................................... 39


2/89

2

2.6 Codarea in MPEG .............................................................. 392.7 Sistemul de codare MPEG2 ............................................... 412.7.1 Pregtirea informaiei video...................................... 412.7.2 Grup de imagini statice .............................................. 432.7.3 Prognoza i diferena ntre cadre .............................. 432.7.4 Prognoza bidirecional ............................................ 442.7.5 Transformarea cosinusoidal discret ...................... 45

2.8 Reprezentarea digital a semnalelor audio n sisteme de difuziunede diferite nivele. ....................................................................... 462.8.1 Diapazonul dinamic ................................................... 472.8.2 Diapazonul de frecvente i banda de frecveneocupat. ................................................................................... 47

2.8.3

Discretizarea semnalului audio. ................................ 48

2.8.4 Cuantizarea semnalului audio ................................... 482.9 Procesul de compresie a semnalului audio dup standardulMPEG2 ...................................................................................... 492.10Amestec i scremblare. ...................................................... 502.10.1 Scremblarea ............................................................ 51

2.11Metode de modulare utilizate la transmisiunea semnalului TV.53

2.11.1 Manipularea n amplitudine ASK ........................... 542.11.2 Manipularea prin frecven FSK............................ 542.11.3 Manipularea n faza PSK. ...................................... 55

3 Dispozitive de afiare a imaginii. Monitoare. ....................... 593.1 PDP (plasma display panel) ............................................... 593.1.1 Structura celulei n PDP. ........................................... 603.1.2 Modulaia luminaiei.................................................. 61

3.1.3

Formarea rastrului .................................................... 61

3.2 LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) ............................. 624 . Sistemul de televiziune prin cablu (STC) ............................ 68

4.1 Structura STC ..................................................................... 684.1.1 STC-1 (pn la 1000 abonai) .................................... 704.1.2 STC-2 (pn la 10000 abonai) .................................. 714.1.3 STC-3 (pn la 100000 abonai) ................................ 72

4.2 IP televiziune. ..................................................................... 73

4.2.1 Ce este IP incapsulaie .............................................. 76


3/89

3

4.3 Sistemul de control a accesului abonailor......................... 774.3.1 Sisteme fr adresare cu filtre negative ipozitive 774.3.2 Cu filtre negative ....................................................... 774.3.3 Cu filtre pozitive ......................................................... 794.3.4 Sisteme cu adresare ................................................... 79

4.4 Sisteme de codare n STC .................................................. 814.4.1 Sync Suppressionsuprimarea purttoarei desincronizare ............................................................................. 824.4.2 SSAVI (Sync Suppression & Active VideoInversion) ................................................................................ 854.4.3 Line Cut & Rotate ...................................................... 87


4/89

4

1 TV analogic1.1 Noiuni de baz. Principiul de realizare a Televiziunii

Televiziunea din grecete vedere la distan, este tiinacreia i se asociaz undomeniu corespunztor al tehnicii care se ocup

cu transmiterea la distan a diferitor imagini cu mijloace electrice.Un obiect luminos const dintr-o distribuie de strluciri

(luminate), care sunt funcie de cele 3 dimensiuni ale spaiului X Y Z, detimpul ti lungimea de und a informaiei luminoase.

),,,,( tzyxL distribuia real (1.1.1)

Analogic poate fi descris imaginea acestui obiect.

L(x, y, z, t, ) distribuia pe suprafa (1.1.2)Adic imaginea captat n punctul iniial este transmis prin

lanul de televiziune spre punctul de recepie.Din funciile definite mai sus rezult c gradul de asemnare

ntre distribuia de strluciri a imaginii televizate i a obiectului luminosva fi dependent de sistemul de Televiziune prin care este transmisimaginea obiectului adic de gradul distorsiunilor introduse de sistem.

L(x, y, z, t, )=P{ ),,,,( tzyxL } (1.1.3)

La baza sistemului de Televiziune stau 3 procese fizice1. Conversia energiei luminoase a imaginii n semnalul electric

(este utilizat fenomenul fotoelectric);2. Prelucrarea semnalului electric i transmiterea spre punctul de

recepie pe un canal (canal Radio);

3. Conversia invers a semnalului electric n semnal luminos(imagine);Em Rec

Prelucr

sem.V

Tub videoreproductorTub videoreproductor

Prelucr sem.V

Fig. 1.1.1 Schema bloc a sistemului de televiziune.


5/89

5

1.2 Parametrii de descompunere a imaginiiSe disting 4 parametri:

1. Raportul de aspectk;2. Numrul de linii Z;3. Frecvena liniilor f;4. Numrul de elemente de descompunere n;

La alegerea parametrilor de descompunere a imaginilor trebuies se in cont de posibilitile vizuale ale omului. 1. Raportul de aspect este raportul dintre lungimea orizontal i

vertical a imaginii de televiziune. n sistemul TV, raportul ales este4 : 3. Aceast mrime s-a ales n urma perceperii vizuale specifice a

omului. Omul vede sub un unghi de 180 pe orizontal i 125 pevertical.

2. Numrul de linii. Lund n consideraie rezoluia ochiului, folosireaunei rezoluii mai mari n sistemul TV este iraional (ochiul nu vapercepe detalii foarte mici). Lund n consideraie deschizturaunghiular a ochiului optim pe vertical care este aproximativegal cu 14 (840) i rezoluia ochiului egal cu o minuta, rezult

c depirea rezoluiei de 840, nu va fi perceput de telespectatori.

n sistemul TV post-sovetic Z=625 linii, standard american Z=525linii, standardul francez Z=819, standardul englez Z=405.

3. Frecvena cadrelor empiric a fost demonstrat pentru a obine oimagine continu la reproducerea scenelor n micare este suficientde transmis de la 12 pan la 16 imagini statice pe secund. Dar, laastfel de frecvena apare efectul ,, plpirii,, (miranie). Din acestmotiv frecvena cadrelor se alege mai mare dect frecvena critic

care este de la 43 la 48 Hz. Valoare frecvenei cadrelor este aleas50 Hz, egal cu frecvena sistemului de alimentare (pentruexcluderea influenei tensiunii de alimentare asupra semnalului deteleviziune).

4. Numrul de elemente 2Zkn Rastru o structur de linii paralele i inclinate care formeaz

imaginea sau traiectoria de micare a fasciculului de electroni (elemente

de descompunere) n timpul formarii imaginii.


6/89

6

Experimental s-a artat daca imaginea este vizualizat de ladistana optim (4 6 V) nlimi, atunci structura rastrului nu estesesizat ncepnd cu Z= 420 pn la 450 linii.

Vnlimea imaginii

1.3 Metode de explorare a imaginii1.3.1 Explorarea progresiv

Explorarea ntregii suprafee a imaginii se produce n urmamicrii simultane a fasciculului de electroni pe 2 direcii reciprocperpendiculare cu viteze constante. Pe orizontal, de-a lungul axei x cuviteza mai mare i pe vertical, de-a lungul axei y cu viteza mai mic.

Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei x se numeteexplorarea pe linii (baleiajul orizontal).Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei y se numete

explorarea de cadru (baleiajul vertical).Dac liniile se traseaz unul sub altul ncepnd din colul stng de

sus pn n colul drept de jos, linie dup linie, atunci exploatarea senumete progresiv.

Fig. 1.3.1 Traiectoria fascicolului i semnalele de dirijare a acestuia.

575 linii formeaz rastru

iHdHH TTT (1.3.1)

TTT iVdVv (1.3.2)


7/89

7

TT iHdH, - durata cursei directe i inverse de explorare pe orizontalPe timpul cursei inverse de explorare pe linii i pe cadru,

fasciculul de electroni este blocat (cursa pasiv).

HiHT

T )12,0......1,0( (1.3.3)

HiVTT )07.0...........05,0( (1.3.4)

Timpul cursei inverse pe cadru este mult mai mare dect perioadaunei linii i cuprinde cteva perioade care nu participa la formarearastrului. Din 625 linii, 575 sunt active i 50 pasive.

Fig. 1.3.2 Cursa invers de explorare pe linii.

TT HiV (1.3.5)Cursele inverse de explorare pe linii i cadru sunt invizibile.

Neajunsul: banda ocupat de semnalul video este mare.

MHzfvzKfH 020833,13506255

4

2

15,0 22

max (1.3.6)

1.3.2 Explorarea ntreesutExplorarea ntreesut const n transmiterea unei imagini statice

n mai multe etape (2 etape). Imaginea este descompusn dou cmpuri:cmpul liniilor pare i cmpul liniilor impare. Explorarea ntreesutncepe cu explorarea cmpului a liniilor impare i se termin cu

explorarea cmpului a liniilor pare. Fiecare din cmpuri conine jumtate


8/89

8

din elemente a imaginii, ns datorit ineriei ochiului se percep ambeleca o singur imagine.

Fig. 1.3.3 Forma rastrului n cazul explorrii ntreesute

Pentru realizarea explorrii ntreesute este necesar de ndepliniturmtoarele condiii:

1. Numrul de linii n cadru trebuie s fie impar:Z= 2n+1 (1.3.7)

nnumr ntreg de linii ntr-un cmp2. Corelaia ntre frecvena explorrii orizontale i explorarea

vertical este:

cadrun fZf (1.3.8)

fvfcadru

2 (1.3.9)

5,02

nZ

f

f

sem

n (1.3.10)

Avantaje:1. Micorarea de 2 ori a benzii de trecere.2. Excluderea efectului ,,plpirii (clipirii).

Dezavantaj:

1. Crete complexitatea sistemului de recepie.


9/89

9

1.4 Semnalul videoDin principiu de realizare a sistemului de televiziune semnalul

video este funcie de timp, iar valoare semnalului n fiecare moment de

timp, care este proporional cu luminana elementului transmis.

Fig. 1.4.1 Trasarea imaginii.DinFig. 1.4.1se observ:

1. Semnalul are caracter unipolar.2. Luminana elementului imaginii poate varia de la min pn

max, ce corespunde nivelului de negru i nivelului de alb.

Pe timpul cursei inverse de explorare n semnalul video se

introduce impulsul de stingere.


10/89

10

1.4.1 Noiuni de nivel i polaritate asemnalului video.

Fig. 1.4.2 Semnale de luminan.

Dac luminanei maxime (nivel de alb) i corespunde valoareamaxim a semnalului video, iar luminanei minime (nivelul de negru) icorespunde valoarea minim, atunci semnalul video este de polaritatepozitiv, n caz contrar este de polaritate negativ.

1.4.2 Spectrul semnalului videoPentru definirea condiiilor optimale de transmitere a semnalului

video prin canalul TV este necesar de cunoscut spectrul semnaluluivideo i caracterul de influen a fiecrei componente asupra calitiiimaginii.

1.

Fie se transmite imaginea alb-negru ce const din 2 planeorizontale alb-negru.


11/89

11

Fig. 1.4.3Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru orizontale.

Spectrul imaginii din Fig. 1.4.3 const din componenta continui componenta egal cu frecvena cadrelor cu armonici impare(estesuficient limitarea la a 5 armonic).

Hzf

ff

cadru

cadru

50min

(1.4.1)

2. Fie se transmite imaginea din 2 cmpuri verticale alb-negru.

Fig. 1.4.4 Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru verticale.


12/89

12

Este suficient de limitat la a 3 sau a 5 armonic.3. Vom analiza cea mai complicat imagine din punct de vedere

a numrului de detalii care const din nptrele alb-negru.

Fig. 1.4.5Transmisiunea imaginii din nptrele alb-negru

Explorare progresiv:

zkzNn2

zk

T

zn

TnT vvv

e 2

22

2

(1.4.2)

MHz

fvzk

fe 132

506253

4

2

22

max

(1.4.3)Explorare ntreesut:

22

2z

KzN

ns

2

2

2

2zk

T

n

T v

s

ve

(1.4.4)


13/89

13

MHzfvzk

fe

5,64

506253

4

4

22

max

(1.4.5)

1.4.3

Semnalul de stingereDefiniie: Asigurarea blocrii fasciculului de electroni pe timpul

cursei inverse pentru excluderea iluminrii suplimentare a ecranului,

care reduce contrastul (K).min

max

- raportul ntre luminana

maxim i minim pe ecran.

Fig. 1.4.6 Prezentarea semnalului video i de stingere.


14/89

14

Deoarece semnalul de stingere asigur blocarea fasciculului eleste aplicat astfel nct semnalul i valoarea lui s corespund zonei mainegru dect negru indiferent de polaritatea semnalului video.

Durata impulsului de stingere trebuie s fie mai mare decttimpul de ntoarcere a fasciculului de electroni, evitnd apariianeregularitilor pe marginile imaginii unde viteza este constant

TT HBH )18,0.....16,0( ; (1.4.6)

TT VBV )08,0...086,0( ; (1.4.7)

1.4.4 Semnalul de sincronizareDefiniie: Sincronizarea fasciculului TVR cu fasciculul TVC

pentru reproducerea corect a imaginii (TVR tubul videoreproductor; TVC tubul video capturtor).

Deoarece nu se pot realiza generatoare de baliaj de marestabilitate n timp, dect cu preul unor dimensiuni mari i cost ridicatpentru ndeplinirea acestor cerine se prefer folosirea sincronizriintreinute. Se realizeaz sincronizarea ntreinut cu semnale specifice

aplicate la sfritulliniilor i fiecare cmp.Pentru sincronizarea dispozitivelor de baleiaj din receptorul TVse formeaz semnalul de sincronizare care se transmite n canalul comuncu semnalul de imagine.

Cerine impuse sistemului se sincronizare:1. Lipsa semnalului de sincronizare pe imagine;2. Posibilitatea separrii uoare a semnalelor de sincronizare linie i

cadru;3. Meninerea corect a ntreeserii corect a liniilor i cmpurilor;4. Stabilitatea la perturbaii;

Din cerine rezult urmtoarele caracteristici a semnalului desincronizare:

1. Vrecvena kHzfV 625,15 ; HzfH 50 ;2.

Forma dreptunghiular cu fronturi abrupte;


15/89

15

3. Pentu a nu ocupa timpul prevzut pentru transmiterea informaieidespre imagine sunt plasate n timpul imaginii (durata curseiinverse);

4. Pentru a nu fi vizibile pe imagine semnal lor se alege ca i lasemnale de stingere, ctre negru;Domeniul de amplitudine pentru semnalele SV i SH i se aloc

25% din amplitudinea semnalului video complex.Separarea semnalelor de sincronizare poate fi efectuat n 2

moduri:

1. Dup amplitudine SH< SV2. Dup durat SVSH TT

Fig. 1.4.7 Semnalul video complex alb-negru

Nanivel de alb; Nnnivel de negru; Nstnivel de stingere;

SH, SVsemnale de sincronizare linie i cadru;BH, BVsemnale de stingere pe linie i cadru.

n primul caz se efectueazsepararea prin limitare succesiv la 2nivele diferite.

n cazul al doilea separarea se efectueaz dup durat diferit,diferena de durat a impulsurilor SH i SV se transform cu ajutorulcircuitelor de difereniere i integrare n diferen de tensiune.


16/89

16

n acest caz diferena de tensiune poate fi obinut att de mare,nct s nu influenezebaleiajul de linii pe cel de cadru.

Avantaj:Stabilitate mai nalt la perturbaii (impulsul perturbtoravnd durate mici nu reuete s produc o tensiune suficient de

influen).

Dezavantaj: Imposibilitatea obinerii semnalelor integrate cufronturi abrupte, n consecin apare instabilitatea momentului desincronizare.

Fig. 1.4.9 Forma impulsuluiiniial, integral i diferenial

Fig. 1.4.8Circuitele deintegrare i difereniere


17/89

17

1.4.5 Formarea semnalelor de sincronizareDup trecerea semnalului Ui prin circuitul de difereniere se va

obine semnalului Uod.

Fig. 1.4.10 Formarea semnalelor de sincronizare n cazul explorriiprogresive.

Impulsurile pozitive se folosesc pentru sincronizarea baleiajuluide linii n receptor, iar cele negative nu au nici o influen. n timpul

aciunii impulsurilor de sincronizare cmpuri n canalul de sincronizareliniisemnalul de sincronizare lipsete.

Generatorul de baleiaj pe orizontal iese din sincronism ioscileaz pe frecvena proprie f0H. Dup apariia primelor impulsuri desincronizare va intra n sincronism, ca rezultat primele linii vor finesincronizate. Pentru nlturarea dezavantajului se introduc crestri nimpulsul de sincronizare pe cadru.


18/89

18

1.4.6 Semnalele de sincronizare n cazulexplorriintreesute

Fig. 1.4.11 Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute cu

crestri frecvena fH.Z numrul de linii din care este format un cadru, care este

format din 2 cmpuri: cmpul liniilor pare i impare, care este format larndul lui din Z/2 linii sau n1/2 linii.

n figur este prezentat forma impulsurilor de sincronizare aliniilor i a cadrelor, pentru cmpul liniilor pare i impare. Deplasareaimpulsurilor de sincronizare a cadrelor cu jumtate de linie duce la

formarea diferit a frontului impulsului integrat. n cazul cmpuluiliniilor pare distana de la extremitatea stng a impulsului pn la prima


19/89

19

crestare este aproape egal cu o linie ntreag. n cazul cmpului liniilorimpare distana se micoreaz pn la jumtate de linie.

Sincronizarea generatorului de baleiaj cu impulsuri desincronizare reprezentat n figur poate duce la deplasarea nedorit acmpurilor n timp. Aceast deplasare poate atinge valori de uniti aliniei i ca rezultat poate provoca suprapunerea cmpurilor, care va ducela nrutirea imaginii.

Lund n consideraie c intensitatea inpulsurilor integrate sedatoreaz deplasrii cu jumtate de linie i crestrilor care au frecvenafHrezult c introducerea crestrilor cu intervalul egal valorii deplasriiva duce la formarea egal a fronturilor.

n timpul transmiterii de sincronizare a cadrelor, impulsurile de

sincronizare a liniilor sunt extrase cu frecven dubl. De aceeageneratorul de baleiaj a liniilor este acordat n aa mod ca el sfuncioneze n regim de divizare a frecvenei cu coeficientul de divizare2.

Fig. 1.4.12 Influiena tensiunii remanente asupra formei integrale asemnalului de sincronizare cadru.


20/89

20

Fig. 1.4.13 Formarea semnalelor de sincronizare n cazul explorriintreesute cu crestri frecvena 2fH.

Vom analiza intensitatea frontului a impulsurilor integrat.Condiiile iniiale de integrare a impulsurilor de sincronizare a

cadrelor pentru cmpul liniilor pare i impare sunt diferite. Ca rezultat

apare o deplasare nedorit n timpa cmpurilor egal cu 2.

12 , dar este suficient pentru nrutirea ntreeseriicmpurilor. Pentru nlturarea neajunsului este destul de introdus naintei dup impulsul de sincronizare a cadrelor cteva impulsuri cu frecven2fH. Aceste impulsuri se numesc impulsuri egalizatoare.


21/89

21

Fig. 1.4.14 Impulsuri egalizatoare

Tabel 1.4.1

Denumirea semnalului Durata nuniti de linie

Duratan S

A liniilorA cadrelor

0,07-0,083

4,28-5,21192

Crestri i semnaleegalizatoare

0,035-0,045 2,24-2,88

Semnale de stingere pe linieSemnale de stingere pe cadru

0,16-0,1823-25

10,24-11,52

1470-1600

1.5 Analizorul vizual. Noiuni colorimetrice.Luminaprezint oscilaii electromagnetice cu lungimea de und

de le 380 pn la 780 nm la care ochiul uman este sensibil. Fiecrei

lungimi de und i corespunde o culoare.

Fig. 1.5.1 Domeniul lungimilor de und.


22/89

22

Orice culoare este caracterizat prin parametri subiectivi stabiliide ochiul uman i parametri obiectivi caracterizai prin elemente demsur.

Orice culoare real poate fi definit prin intermediul a treicaracteristici: strlucire, nuan, saturaie.

Parametrii obiectivi:

1. Luminana pentru strlucire;2. Lungimea de und dominant pentru nuan;3. Factorul de puritate a culoriipentru saturaie;

Strlucireaunei surse de lumin este determinat de senzaia delumin, care se manifest asupra ochiului(strlucirea stelelor noapteaeste mai mare ca ziua). Luminaa depinde de caracteristicele sursei.

Nuanaexprim senzaia de culoare a unei surse, a unui obiect.Cu ajutorul nuanei reuim s determinm culorile din spectru vizibil.Albul, negru i gri nu au nuan.

Cracteristica obiectiv a nuanei culorii se face prin lungimea deund dominant.

Saturaia exprim intensitatea senzaiei de culoare i secaracterizeaz prin gradul de diluare cu alb a culorii pure. Saturaia

culorii este maxim atunci cnd prezena albului este nul.

1.5.1 Legile colorimetriceVom analiza legile de baz utilizate n colorimetrie. n

colorimetria tricromatic acioneaz 3 legi Grossmann. Acestea legi seaplic unui sistem de culori primare, independent de alegerea acestora.

Legea 1

Orice culoare se poate obine prin amestecul aditiv al celor treiculori primare. Aceast lege se prezint prin ecuaia:

mM m1M1 + m2M2+ m3M3 (1.5.1)

unde: Msenzaia;

M1, M2, M3cantiti unitare a culorilor primare;m1, m2, m3 module colorimetrice ce prezint ponderile n

amestecul culorilor.


23/89

23

m = m1 + m2 + m3 (1.5.2)

Legea 2

Dac 2 suprafee luminoase colorate produc aceeai senzaie de

culoare, aceast echivalena se menine dac luminanele lor sntmultiplicate sau divizate cu o aceeai cantitate.

KmM Km1M1 + Km2M2+ Km3M3 (1.5.3)

Kfactor de multiplicare sau divizare.Aceasta lege exprim independena luminaiei n cadrul

echivalenei cromatice.Legea 3

Dac o culoare M ai crui module colorimetrice sntm1,m2,m3 este amestecat cu culoarea M culoare rezultat va fiechivalent cu adunarea celor 3 culori primare M1, M2, M3 multiplicatecu cantiti m1 + m1, m2+ m2 i m3 + m3:

mM + mM (m1 + m1)M1 + (m2+ m2)M2 + (m3 + m3)M3; (1.5.4)

1.5.2 Sistemul colorimetricn sistemul RGB (rou unitar, verde unitar i albastru unitar) n

calitate de culori au fost alese culorile monocrimatice.R= R= 700 nm;G= G= 546,1 nm;B= B= 435,8 nm;Catiti unitare a culorilor primare sunt alese astfel ca ponderea

luat in msur egale s produc senzaia de alb.

3

1bgr ; (1.5.5)

L[R]:L[G]:L[B]=1:4,5907:0,0601 (1.5.6)

Sistemul RGB este comod pentru c toi parametrii lui pot fiaflai experimental i culorile primare RGB sunt reale.

Expresiile colorimetrice:

F=rR+gG+bB (1.5.7)


24/89

24

bgr

r

mmm

mr

; (1.5.8)

bgr

g

mmm

mg

; (1.5.9)

bgr

b

mmm

mb

; (1.5.10)

unde: r, g, bsunt coordonate n sistenul RGB,mr,mg ,mbponderile culorilor.

Fig. 1.5.2 Triunghiul culorilor, reprezentarea grafic a amesteculuiculorilor

Locus locul punctelor n sistemul RGB; poziia culorilormonocromatice n sistemul colorimetric.

Dezavantajul sistemului RGB - prezena componentelornegative n relaia colorimetric pentru unele culori.

1.5.3 Sistemul XYZPentru uurarea calculelor n 1931 Comitetul Internaional a

inventat acest sistem.Culorile XYZ sunt culori fictive, nu sunt reale, care sunt folosite

doar pentru calcule, fiindc coordonatele fiecrei culori sunt pozitive.


25/89

25

walb;1roie;2galben;3verde;4albastru deschis;5albastru;6purpuriu;unde: x, y, zcoordonatele

culorilor n sistemul XYZ.x+y+z=1

Toate culorile monocromatice sunt n triunghiul XYZ.

Pentru reprezentarea culorilor se va folosi ca n RGB oreprezentare plan cu un sistem de coordonate rectangulare,coordonatele fiind X i Y.

n centrul de greutate a triunghiului se afla corespunztor culoriialbe cu coordonatele :

(3

1 zyx ) (1.5.11)

C=xX+ yY+zZ; (1.5.12)

zyx

x

mmm

mx

; (1.5.13)

zyx

y

mmm

my

; (1.5.14)

zyx

z

mmm

mz

; (1.5.15)

1.6 Spectrul semnalului videoSpectru semnalului video poate fi descris prin relaia:

f=mZ0fcad+nfcad=mfH+nfV (1.6.1)

Fig. 1.5.3 Diagrama culorilor


26/89

26

O proprietate a spectrului este structura discret care coninecomponente (armonice) de ordinul m , unde 0m+ i multiple cufrecvena de explorare pe orizontal:

fH=Z0fcad,fcadfrecvena cadrelor (1.6.2)

n jurul acestor frecvene se grupeaz armonicile de ordinul n2unde - n+, multiple frecvenei de explorare pe vertical.

Fig. 1.6.1 Structura spectrului(discret)

n caz particular cind luminana semnalului se modific pevertical, n spectrul semnalului se pastreaz frecvene multiple,frecvene de explorare pe vertical:

f=nfv (1.6.3)

Dac luminaa cadrelor se schimb pe orizontal atunci spetrulsemnalului se pastreaz, frecvenele multiple frecvenei de explorare peorizontal:

f=mfH=mZ0fv (1.6.4)

Explorarea ntreesut: fH=15625 HzExplorarea progresiv: fH=31250 Hzn cazul cnd luminana semnalului se modific pe orizontal i

vertical atunci componetele spectrului se grupeaza n jurul armoniciifH,nfaurtoarea cruia depinde de distana luminanei de-a lungul linie.


27/89

27

1.6.1 Spectrul semnalului video n cazulexplorrii progresive

Fig. 1.6.2 Spectrul semnalului video n cazul explorrii progresive

n acest caz raportul frecvenelor 0/ Zff VH i este numrul de

linii n cadru.Pe intervalul ntre dou armonici vecine a frecvenei liniei se

ncadreaz Z0 intervale ntregi a frecvenei cadrului. Rezult c lasuprapunerea spectrului inferior i superior componetele se suprapun.

nsumarea componentelor duce la apariia distorsiunilor pe ecran.1.6.2 Spectrul semnalului video n cazulexplorrii ntreesute

n acest caz explorarea pe vertical se efectueaz cu frecvenacmpurilor. Aici raportul frecvenelor de explorare pe orizontal ivertical nu este un numr ntreg:

zf

f

f

f

card

lin

V

H

(1.6.5)

unde: zvaloarea ntreag de linii n cmp valoarea fraciona a liniei n cmp

Dac reprezentm matematic numrul de linii transmise princmpul numrul 1 prin relaia z+, prin dou cimpuri 2(z+) i prin cmpuri (z+), atunci rezult (z+)=z+=Z0.


28/89

28

Fig. 1.6.3 Spectrul semnalului video n cazul explorrii ntreesute

FiindcZ0i zsunt numere ntregi atunci i tot este ntreg.

n cazul descompunerii ntreesute pe intervalul ntre douarmonici vecine a frecvenei liniilor se ncadreaz z+ intervale cufrecvena fV i la suprapunerea spectrelor componentele lor sunt plasatela mijlocul intervalelor spectrelor vecine.

Concluzie: creterea n ori a timpului de transmitere a cadruluice conine cmpuri duce la ndesarea de ori a spectrului.

Transmiterea imaginii mobile este nsoit n modulare namplitudine a componentelor spectrale i apariia n vecintatea fiecreicomponente a benzilor laterale adugtoare, limea crora depinde deviteza de micorare i nu depete 5 Hz

1.6.3 Suprapunerea spectrelor semnalelor de luminan icrominan

Lund n consideraie c pareta cea mai important a energiei estecocentrat n jurul componentelor spectrale cu frecvena liniilor i 90%din energia total este concentrat n banda de frecven de la 0 pn la0,6, 0,7 MHz. B=[0.0,6, 0,7] MHz

n sistemele de televiziune n culori semnalul de crominan estetransmis pe o subpurttoare aparte care este plasat n partea superior aspectrului destinat transmiterii semnalului de crominan.


29/89

29

Fig. 1.6.4 Suprapunerea spectrelor.

Intercalarea spectrelor se obine prin metoda de sincronizaredup frecven sau faza a subpurttoarei de culoare.

n cazul sincronizrii dupa frecvena subpurttoarei de culoarefrecvena subpurttoarei se alege ca armonica impar a semifrecveneiliniilor:

fc=(2m+1)fH/2 (1.6.6)

n acest caz subpurttoarea se plaseaz strict la jumtate ntrearmonicile vecine a frecvenei liniei i cadrului a semnalului decrominan:

Dac trecem de la frecven la timp atunci obinem:

c

Cf

T1 lin

c

Tmf

2)12(1

; (1.6.7)

2)12( clin TmT ; (1.6.8)

Din expresie rezult ca intervalul frecvenei liniei se plaseaznumr impar de semiperioade a frecvenei subpurttoare de crominan.

Ca rezultat semnalul subpurttoarei de crominan duce laapariia pe ecran a imaginiiadugtoare punctiforme, polaritatea creiase schimb de la linie la linie, i fiindc cadrul conine numr impar de

linii i de la cadru la cadru.


30/89

30

Fig. 1.6.5 Suprapunerea spectrelor.


31/89

31

2 Televiziunea digital2.1 Noiuni generale.

Transmiterea semnalului de TV implica utilizarea purttoareianalogice care este modulata de semnalul video i audio. Nectnd la

aceea c purttoarea este analogic informaia poate fi analogic saudigital.

n TV analogic totalitatea semnalelor video,stingere isincronizare este transmis ntr-o form original analogic.

n TV digital semnalele video si audio sunt convertite in formatdigital compus din0i1(bii). Seriile de bii sunt utilizate pentrumodularea purttoarei analogice. n punctul de recepie semnalul audoi

si video digitale sunt convertite napoi n formatul analogic (original).n cazul TV analogice lrgimea benzii este de la 6-8 MHz. Pentrudigital este de 10 ori mai mare. Deoarece tehnicile de compresie suntutilizate pentru micorarea lrgimii benzii pn la valori admisibile (6-8MHz).

n realitate compresia este aa de eficient ca mai multe canaledigitale pot fi transmise n aceeai band de frecven alocat canaluluianalogic.

Avantajele TV digital fa de analogice1. Rezisten ridicat la zgomot;2. Putere mai mic a emitoarelor;3. Numr mai mare a canalelor de TV transmise n aceeai band;4. Creterea calitii imaginii i a sunetului;5. Crearea sistemelor TV cu noi standarde de descompunere a

imaginii;6. Transmiterea n semnalul de TV a informaiilor suplimentare;7. Crearea sistemelor interactive de TV;

Transmiterea semnalului de TV digital implic 3 etape:

1. digitalizarea2. compresia3. codarea canalului


32/89

32

Fig. 2.1.1 Schema de structur a unui emitor digital.unde: ADC - convertorul analog digital

FEC-(forfor eror corection) procesor de adugare a biilorde corecieM-modulatorV-videoA-audio

Digitalizarea este un proces de conversie a semnalului video siaudio analogice n serii de bii prin intermediul convertorului ADC.Pentru reducerea lrgirii benzii se utilizeaz compresia de date att videoct i audio. Acest lucru este realizat de codorul video i audio MPEGcare produce o serie de pachete elementare video i audio. Are loc maideparte divizarea n pachete mai mici cu lungimea de 188 byi. Pachetece aparin diferitor canale sunt aplicate la multiplexor unde se producefluxul de transport. Dup, are loc adugarea datelor de corecie a erorilorde procesorul FEC. Fluxul de transport este utilizat pentru modulareapurttoarei, care pentru standardul DVB-S se afl n domeniu de10,7pn la 12,75 GHz ce utilizeaz modulaia QFSK-n timp ce nDVB-T este n banda UHF ce corespunde cu frecvena de lucru a TVanalogice cu lrgimea benzii de la 8-6MHz, 3-10 canale DVB ndependen de calitatea semnalelor transmise.


33/89

33

2.2 Digitalizarea imaginii.

Fig. 2.2.1 Eantionarea semnalului.

Digitalizarea imaginii de TV reprezint discretizareaconinutului a imaginii, cadru dup cadru i linie dup linie. Pentru apstra calitatea imaginii ar trebui s fie attea eantioane n fiecare liniecte existpixeli fiindc fiecare eantion reprezint un pixel. PentruDTV imaginea static este o matrice de pixeli orizontali i verticali.Numrul de pixeli va depinde de formatul utilizat:

TV cu definiie standard SDTV este PAL sau NTSC TV cu definiie nalt HDTV

Standardul PAL are 625 linii dintre care 576 active.

NTSE-525 linii - 480 activen ceea ce privete numrul de pixeli pe o linie SDTV specificvaloarea de 720 de pixeli pe linie pentru ambele standarde. Oferindnumr total de pixeli pe imagine pentru PAL:

PAL 576 x 720 = 414 720NTSC 480 x 720 = 345 600

Concluzie:Fiecare linie a imaginii va fi reprezentat de 720 de eantioane.

Pentru a asigura c eantionul s fie format n poziie exact


34/89

34

corespunztoare pixelului, frecvena de eantionare trebuie fixat cufrecvena liniilor. n cadru standardului:

PAL fH=15 625 HzNTSC fH=15 734 HzDin aceste considerente frecvena de discretizare trebuie s fie

multipl frecvenei liniilor.

2.2.1 Alegerea frecvenelor de discretizare.Semnalul video analogic conine informaia video cu semnale de

sincronizare a liniilor dar numai informaia video e necesar de convertitn fluxul digital.

Cum se cunoate durata unei linii este : 64 sPAL; 12s-pentru transmiterea semnalelor de sincronizare; 52s-pentru transmiterea semnalului video;

Din aceste considerente rezult:

n TV analogice fe=13,5 MHz

Pentru satisfacerea condiiei de multiplicitate a frecvenei liniein standardul PAL i NTSC s-a ales valoarea de 13,5 MHz, ea estefrecvena de discretizare n sistemul DVB, iar13,5 este a 864 armonicn PAL i a 858 n NTSC:

13,5=864x15625;13,5=858x15734;

Ca rezultat numrul de pixeli pe linie pentru PAL:13,5*52=702;

pentru NTSC:13,5*52,6=710;

Se obine prin frecvena i durata liniei active.

2.2.2 Discretizarea videoDin bazele TV se cunoate c teledifuziunea color implic

transmiterea a 3 componente: luminana(Y) i diferena de culoare (Cri

Cb). n TV analogic semnalul de luminan este modulat n amplitudine


35/89

35

(pentru Radiodifuziune terestr) sau modulat n frecven(Radiodifuziune prin satelit).

Pentru componentele de crominan este utilizat modulaia ncuadratur cu subpurttoare de:

4,43 MHz n sistemul PAL3,58MHz n NTSC 4,40625MHz4,25MHz n SECAM

n DVB cele 3 componente sunt independent eantionate,convertite n 3 fluxuri digitale nainte de compresie i modulaie.

Pentru semnalul de luminan care conine cea mai naltfrecven fdiscretizare=13,5 MHz, la crominan dup recomandarea CC/RTfeantionare de 2 ori mai mica 6,75 MHZ.

Fig. 2.2.2 Discretizarea semnalului de crominan.

Dup procesul de digitalizare se formeaz 3 fluxuri independente

ce formeaz un flux unic cu frecvena 27 MHz.


36/89

36

2.3 Structuri de discretizare a semnalelor de crominan.

Fig. 2.3.1 Structura 422.

Structura 422 reduce rezoluia doar pe orizontal lsnd intactrezoluia vertical.

Proporia 422 indic c ambele semnale Crsi Cb sunt discretizatecu rata mai mic de 2 ori fa de rata de discretizare a semnalului deluminan. Din desen rezult c componentele discrete sunt distribuiteuniform formnd structura alternant de culoare cu componenta deluminan Y unica i coloane compuse din luminan i 2 componentede crominan.


Pentru reducerea benzii de frecven i ca rezultat a vitezeifluxului poate fi utilizat structura 411. Aici componenta de crominaneste discretizat cu rata de discretizare mai mic de 4 ori fa desemnalul de luminan. Fiecare al 4-lea pixel. Structura a fost utilizatcu succes n primele aplicaii digitale. Din Fig. 2.3.2 se observ undezbalans

ntre rezoluia cromatic pe orizontal i vertical (rezoluiape orizontal mai mic ca pe vertical).


37/89

37

Pentru depirea problemei cu meninerea bitrate-ului (vitezafluxul digital de TV) s-a introdus structura 420.


Aceast tehnic de discretizare prevede utilizarea a semiratei dediscretizare att pe vertical ct i pe orizontal, discretiznd fiecare al II-lea pixel i fiecare al II-lea rnd. Ca rezultat apare o structur alternant arndurilor i coloanelor cu componenta de luminan unic ca n Fig.2.3.3.

2.4 Particularitile cuantizriiCuantizarea proces de divizare a diapazonului de valori

continue n numr finit de intervale. Cuantizarea reprezint un proces dediscretizare a semnalului de TV nu dup timp dar dup amplitudine.

n urma cuantizrii fiecrui nivel i se atribuie un numr a uneizone corespunztoare. Aa apare o structur de nivel ce exprim valoricu eroare de cuantizare, adic cuantizarea const n aproximareavalorilor momentane pn la cel mai apropiat nivel de cuantizare.

n Fig. 2.4.1 ntr-o form simplificat este prezentat procesul decodificare si decodificare a semnalului de luminana liniar cresctorutiliznd cuantizarea cu adncimea de cuantizare cu 8 nivele.


38/89

38

Fig. 2.4.1 Procesul de codificare i decodificare a semnalului deluminan.

Codareaproces de atribuire a fiecrui nivel a unui numar dinsistemul binar. Aceast metoda se mai numete modularea impulsurilor

in cod. Viteza de transmitere a unui flux informaional bitrate-ulreprezint cantitatea simbolurilor binare transmise intr-o unitate detimp.(uniti de msura bit/s).

Birate-ul va fi egal cu produsul frecvenelor de discretizare siadncimii de discretizare (a numrului de simboluri atribuite unui nivel).

(2.4.1)Numrul de simboluri binare k ntr-un cuvnt de cod are o

legtur cu numrul de nivele de cuantizare: (2.4.2)

Numrul de nivele de cuantizare m trebuie luate nu mai puindect numrul de gradaii de luminan care le percepe ochiul uman. ndependen de condiii numrul de gradaii poate fi de la 90-400, carezultat k=6,4+7,6.

Adncimea cuantizrii poate lua valori doar ntregi de aceea k

primete de la 7 i 8. Lund n consideraie c 128 nivele nu poate fi o


39/89

39

valoare universal pentru orice condiie de vizualizare s-a hotartutilizarea valorii 8 .

n aparatul profesional adncimea de cuantizare este 10.2.5 Viteza fluxului digital (bitrate-ul).

PAL 720 pixeli/linie NTSC 720 pixeli/linie576 linii active 480 linii active

PAL NTSC PAL: NTSC:

unde: 25;30numrul cadrelor82944000 numrul de bii pe secund

La 420 i 411 (de 4 ori mai mic)

bitrate-ul final

2.6 Codarea in MPEGLund n consideraie c bitrate-ul total:

bitrate-ul total=2*20,736+82,944=124,146 Mb/s

pentru 2 componente de crominan i unul de luminan. Pentrurezolvarea acestei probleme a fost elaborat un ir de tehnici pentrumicorarea vitezei de transmitere (biterate-ul) pentru estimarea graduluide rezolvare a ei si introduce noiunea de gradul de compresie. Cu ctgradul este mai mare cu att mai mic e viteza de transmitere rezult ceste mai mic lrgimea benzii canalului utilizat. Un aspect negativ alcompresiei este creterea degradrii inevitabile a imaginii ceea cereprezint plata pentru micorarea biterate-ului.

82,944


40/89

40

De ce creterea bitrate-ului duce la creterea benzii de frecven,care e legtura dintre numruldetaliilor transmisei lrgimea benzii defrecven?

Tehnicile compresiei avansate permit ascunderea degradriiimaginii cu preul unor tehnici i costisitoare.

Exist 2 standarde de baz de compresie :- JPEG- MPEG

JPEG-asociat cu imagini digitaleMPEG-dedicat videodigitalului

Cele mai populare standarde sunt MPEG 2 i MPEG 4.MPEG 2 asociat cu SDTV

MPEG4 cu HDTV

Fig. 2.6.1 Caz generalizat a codorului MPEG.

Un canal digital e construit din 3 elemente-video

-sunet-date tehnice care conin informaii adugtoare ca tele textul,informaii specifice a recepiei plus ghidul electronic a programelor(EPG) snt generate n form electronic i nu necesit codarea.

Scopul codorului este s comprime datele prin excluderea aprilor neeseniale sau redundante a imaginii i a sunetului realizndoperaia de reducere a numrului de bii diviznd n fluxuri de pacheteelementare.


41/89

41

2.7 Sistemul de codare MPEG2Exist 2 caracteristici distincte a imaginilor dinamice. Ambele

sunt utilizate de MPEG n compresia datelor .1. Video reprezint o secven de imagini statice ca rezultat putem

folosi aceleai tehnici de compresie utilizate de JPEG. Se cunoate subdenumirea de: compresare spaial ntre cadre.

2. Const ca succesiunea imaginilor statice din videoclip diferfoarte puin dup coninut i permite s renunm la o parte dininformaie ce nu se schimb de la o imagine static la alta numitredundan i transmind doar informaii despre diferene dintre 2imagini statice vecine. Se cunoate sub denumire de DCT(transformarea cosinusoidal complet).

Codare MPEG consta din 3 pri:-pregtirea datelor;-compresia temporal i spaial;-cuantizarea;

2.7.1 Pregtirea informaiei videoScopul pregtirii este de a asigura o organizare potrivit pentru o

compresie a cuvintelor de cod proaspt eantionate. Informaia videonimerete n codor sub forma eantioanelor de cod liniar a semnalului deluminan i crominan.

Pregtirea prevede regruparea acestor eantioane n blocuri 8x8,pentru utilizarea eliminrii redundanelor spaiale. Aceste blocuri suntdup rearanjate n macroblocuri de 16x16, pentru excluderea

redundanei temporale. Dup care, macroblocurile sunt grupate npachete care vor reprezenta uniti de baz pentru compresie.Structura macroblocului este determinat de profilul MPEG2 ales

utiliznd structura de eantionare 420, macroblocul va avea o structurformat din 4 blocuri luminan i cte un bloc pentru cel diferen deculoare.

Teoretic un pachet poate varia de la macrobloc pn la ntreagaimagine dar n practic pachetulacoper o linie complet sau o parte din

linii.


42/89

42

Compresia temporal sau compresia ntre cadre este realizat pecadre succesive. Aceast compresie este datorat diferenelornesemnificative ntre dou cadre succesive. Din acest motiv nu estenecesar de transmis coninutul n ntregime a fiecrei imagini staticefiindc majoritatea informaiei este o repetare banal a cadruluiprecedent. Necesar este de transmis doar diferenele ntre cadre. Pentrudescrierea diferenelor dintre cadre sunt utilizate dou componente:vectorul de deplasare i diferen ntre cadre. Pentru ilustrarea acesteitehnici vom analiza dou cadre consecutive artate nFig. 2.7.1

Coninutul primului cadru este 1,2,3,4,5,6,7,8,9;Coninutul cadrului doi este 10,2,3,4,1,6,7,8,9;Analiznd aceste cadre se observ c elementul 2,3,4,6,7,8,9 se

repet. Elementele ce se repet se vor numi redundane, deoarece ele nuaduc nimic nou n compoziia original a cadrului.Pentru excluderea redundanei, vor fi transmise doar schimbrileconinutului. Aceste schimbri vor fi redate prin dou aspecte: micareaconinutului nr1. din celula A1 n B2 i introducerea n celula A1 aconinutului nr10. Adic primul aspect este vectorul de micare. Iar aldoilea este coninutul nr10. care reprezint diferena ntre cadre i derivadintr-o metod mai complex. De mai inti vectorul de micare esteadugat la primul cadru pentru producerea cadrului prezis

Fig. 2.7.1 Analiza compresiei temporale

Pentru obinerea cadrului diferen din cadrul secund se scadecadrul prezis. Ambele componente (vectorul de deplasare i cadruldiferen) sunt combinate pentru formare cadrului P.


43/89

43

2.7.2 Grup de imagini statice

Fig. 2.7.2 Grup de imagini statice

Compresia temporal se realizeaz n grup de cadre (GOP groupof pictures) de obicei compuse din 12 cadre ne ntreesute. Primul cadrudin grup reprezint un cadru de referin i este numit I-frame. Care esteurmat de P-frame obinut prin comparare a cadrului doi cu I-frame.

Acest lucru se repeta a treilea cadru se compara cu P-frame precedentpentru producerea a al doilea P-frame, n aa mod pn la a 12-lea cadrudup care urmeaz cadru I. Acest tip de predicie se numete predicianainte.

2.7.3 Prognoza i diferena ntre cadre

Fig. 2.7.3 Schema bloc a procesului deprezicere temporar.

n Fig. 2.7.3 este schema bloc a procesului de preziceretemporar. Cadrul iniial Fo se aplic la bufer unde se pstreaz un timp,

de asemenea acest cadru nimerete la intrarea MVG (generator alvectorului de intrare) care utilizeaz coninutul cadrului precedent F1


44/89

44

stocat n memoria video VM, pentru obinerea vectorului de micareMV0. Vectorul de micare se adaug la F-1, pentru obinerea Po careeste comparat cu coninutul cadrului F0, pentru obinerea eroriiremanente, sau Do - cadru diferen. Eroarea remanent D0se aplic cacadru spaial DCT, apoi se transmite n canal.

D0codat se aplic concomitent la decodorul DCT spaial pentruobinerea D0care va fi recepionat n punctul de recepie.

Dup care, acest semnal se adaug la P0 care ateapt nbufferul2, pentru restabilirea cadrului iniial F0 utilizat pentru pstrareape durata unui cadru n memoria video.

2.7.4 Prognoza bidirecionalViteza fluxului de ieire n mare msur depinde de precizia

vectorului de deplasare.Pe cadru care se prezice din vectorul de nalt precizie i va fi

asemntor cu cadrul iniial intrat nct eroarea remanent va fi foartemic. Ca rezultat vom obine mai puini bii informaionali, i carezultat mai mic vitezdatelor. n caz dac se utilizeaz un vector demicare speculativ prezicerea cadrului va fi imprecis, rezult c eroarea

remanent crete i crete viteza fluxului.Scopul prognozrii bidirecionale este de a mri precizia

vectorului de programare.Aceast metod se bazeaz pe poziia viitoare i trecut a

blocului n micare. Prognoza de bidirecional folosete estimareamicrii vectorului direct i invers folosind cadrul trecut i viitor pentruformarea cadrului prezis. n rezultat se obin 2 vectori: nainte i napoi.Al 3lea vector se obine prin interpolarea primilor 2 vectoribidirecionali.

Aceti 3 vectori sunt utilizai pentru formarea a 3 cadre prezise Pcadru , B cadru, B cadru.

Toate aceste cadre se compar cu cadrul iniial obinnd 3 eroriremanente. Se utilizeaz acel vector a crui eroare remanent este maimic.


45/89

45

Fig. 2.7.4 Structura GOP - cadruluiCadrele de 1-15formeaz grupul de grad GOP= 15 formeaz un

grup de cadre ce pot avea diferite dimensiuni, dar se ncepe numai dectcu cadrul I. P cadrul 4 se prezice dup cadrul I1. P cadrul 7 dup P cadru4, P10 dup P7.

I10 se transmite doar cu codarea spaial i n dependent decadrele precedente. B2,3 se prezice dup I1 i P4 ; B 5,6 dup P4, P7 ;

B14,15 dup P13,I 16;nainte de codare consecutivitatea se schimb deoarece B cadrutrebuie se urmeze dup ambele cadrele pe care se prezice.

n aa form cadrele se codeaz i se transmit iar n procesul dedecodificare se restabilete consecutivitatea iniial.

2.7.5 Transformarea cosinusoidal discretTransformarea cosinusoidal discret este fundamentul tuturor

metodelor de compresie cu pierdere ( IPEG; HP3; MPEG 1,2,4)Transformarea cosinusoidal prezint un caz particular a

transformrii Fourier discret. n caz general DCT este un produs ntrevector i o matrice.

[] [] [] [] (2.7.1)Este o reprezentare matricial a procesului DCT

unde: xmatricea iniial;C i CT matrice cu coeficieni de transformare


46/89

46

Algoritmul MPG124 divizeaz cadru n blocuri 8x8 pixeliasupra crora se realizeaz DCT.

Iniial asupra liniilor dup fiecare coloan de aceea transformarease numete DCTS .

Dup, transformarea n matricea Y nu sunt pixeli, dar o totalitatede unde cu amplitudini i frecvene diferite.

Frecvenele joase sunt concentrate n colul stng sus icorespunde detaliilor mari.

Frecvenele nalte corespund detaliilor mici i ocup coluldreapta de jos.

Dup care se utilizeaz metoda lui Hauffman sau codareaaritmetic ce utilizeaz coduri cu lungimi variabile.

Codurile cu lungimi mai mici se se atribuie se atribuiecoeficienilor ce sunt prezeni n colul stng sus, iar mai lungi din coluldrept jos. Aceast conversie deja asigur o compresie, dar compresiadefinitiv se realizeaz prin excluderea componentelor ne semnificative.

Imagine valori discrete coeficieni DCT

Fig. 2.7.5 Reprezentarea imaginii iniiale, valorilor discrete atribuite

luminanei i a coeficienilor DCT2.8 Reprezentarea digital a semnalelor audio n sisteme de

difuziune de diferite nivele.Alegerea parametrilor de reprezentare digital a semnalului audio

depinde de proprietile a aparatului auditiv al omului, dar i deparametrii sistemului audio analogic.

- Diapazonul dinamic- Bonda de frecven ocupat


47/89

47

2.8.1 Diapazonul dinamicSemnalul audio dup natur sa are o form aleatorie.

Determinarea dimensiunii unui astfel de semnal este posibil n caz dacsunt determinate anumite nivele numite cuazimaximale saucuaziminimale.

Cuazimaximal - acest nivel care este ntrecut de semnll n 2% detimp n care este analizat semnalul

Nivelul cuaziminimalnivel care este ntrecut de semnal n 98%din timpul analizat.

Rezult diapazonul dinamic reprezint diferena ntre nivelulcuazimaximal i cuaziminimal.

[] (2.8.1)

Este nevoie de difereniat 2 dimensiuni :- Diapazonul a semnalului audio;- Diapazonul dinamic a canalului de transmisiuni;

Diapazonul dinamic a semnalului este limitat n canalul detransmisiuni prin caracteristicile de lucru a amplificatoarelor i prinnivelul zgomotului n tractul de transmisiune.

Diapazonul dinamic a canalului de transmisiuni mereu e mai micdect diapazonul dinamic a semnalului audio (diapazonul dinamic acanalului este 40 dB, iar diapazonul dinamic al orchestrei simfonice estede 80 dB). Deoarece pentru semnale reale se efectueaz un proces demicorare a diapazonului dinamic.

2.8.2 Diapazonul de frecvente i banda de frecvene ocupat.Diapazonul de frecven teoretic a semnalului audio este n

limitele de percepere a aparatului auditiv de la 20Hz la 20 kHz, dardiferite surse de sunete au diferite distribuii energetice n spectru deaceea se vorbete despre frecvena ocupat de un semnal audio subaceast noiune se nelege un interval de frecven unde nivelulcomponenei de frecven ntrece o anumit valoare, n afar acestuiinterval frecvenele snt egale cu zero. De exemplu banda ocupat depian de la 100-5000 Hz, flaut 250-14000, glasul barbatului 100-7000Hz.

n dependen de diapazonul frecvenelor ocupate se distingurmtoarele clase de radiodifuziune:


48/89

48

1. Clasa nr.2diapazon 100Hz5,6kHz2. Clasa nr.1diapazon 5010000 Hz3. Clasa superioar 30 Hz - 15 kHz

Categoriile de calitate a semnalelor audio utilizate n radio iteledifuziune.

Exist 3 categorii de calitate a sunetului:1. Calitate foarte nalt semnalul audio are o rezerv destul denalt n calitate pentru conectarea n serie acodec-elori realizareaprelucrrii semnalului audio;2. Calitate nalt;3. Calitate medie;

Calitatea lor este echivalent cu calitatea a unui post de radio

analogic cu modulare n frecven.

2.8.3 Discretizarea semnalului audio.n conformitate cu recomandrile frecvena de discretizare pentru

sistemul digital, radio i TV trebuie s fie de valoarea 48 kHz.Pentru calitate nalt a semnalului audio. n caz cnd nu este

necesar transmiterea unui semnal de calitate nalt, frecven dediscretizare poate fi aleas la 32kHz.

n caz MPEG2 este posibil de utilizat frecvene de discretizarenjumtite de 16kHz; 22,05kHz; 24kHz. Se mai utilizeaz i sferturi defrecven 8kHz; 11,025kHz; 12,07kHz, astfel de valori a frecvenei dediscretizare sunt utilizate la transmiterea semnalului audio cu vitezemici i foarte mici a fluxurilor digitale n reelele internet.

2.8.4 Cuantizarea semnalului audioSe realizeaz lund n calcul diapazonul dinamic a aparatului

auditiv (diferena ntre pragul de sensibilitate i nivelul de durere este de120 dB). Pentru asigurarea reproducerii de nalt calitate n conformitatecu recomandrile adncimea cuantizrii trebuie s fie mai mare de 16 biice este 216 nivele ceea ce are o valoare de 65536.

n aa caz diapazonul dinamic a semnalelor transmise va fiapropiat diapazonului dinamic al aparatului auditiv: 106110 dB.Pentru aparatajul profesional adncimea cuantizrii este 18,20,24 bii.

Viteza fluxului digital


49/89

49

unde: FSfrecvena de discretizare;n- m de canale audio;m- adncimea de cuantizare;

Tabel 2.8.1

Domeniul de

utilizare

Frecvena de

discretizare

(kHz)

Adncimea

cuantizrii (bii)

Viteza fluxului

digital (kbps)

1. Compact disc 44,1 16 705,6 (1canal)2. Tele i

radiodifuziune

48 16-20 768-960

2.9 Procesul de compresie a semnalului audio dupstandardul MPEG2

Algoritmul de compresie a semnalului audio se sprijin pemodelulpsihoacustic a auzului. Se mai analizeaz coninutul spectral asemnalului audio. Se cunoate c pragul sensibilitii a aparatului audiodepinde de frecvena sensibilitatea urechii are diapazonul maxime de la1-5kHz.

Fig. 2.9.1 Reprezentarea grafic a pragului de sensibilitate.

unde: PSpragul de sensibilitate.P.S lent crete n msura ndeprtrii de la acest diapazon. Se mai

cunoate un fapt c prezena n spectrul audio a oricrei componenteputernice coboar sensibilitatea la alte componente adiacente. Acestefect se numete mascarea.


50/89

50

Fig. 2.9.2 Mascarea static.

n afar de mascarea static exist noiunea de mascare dinamic.Semnalul slab de nivel jos ce pare imediat dup finisarea

semnalului puternic de nivel nalt rmne o perioad de timp neobservat,astfel de componen se poate numi element redundant.

Utilizarea efectelor de mascare permite considerabil de micoratvolumul de informaie lsnd intact calitatea sunetului. n rezultatulanalizei s-a realizat msurri a limii i poziiei a benzilor de frecvenn limitele crora acioneaz mascarea. Aceste benzi sunt numite critice.

n diapazonul de 1kHz limea benzii critice este aproximativegal cu 100 Hz. n diapazonul de 2kHz este de 300 Hz, 10 kHz cretepn la 1kHz.

2.10Amestec i scremblare.Una din metodele efective pentru micorarea influenei erorilor

de pachet este amestecul (interleaving) metoda const n rearanjareabiilor dup un algoritm nainte de a transmite informaia n canalul detransmisiune.

n punctul de recepie se restabilete consecutivitatea iniial. nurma influenei eroriide pachet n punctul de recepie erorile suntdistribuite uniform n timp obinnd erori unitate care mai uor se

depisteaz i se corecteaz cu ajutorul codurilor de corecie a erorilor.

Fig. 2.10.1Procesul de amestec i restabilire a consecutivitii iniiale.


51/89

51

a) Este semnalul digital iniial ce reprezint o consecutivitate decuvinte de cod cu o lungime de 4 bii. Amestecul este realizat n limita a4 cuvinte, adic asupra 16 bii. Numerele reprezint poziia bitului nconsecutivitate. n rezultatul amestecului biii se aranjeaz ca n figura b; prin puncte sunt artai bii deteriorai n urma influenei zgomotuluiformnd o eroare de pachet. n urma restabilirii consecutivitii biiieronai se distribuie uniform n timp. Aceast metod poate fi utilizatnu doar pentru bii dar i pentru grupuri de bii ( de exemplu bait).

n standardul de TVDVB amestecul se realizeaz n limiteleunui pachet de transport. Dup codare cu corecia erorilor care mretedimensiunea pachetului de la 188 la 204 baii.

Fiecare pachet se mparte n 12 grupe cte 17baii.

Mi nti se transmit primii bai din grup ( 1,18......, 171, 188);apoi (3,19..---...172, 189 );i ultimii ( 17,34.....187, 204 );

n aa mod n procesul de amestec, diferii baii sunt amestecaila distane de la 0 pn la 176 a poziiei n limitele fluxului de transport.n punctul de recepie se restabilete consecutivitatea baiilor. Amesteculpoate fi utilizat n calitate de criptare a semnalelor transmise, deoarecerestabilirea corect a consecutivitii este posibil doar la cunoaterealegii de amestec.

2.10.1 Scremblarean standardul MPEG2 cest termen caracterizeaz modificarea

caracteristicilor fluxului de date (video-audio, sau alte informaii) cuscopul blocrii accesului nesancionat. Procesul de de scremblare esteprocesul invers. n sistemele digitale de transmisiune pentru sclembarea,

la semnalul digital se mai adaug un semnal adiional care are uncaracter pseudo-aleator. Acest semnal reprezint o consecutivitate de biice are proprieti a semnalului aleator.

Zerourile i unitile n aceast consecutivitate la prima vedere cuun angajament haotic dar n realitate se formeaz n conformitate cu unalgoritm care poate fi descris de un numr de parametri.

n aceast metod de scremblare fiecare bit transmit sensumeaz dup modulul 2 cu bitul din consecutivitatea pseudoaleatoare.

(2.10.1)


52/89

52

unde: x-simbolul binar care corespunde semnalului digital

iniial

psimbolul din consecutivitatea aleatoare;

ysemnalul digital scremblat; - suma modulo doi.

Din aceast expresie rezult c orice bit care este nsumat de 2ori cu unul din simbolurile binare va primi la ieire un semnal iniial,deaceea pentru descremblare este necesar de adunat dup modulul 2fiecare bit scremblat cu acelai bit a consecutivitii pseudoaleatoare.

X(n) = y(n) p(n) (2.10.2)Rezult pentru descremblare n receptor este necesar de creat

aceeai consecutivitate pseudoaleatoare. Pentru aceasta n receptor setransform parametrii algoritmului de formare. Lipsa acestora limiteazaccesul la flux.

Exist variante de acces cnd algoritmul de formare aconsecutivitii de formare pseudoaleatoare e cunoscut dar nu se tie

din segmente a consecutivitii pseudoaleatoare este necesar de utilizatpentru descremblare. n aa caz n componena cheii de decriptare se vaintroduce un marker (indicator) ce va semnifica nceputul segmentului.n standardul de TV digital DVB, scemblarea e utilizat n cazul cndaccesul este nelimitat, adic pentru programe libere, i este utilizatpentru proprieti specifice a semnalului scremblat. Proprietile acestuisemnal se apropie la proprietile zgomotului adic energiacomponentelor spectrale uniform se distribuie pe axa frecvenelor ce

permite utilizarea eficient a canalului de comunicare i mrirearezistenei la zgomot.

Un alt aspect al scremblrii este obinerea probabilitii deapariie a zeroului sau a 1 apropiat de 0,5


53/89

53

Fig. 2.10.2 Schema bloc de amestecare.

Fig. 2.10.3 Schema bloc de scremblare.

2.11Metode de modulare utilizate la transmisiunea semnaluluiTV.

Particularitatea de baz a modulaiei purttoare cu un semnaldigital const n aceea ca parametrul modulat a purttoarei poate primin rezultatul modulaiei un ir de valori discrete. Astfel de modulaie senumete manipulare (modulare). Parametru a oscilaiei purttoarevariaz direct i n timp. Intervalul de timp n decursul cruia parametrulrmne constant este intervalul simbolului (denot un simbol).


54/89

54

Pentru durata unui simbol se transmite un bit de informaie saumai muli bii, formnd astfel un simbol de canal. Pentru mrireaeficienei de utilizare a benzii de frecven, simbolul de canal este dorits conin ct mai muli bii informaionali. Pentru aceasta n fiecaremoment de timp semnalul n canalul de transmisiune trebuie s posedenu doar 2 dar mai multe valori.

n cazul manipulrii n amplitudine acest lucru se atinge prinprezena a unui numr de nivele a amplitudinii.

n cazul manipulrii n frecven prin prezena a mai multorvalori de frecvene. Este evident c creterea a numrului de stri apurttoarei duce la scderea rezistenei la perturbaii a sistemului,deoarece receptorul trebuie s identifice nu doar 2 stri a semnalului dar

mai multe. Pentru aceasta trebuie de asigurat o identificare clar aacestor stri prin mrirea raportului semnal zgomot ce duce la creareaputerii emitorului.

2.11.1 Manipularea n amplitudine ASKEa const n variaia discret a nivelului amplitudinii a

semnalului purttor. n cel mai simplu caz unui din nivele ca corespundeprezena purttoarei iar altui nivel lipsa purttoarei. Un dezavantaj al

modulaiei n amplitudine sunt variaiile mari ale puterii radiate.

Fig. 2.11.1 Modularea n amplitudine.

2.11.2 Manipularea prin frecven FSK.Se realizeaz prin variaia discret a frecvenei purttoare la

valori constante de amplitudine


55/89

55

Fig. 2.11.2 Modularea n frecven.

2.11.3 Manipularea n faza PSK.Const n variaie discret a fazei purttoare. n cel mai simplucaz purttoarea poate primi 2 valori: 0 i 180

Fig. 2.11.3 Manipularea n faz.

Pentru crearea eficienei de realizare a benzii de frecven seutilizeaz manipularea n mai multe nivele


56/89

56

a) b)

Fig. 2.11.4 Manipularea in faz cu 4 i 8 nivele

n desenul a) este prezentat manipularea n faz cu 4 niveleunde pe durata unui simbol se transmit 2 bii informaionali ceea permitecreterea eficienei de utilizare a benzii de frecven de 2 ori.

n desenul b)este prezentat manipularea n faze cu 8 nivele. Pe

durata unui simbol se transmite 3 bii . Eficiena de utilizare a benzii defrecven crete de 3 ori. Defazajul ntre valori discrete este 45.Manipularea n faz pe larg se utilizeaz n standardul DVB-S.

Urmtorul tip de modulaie des utilizat n transmitereasemnalelordigitale este manipularea n cuadratur i amplitudine cu maimulte nivele.

Dup cum se tie modularea QASK const n modularea

concomitent n amplitudine cu 2 semnale: Ui i Uq a unei purttoare,unde prin i se are n vedere infaz, q-cuadratur; care sunt n cuadraturSemnalul sumar:

ttuttutu QI 00 sin)(cos)()(

Pentru demodulare se utilizeaz detecia sincron ce const nnmulirea semnalului sau unde are locnlturarea componenelor de nalt frecven. n rezultat se extragsemnalele UIi Ua.

Modulaia n amplitudine i cuadratur deja asigur o cretere aeficienei de utilizare a benzii de 2 ori, deoarece pe aceeai purttoare setransmit 2 semnale UI i Ua. n cazul QASK nivelele fiecreicomponente din cuadratura variaz discret.


57/89

57

a) b)

Fig. 2.11.5 QASK cu 4 nivele

n desenul a)este prezenta QASK cu 4 nivele unde fiecreicomponente din cuadratur i se atribuie 2 nivele. Fiecare dincomponen poate fi prezent sau s lipseasc.

n desenul b)fiecare component poate fi n faza ce corespundenivelului + 0,5 sau n contrafaz ce corespunde nivelului -0,5.

Varianta b)este mai preferabil deoarece asigur un raport maisczut a culorii maxime de putere ctre valoarea medie a puterii.

Dac fiecrei componene din cuadratur de asigurat 4 nivele ce

va corespunde cu 2 bii se va obine QASK 16 cu 16 nivele. Astfel demodulaie ne d un ctig de utilizare a benzii de 4 ori deoarece setransmit concomitent 4 bii. Pe larg sunt utilizat QASK 64, QASK 256.

Fig. 2.11.6 QASK cu 16 nivele


58/89

58

QPSKn cazul modulrii discrete a fazei a fiecrei din componente din

cuadratur vom obine manipularea n faz i cuadratura.Semnalul obinut:

)cos()sin()cos( 00000

tAtt QI 0

A ,0

- amplitudinea i faza rezultant

n momentul de timp cnd faza ambelor componente dincuadratur se schimb n salt la 180 asta provoac apariia modulaiei namplitudine parazit.

Pentru nlturarea acestui efect nedorit se utilizeaz QPSK cudeplasare care const n aceea c faza ambelor componente din

cuadratur nu se schimb concomitent dar consecutiv. n rezultat saltulfazei la 180 se exclude.

Tabel 2.11.1

I 0 0

a 0 0

0 /4 - /4 3/4 -3/4


59/89

59

3 Dispozitive de afiare a imaginii. Monitoare.3.1 PDP (plasma display panel)

Datorit succeselor n domeniul microelectronicii ischemotehnicii digitale au aprut o mulime de tipuri de ecrane la care

principiul de funcionare difer principial. Practic n toate dispozitivelese utilizeaz metoda analogic de dirijare cu luminan n celul, cndntr-un mod continuu are loc o variaie a unui parametru dup legea devariaie a semnalului electronic.

De exemplu:1.n display cu emisie electronic FED. Aici are lor variaia a

intensitii emisiei electronilor.

2.MEMS sistem micro-electro-mecanic. Aici se variaz cunclinarea i forma oglinzilor.3.TFT LCDse variaz cu unghiul de rotaie a cristalelor lichide.

Dar exist dispozitive n care reglarea luminanei nu este posibilntr-un mod continuu, ci ntr-un mod digital (discret). Astfel de sistemeste PDP. La baza construciei PDP stau 2 dou straturi de sticl plasatela o distan micFig. 3.1.1.Volumul ntre aceste 2 sticle este umplut cuun amestec de gaze: Neon, Xenon de o presiune foarte joas.

Fig. 3.1.1 Structura PDP.


60/89

60

unde:1. stratul de sticl din fa (exterior);2. electrodul de descrcare;3. stratul protector;4. luminofor;5. stratul de reflecie;6. electrod de adresare;7. stratul din sticl din spate (inferior);8. fie neagr;

3.1.1 Structura celulei n PDP.

Fig. 3.1.2 Structura celulei PDP

Pe suprafaa inferioar a sticlei sunt situai electrozi verticali iorizontali care formeaz un sistem ortogonal. n punctul de intersecie a2 electroni de descrcare i a electrodului de adresare este realizat cu ocelul (subpixel) care poate fi rou, verde sau albastru. La apariia nsubpixel a unui cmp electric puternic apare o descrcare n gaze. Plasmacare se obine emite o radiaie ultra-violet, care excit luminoforulprovocnd apariia luminii n domeniul vizibil. Radiaia aprut sepropag n toate direciile. O bun parte din aceast radiaie se propagn adncimea panelei i doar o mic parte este ndreptat spre spectator.Pentru utilizarea radiaiei care se propag n interiorul panelei sefolosete un strat de reflexie. Intensitatea de radiaie a celulei depinde detensiunea aplicat pe electrozii de descrcare i este important creglarea poate fi realizat n limite foarte mici. Tensiunea limit dedescrcare a electrozilor este tensiunea limit de meninere a descrcrii,iar tensiunea maxim de prindere este limita de tensiune de mbtrnire

care determin durata de lucru a sistemului. Se deduce c cu variaiatensiunii nu se poate de variat ntr-un domeniu mare intensitatea


61/89

61

luminoas. De aceea n acest scop este utilizat metoda modelriiimpulsurilor n durat i const n variaia raportului dintre durata deconectare i deconectare a celulei.

3.1.2 Modulaia luminaieiFormarea unei imagini de PDP se realizeaz pe fiecare cmp de

tensiune (20ms) se mparte in 8 subcmpuri (SF) de durat diferite

Fig. 3.1.3 Forma semnalului de modulare a luminanei

128:.....:2:1:....:: 821 ttt tdFdsfdsF

td perioada de formare a luminanei pentru un subcmp estediferit i raportul ntre subcmpuri este dat de expresia 1

ta perioada de adresarePe durata timpului de formare a luminanei se aplic a tensiune

de descrcare la toi electrozii de descrcare care au fost adresaipreventiv n perioada de adresare. Ca rezultat, pe durata td se aprind doaracei subpixeli care au fost adresai. De aici deducem ca adresndsubpixelul n deferite subcmpuri putem obine diferite numere destrlucire, n decursul a unui cmp, de la zero (cnd nu se adreseazpixelul n nici un subcmp) pn la 255 (adresnd subpixelul n toate cele8 subcmpuri), adic de obinut 256 de gradaii de luminan. n cazul

panelei color, numrul de culori este egal cu 2563 = 16, 78 milimetri degradaii de culori.

3.1.3 Formarea rastruluiStructura matricial a electrozilor n panel permite dirijarea

concomitent doar a unui rnd (orizontal sau vertical). Pentru adresarea atuturor celulelor din panel s-a realizat urmtoarele: fiecare celul esteconstruit n aa mod c n punctul de intersecie a electrodului de

adresare i a unui de descrcare (electrod de iniiere) se formeaz un


62/89

62

condensator, una din cerinele fr de care este curent de scurgere micFig. 3.1.4. n procesul de adresare are loc o scanare consecutiv a tuturorcelulelor de pe panel i anume ncrcarea condensatoarelor elementaredin celul ar trebui s se aprind n acest subcmp i descrcarea celorcare nu ar trebuie s fie aprinse. Datorit curentului mic de scurgere acondensorului, sarcina lui se menine pe durata ntregului subcmp pnla urmtoarea adresare.

Fig. 3.1.4 Procesul de adresare a celulelor

3.2 LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)

Fig. 3.2.1 Structura unui display-lui LCD


63/89

63

Principiul de funcionare a subpixelului matricei cristal lichide sepoate de descris n felul urmtor. Lumina alb nepolarizat de ladispozitivul de iluminare trece prin polarizatorul de intrare i devineplan polarizat. Prin urmare lumina trece prin stratul substanei cristallichide, unde polaritatea lui se schimb i apoi nimerete la polarizatorulde ieire (analizator). Intensitatea luminii dup ce trece de analizator sedetermin cgradul de schimbare a polarizaieiluminii care la rndul sudepinde de orientarea spaial a moleculelor substanei cristal lichide.Poziia moleculelor depinde de tensiunea cmpului electric care sedetermin de tensiunea pe nveliul celulei. n aa fel modularea fluxuluide lumin se obine schimbnd tensiunea pe nveliul celulei.

Fig. 3.2.2 Dependena transparenei de tensiunea aplicat

Cu prere de ru cristalelor lichide le este caracteristic oinerialitate mare, ceea ce este foarte important nu numai la stingereacelulei dar i la aprinderea ei. Sub aprindere se nelege proprietatea de

transparen a subpixelului. De exemplu n matricea TN cupolarizatoarele ncruciate (Normalle white), sporirea intensitii luminiicorespunde micorrii tensiunii externe a cmpului electric i micriicristalelor lichide sub influena puterii intermoleculare de interaciune.Acest proces constituie 20-40 ms. Corespunztor, pentru primireastrlucirii maxime a subpixelilor liniei, timpul de scanare a ei trebuie sfie foarte mare. Dac matricea este constituit de ex. din 768 linii atuncipentru formarea rastrului este nevoie de 15...30 sec. .


64/89

64

Metod de explorare este neadmisibil pentru primirea strluciriii contrastului a imaginii n matrice ce constituie un numr mare de linii.

Pentru sporirea frecvenei de mprosptare este nevoie, cascanarea liniei (indicarea nivelului de transparen a fiecrui dinsubpixel) s aib loc ct mai repede posibil, dar concomitent ca tensiuneade pe suprafeele fiecrei celule s rmn la nivelul dat ct mai multposibil, aceasta s-a efectuat la matricele active.

Fig. 3.2.3 Principiul de lucru al pixelilor LCDCelulele matricei active posed o memorie ndelungat, adic

timpul necesar de meninere a tensiunii cmpului electric dat n timpulde scanare a liniei. Fiecare celul a matricei are electrodul su propriucondensatori tranzistorpe pelicula subire (TFT-Thin Film Transistor).Contactul sursa a tranzistorului este conectat cu magistrala de datevertical, contactul poarta - cu magistrala orizontal de alegere a liniei.


65/89

65

Fig. 3.2.4 Baleiajul imaginii n matricea activ

Explorarea imaginii se efectueaz n felul urmtor (Fig. 3.2.4).La aplicarea tensiunii pozitive la electrodul orizontal a liniei cu numrulN, tranzistoarele tuturor celulelor se deschid. Concomitent la

magistralele de date verticale se aplic un potenial corespunztorfiecrei celule a liniei respective. Prin tranzistoarele deschise seefectueaz remprosptarea condensatoarelor cu sarcin i capacitilorcelulelor. Datorit conductibilitii nalte a magistralelor verticale dedate acest proces constituie doar 10...20s. n aa fel timpul de scanare aliniei este foarte mic, i corespunztor, frecvena de mprosptare aimaginii (frecvena cadrelor) poate fi nalt (60...85 Hz la 768...1080 de

linii ). La finisarea de rencrcare a capacitii pe electrodul orizontal seaplic potenialul nul i toate tranzistoarele liniei se nchid. Electroziiproprii a celulelor se deconecteaz de la magistrala de date, dar datoritprezenei condensatoarelor tensiunea cmpului n celule se menine laacelai nivel pe parcursul ntregului ciclu de explorare pn laurmtoarea scanare. Corespunztor procesul de reorientare a moleculelorcristalului lichid are loc nu numai n timpul de scanare a liniei dar idup ea. n aa fel cu toate c timpul de scanare a liniei es te foarte mic,

moleculele cristalului lichid dovedesc s se ntoarc sub unghiul dat icelula primete valoare dat de strlucire.


66/89

66

Descrierea procesului de explorare de mai sus poate fi schematici simplificat reprezentat n felul urmtor(Fig. 3.2.5).

Fig. 3.2.5 Descrierea procesului de explorare

IST impulsul de sincronizare a tactuluiISL impulsul de sincronizare a liniei

ISC impulsul de sincronizare a cadruluiSemnalul video vine n form digital la schema integrat

specializat-scaler, unde se modific n corespundere cu permisiuneafizic a matricei (K linie, L elemente n linie). De la ieireascalerului semnalul video de N bii (de obicei 8 bii) a liniei K vine laregistrul de deplasare de N bii care este comandat de sincroimpulsurilede tact (). Frecvena de urmare a sincroimpulsurilor de tact este

egal cu frecvena de urmare a elementelor imaginii.La apariia fiecrui impuls consecutivitatea digital n registru sedeplaseaz n stnga. Cnd cantitatea impulsurilor venite este egal cupermisiunea orizontal a matricei, datele digitale de strlucire a pixelilorse afl la ieirea corespunztoare registrului de deplasare. n acestmoment dup frontul din fa a sincroimpulsurilor liniei se efectueaznscrierea codurilor de n bii n registrele de pstrare de N bii, dar stareacontorului de adrese se mrete cu o unitate i la magistrala de alegere a

liniei K se aplic tensiunea pozitiv. Datele de la registrele de pstrare setransform n semnale analogice care vin prin tranzistoarele deschise la


67/89

67

celulele liniei K, n registrul de deplasare se strng datele liniilorurmtoare. La finisarea procesului de strngere a datelor n registru dedeplasare se nscriu n bistabilulD, dar contorul adreselor se anuleazde sincroimpulsul cadru n unitate. Se ncepe procesul de ncrcare acapacitii celulelor a primii linii i strngerea datelor liniei a doua.

n aa fel elementele de baz a schemei de explorare ndeplineteurmtoarele funcii. Contorul de adrese transform consecutivitateaimpulsurilor n coduri unitare (de poziionare). Registrul de deplasaredup sens reprezint transformator a codului consecutiv digital nparalel. Dar registrele de pstrare ndeplinesc dou funcii alegere ipstrarea, memoriznd semnalul la ieirea registrului de deplasareanumai n acele momente de timp cnd acolo s-a strns datele pentru o

linie ntreag.


68/89

68

4 . Sistemul de televiziune prin cablu (STC)4.1 Structura STCSTC poate fi difereniat dup dimensiuni i funciile ndeplinite.

Principiul de lucru a STC const n aceea c semnalul n acest sistem se

transmite dintr-un punct care se numete staie de baz spre mai multepuncte care se mai numesc puncte-abonat. (principiul: punct spre maimulte puncte).

Staia de baz este un complex de utilaje care include:antenele direcionale acordate pe un canalantene de caneleamplificatoare de canaleconvertoare de frecvenmodulatoareemitoaresumatoareScopul staiei de baz este: formarea unui radio-canal nchis pentru

transmiterea semnalului de TV. Staia de baz poate funciona servind cao surs primar a semnalului de TV.

Arhitectura STC include urmtoarele nivele:1. Nivelul de transport2. Nivelul de magistral3. Nivelul de distribuie1. Nivelul de transport furnizarea semnalului spre

segmentele de distribuie. (linii optice)

2. Nivelul de magistral distribuia semnalului n interiorulsegmentului. (linii mixte coaxiale i optice)3. Nivelul de distribuie reea de distribuie local care

deservete abonaii. (linii coaxiale)Scopul de baz a celor 2 nivele de sus transmiterea semnalului la

distane mari de o calitate nalt.n dependen de dimensiunea STC sunt difereniate urmtoarele

staii de baz:1. Staia de baz local


69/89

69

2. Staia de baz nodal3. Staia de baz central1. Nivelul de transport este nivelul de baz n reea, cerina

impus pentru acest nivel este calitatea nalt de transmitere n reea,capacitatea nalt a canalului, de aceea acest nivel se realizeaz pe bazaliniilor optice. Reeaua de transport conecteaz emitorul central opticsituat la staia de baz central cu cteva receptoare optice situate lastaiile nodale.

2. Nivelul de magistral reea de magistral este parteacomponent a tactului lineicntre ieirea nodal i punctul de conectareal reei coaxial de distribuie. Acest nivel poate fi construit att pe liniile

optice ct i pe cablurile coaxiale din seria 565 destinate specialconstruciei magistralei. n ultimul caz se mai folosesc i amplificatoarede magistral conectate n cascad unul dup altul. Exist i o variantcombinat de sistem.

3. Nivelul de distribuieeste un nivel local al reelei de abonatcare sunt conectate la reele de magistral print-un ramificator demagistral. Reeaua de distribuie se construiete pe cablul coaxial de tipRG6 i RG11. Pe acest segment se folosesc dispozitive de distribuieamplificatoare i ramificarea de abonat. Ramificatorul de abonat esterealizat din cablu coaxial RG6 i reprezint cel mai mic nivel dedistribuie care se termin cu o priz de abonat. Reeaualocal este ceamai critic parte din tractul liniar, deaceea c se afl la o distan ceamai ndeprtat de la staia central de baz. Reeaua local este cea maivulnerabil la zgomot de frecven joas din reeaua de distribuie.Segmentul de reea de la staia nodal pn la priza de abonat se numete

,,ultima mil,,.Toate cele 3 nivele sunt prezente obligatoriu doar n sistemul STC-4. n sistemul STC-3 (Fig. 4.1.3) poate s lipseasc nivelul de sus (detransport). n sistemul STC-2 (Fig. 4.1.2) sunt prezente 2 nivele de jos,magistral i distribuie. n sistemul STC-1 (Fig. 4.1.1) este prezent doarnivelul de distribuie, reea local i de abonat.


70/89

70

4.1.1 STC-1 (pn la 1000 abonai)

Fig. 4.1.1 Schema bloc a STC-1

unde: SBLstaia de baz local;

Ddivizor; amplificatoare din reea local;Hramificator de abonat;NDnivel de distribuie;

priz de abonat.


71/89

71

4.1.2 STC-2 (pn la 10000 abonai)

Fig. 4.1.2 Schema bloc STC-2

unde: emitor optic;

RDreea digital;NMnivel de magistral;AMamplificatoare de magistral;RMramificator de magistral;

receptor optic.Din primele 2 figuri se observ c n cazul STC-1 i STC-2

lipsete nivelul de transport.


72/89

72

4.1.3 STC-3 (pn la 100000 abonai)

Fig. 4.1.3 Schema bloc a STC-3.

Fig. 4.1.4 Topologii de reea.

Implementarea reelei n cadrul unui nivel poate fi realizat dupdiferire topologii fizice. Reeaua de transport este realizat sub form de

stea i inel.


73/89

73

Mai des este utilizat configuraia de inel, cnd staia central debaz este conectat cu toate staiile de baz nodale prin intermediul uneilinii de transport nchis ntr-un inel.

Semnalul n aceast structur de inel se transmite de la o staie laalta dup principiul etafetei.

Structura reelei stea este construit dup principiul radial.Structura arbore este pe larg utilizat la nivelul magistralei i nivel

local.Reeaua de magistral poate fi construit dup cele 3 configuraii,

dar n cazul utilizrii liniilor optice se construiete dup configuraiainelului. Nivelul inferior din reea, de obicei se construiete dupconfiguraia arbore.

4.2 IP televiziune.IP-TV reprezint o parte component a unui pachet de servicii

numite tripl play (telefonie, internet TV).Staia de baz IP-TV realizeaz tehnologii adiacente a TV digital

prin cablu i transmisiuni de date sup form de pachet.

Elementele IP tv

1. Receptare satelit cu utilizarea formatului MPEG-2 SPTS i MPTS;2. Receptarea de semnal necompresat (att digital ct i analogic);3. Interfee de conectare cu reeaua IP i ATM ce utilizeaz transportul

terestru (video, IP sau ATM);4. Severele de biling i management (de eviden a abonailor i

gestionarea cu reea)

5.

Servere video ON DEMANDE formarea serviciului video la cerere.6. Receptare similare cu receptrile utilizatorilor ( STB set to box)utilizate pentru monitorizarea coninutului transmis.

7. Comutatoare optice.8. Staie de baz IP-TV n componena reelei de transport.DSLAMS


74/89

74

Fig. 4.2.1 Staia de baz a IP-TV n componena reelei de transport.

Fig. 4.2.2 Partea magistral a sistemului IPTV i nivelul de acces


75/89

75

Staia de baz IPTVFuncia de baz este formarea coninutului video i transmiterea

fluxului de ieire n formatul video over IP ( video dup protocolul IP)

Cerinele fa de stadiul de bazO staie de baz contemporan trebuie s asigure o compatibilitate

larg a diferitor surse de coninutul video:1. Canale de TV recepionate de la satelit recepionate n formatul

DVB-S obinute prin interfa DVB ASI; n regim de SPTS(single program transport stream sau regimul MPTS ( multiprogram transport stream);

2. Video coninut necompensat analogic sau digital de laechipamentul de studiou n formatul SDI sau formatul video,video composit, DVI i HDMI.

3. Programele digitale ce utilizeaz interfaa DVB ASI, semnalelede la receptoare DVB T i semnale analogice.

4. Coninutul video transmis n formatele IP-TV prin reele detransport n formatul MPEG , OVER IP-

DVB-ASIinterfaa serie asincron pentru transmisiuni video-digitale

Termenii utilizai la descrierea procesului de lucru a staiei de bazIP-TV:

1. IP ncapsularefuncia de baz a staiei ce include pacheteleMPEG de transport n compoziia cadrului a protocolului PDU itransmiterea de mai departe a acestor date n reele detelecomunicaie

2. Transraitingmodificarea (micorarea) a vitezii fluxului de date.3. Transcodintproces de modificare a formatului de compresii deexemplu din MPEG2 se schimb formatul MPEG4

4. Incondingcompresia a semnalului vidio necompresat cu scopulobinerii la ieirea lui a unui flux de transport n formatulMPEG2 sau 4 sau VC1

5. Decodingdecodarea i restabilirea informaiei iniialenecompresate.


76/89

76

6. Reincodingse utilizeaz n sisteme TV digitale pentrurestabilirea informaiei necompresate, dup, se realizeaz iar ocodare cu scopul modificrii mai mari a vitezei fluxului

7. Scremblingeste criptarea informaiei cu scopul excluderiiaccesului nesancionat

8. Descremblingprocedura invers9. PSI redaction- redactare a tabelelor de informaie specific.

4.2.1 Ce este IP incapsulaieEste cel mai importantproces realizat de staia IP-TV. Pentru

transmiterea pachetelor de transport MPEG prin reelele tradiionale detransmitere a datelor prin pachete.

Staia IP-TVunete o multitudine de pachete de lungimea188B i formeaz din ele un cadru PDU.

Fig. 4.2.3 Structura pachetului de transport a standardului MPEG

Fig. 4.2.4 Incapsularea pachetului MPEG n reele Gigabit Ethernet


77/89

77

1. Transport packetun pachet de transport n standardulMPEG-2;

2. MAC Header3. IP Header4. UDP Header5. RTP Header

Protocolul RTP determin i compeseaz pachetele pierdute.Asigur protecia coninutuluitransmis i identificarea informaiei .Protocolul RTP funcioneaz deasupra UDP care e plasat n stopuldeasupra protocolului IP.

4.3 Sistemul de control a accesului abonailorProviderii de TV au 2 probleme importante accesul

nesancionat i colectarea plii de abonat. Din cauza poziiei financiaredeplorabile a providerilor, aceste probleme sunt rezolvate organizat.Personalul special periodic inspecteaz casele i i deconecteaz peutilizatorii nesancionai. Cu colectarea plii de abonat situaia e maigrav. n cele mai dese cazuri cu aceasta se ocup anumite persoane.

4.3.1 Sisteme fr adresare cu filtre negative i pozitiveNu este neaprat necesar codarea tuturor canalelor n reeaua

cablu. Uneori operatorului i este destul s limiteze accesul la oparte dincanale sau la un canal anumit. Cu aceast problem, de minune sedescurc sistemele de codare fr adresare, construite n baza filtrelor derejecie. O astfel de sistem nu poate fi considerat n totalmente osistem de codare, deoarece semnalul nu se codeaz. Pentru limitareaaccesului sunt utilizate dou tehnologii:

4.3.2 Cu filtre negativen ramificatorul abonatului se introduce un filtru de rejecie, ce

nltur din spectrul semnalului d

Televiziune Curs

Documents

Transcript of Televiziune Curs