ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : ΚΑNΤΑΡΤΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΦΛΩΡΟΣ ΑΓΓΕΛΟΣ Ιούνιος 2010

2 1

3 ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΤΑΞΕΩΝ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΕΥΚΡΙΝΕΙΑΣ 2

4 3

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...6 Κεφάλαιο 2 ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ Γενικά Έγχρωμοι Τηλεοπτικοί Δέκτες και Μόνιτορς Ο Βασικός Τηλεοπτικός Δέκτης Φώραση Οπτικού Σήματος Διαχωρισμός του Οπτικού Σήματος και Συγχρονιστικών Παλμών Διαφόριση και Ολοκλήρωση των Παλμών Συγχρονισμού Συγχρονισμός της Οριζόντιας και Κατακόρυφης Σάρωσης Το Σήμα Φωτεινότητας Τα Σήματα Χρωμοδιαφοράς Η Εικόνα Έλεγχου με Λωρίδες Χρωμάτων Το Σήμα Φωτεινότητας (Υ) που αντιστοιχεί στην Εικόνα Ελέγχου με Χρωματιστές Λωρίδες Η Αρχή Λειτουργίας της Φωτογραφικής Λυχνίας στην Έγχρωμη Τηλεόραση Ζώνη Συχνοτήτων Χρωμοστοιχείων Ο Καθοδικός Σωλήνας Τρίνιτρον (Trinitron) Υγροί Κρύσταλλοι Η Έγχρωμη Οθόνη LCD Το Χρωματοφόρο στο Σύστημα PAL Εκλογή της Φέρουσας Χρώματος To Σύστημα PAL Simple PAL PAL D To Πλήρες Κύκλωμα του Αποκωδικοποιητή PAL Το Σύστημα SECAM Κεφάλαιο 3 ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ Ψηφιοποίηση Σημάτων Ψηφιακή Εκπομπή του Σήματος Βίντεο

6 3.3 Τα στάδια της Ψηφιοποίησης του Σήματος Βίντεο Δειγματοληψία Κβαντοποίηση των Τιμών Δειγματοληψίας Κωδικοποίηση Πρότυπο 4 fsc PAL Συμπίεση Τηλεοπτικού Σήματος Συνοπτική Αναφορά στην Συμπίεση και την Αποσυμπίεση που Βασίζεται στον Μετασχηματισμό DCT Το πρότυπο Συμπίεσης MPEG Βασική Αρχή Λειτουργίας στο σύστημα MPEG Η Χρήση των Macroblocks Τα Στάδια Συμπίεσης του Σήματος Βίντεο Προφίλ και Επίπεδα Ποιότητας Εικόνας στο Πρότυπο MPEG Ρυθμός Δεδομένων με το σύστημα MPEG Κωδικοποιητής MPEG Κωδικοποίηση Καναλιού για Δορυφορική/Καλωδιακή Μετάδοση Ο Ψηφιακός Τηλεοπτικός Δέκτης MPEG Τα Ευρωπαϊκά Συστήματα Ψηφιακής Τηλεόρασης Κωδικοποίηση Καναλιού Προσαρμογή και Κατανομή Ενέργειας Κωδικοποίηση Κρυπτογράφηση Προσαρμογή του Δυαδικού Κώδικα σε Κώδικα Εκπομπής και Ψηφιακής Διαμόρφωσης του φέροντος Σήματος Ψηφιακές Διαμορφώσεις Το Πρότυπο MPEG Βασικά Χαρακτηριστικά Εφαρμογές Κωδικοποίηση βίντεο στο πρότυπο MPEG Κεφάλαιο 4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 0 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η Ελληνική τηλεόραση κάνει την εμφάνιση της το 1951 όπου με τον νόμο 1663 προβλέπεται η ίδρυση και λειτουργία ραδιοτηλεοπτικών σταθμών των Ενόπλων Δυνάμεων διάταξη η οποία καταργείται 15 χρόνια αργότερα ενώ παράλληλα προβλέπεται και η λειτουργία της Υπηρεσίας Ενημέρωσης Ενόπλων Δυνάμεων (ΥΕΝΕΔ) που θα είχε την αρμοδιότητα για την εγκατάσταση και λειτουργία ραδιοτηλεοπτικών σταθμών. Στις αρχές της δεκαετίας του '60 ξεκινά η πειραματική μετάδοση τηλεοπτικών εκπομπών στη Θεσσαλονίκη. Ο πρώτος πειραματικός σταθμός Ελληνικής τηλεόρασης λειτούργησε το 1961 στη Θεσσαλονίκη από τη ΔΕΗ στα πλαίσια της Διεθνούς Έκθεσης Θεσσαλονίκης. Η επίσημη όμως έναρξη της Ελληνικής κρατικής τηλεόρασης έ γινε στις 23 Φεβρουαρίου Το 1969 γίνεται η διεθνής απευθείας σύνδεση με το κύκλωμα της Eurovision για τη μετάδοση της προσεδάφισης και του περιπάτου του πληρώματος του Απόλλο 12 στη Σελήνη. Το 1970 το Εθνικό Ίδρυμα Ραδιοτηλεόρασης μετεξελίσσεται σε Εθνικό Ίδρυμα Ραδιοφωνίας και Τηλεόρασης (Ε.Ι.Ρ.Τ). Το 1975, με τη μεταπολίτευση, το Ε.Ι.Ρ.Τ μετατρέπεται σε Ελληνική Ραδιοφωνία Τηλεόραση (Ε.Ρ.Τ) με σκοπό την «ενημέρωση, την επιμόρφωση και την ψυχαγωγία του Ελληνικού λαού». Η έγχρωμη μετάδοση στην Ελληνική τηλεόραση με το σύστημα Γαλλικής προέλευσης Secam εισέρχεται το Μέχρι τότε η τηλεόραση πέρασε από πολλά στάδια. Το πρώτο και το κυριότερο ήταν η βασική ανακάλυψη της λειτουργίας της. Οι πρώτες προσπάθειες, αναφέρει το Κέντρο Διάδοσης Επιστημών & Μουσείο Τεχνολογίας έγιναν με εικόνα τηλεόρασης 30 γραμμών τη δεκαετία του Η απελευθέρωση και ανάπτυξη της τηλεόρασης στην Ελλάδα άργησε πολλές δεκαετίας. Το 1987 η ΕΡΤ αναδιαρθρώνεται εν' όψει της εισαγωγής των ιδιωτικών σταθμών. Προς το τέλος του 1989 εμφανίζονται στις τηλεοπτικές συχνότητες τα δύο πρώτα ιδιωτικά κανάλια, το Mega Channel και ο Antenna TV, γεγονός που σηματοδοτεί την ουσιαστική αναδιάρθρωση του επικοινωνιακού πεδίου της χώρας. Με την πάροδο λίγων μηνών το ένα τηλεοπτικό κανάλι μετά το άλλο εμφανίζονται σε ολόκληρη την Ελληνική επικράτεια, εκπέμποντας είτε πανελλαδικά είτε τοπικά. Το 1994 εμφανίζεται το πρώτο συνδρομητικό κανάλι, το Filmnet, που προσέφερε εμπορικές ταινίες και ζωντανούς αγώνες ποδοσφαίρου. Το 1997 η ΕΡΤ 2 μετεξελίσσεται σε ΝΕΤ με ενημερωτικό κυρίως προφίλ και η ΕΤ1 σε ψυχαγωγικό κανάλι ενώ πλέον από κρατική αποκαλείται δημόσια τηλεόραση. Το 1999 παρέχεται επίσημη άδεια λειτουργίας ψηφιακής δορυφορικής τηλεόρασης στο Nova αλλά η σύμβαση με το Ελληνικό δημόσιο και την Multichoice Hellas υπογράφεται στην εκπνοή του έτους. Η ραγδαία εξέλιξη της ηλεκτρονικής με την χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και μικροεπεξεργαστών είχε ως αποτέλεσμα να αλλάξει ο τρόπος λειτουργίας της τηλεόρασης. Η σύγχρονη τηλεόραση έχει αποκτήσει ένα νέο χαρακτήρα και εξελίσ 6

8 σεται σε κυρίαρχο μέσο επικοινωνίας. Μέχρι πριν λίγους μήνες γνωρίζαμε μόνο για την αναλογική τεχνολογία μετάδοσης σήματος με την οποία και εκπέμπανε και εκπέμπουν οι τηλεοπτικοί σταθμοί στη χώρα μας. Τώρα υπάρχει η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση που κάνει χρήση του πρότυπου DVB T όπως και η υπόλοιπη Ευρώπη. Η Επίγεια Ψηφιακή Τηλεόραση (DVB T) αποτελεί την νέα τεχνολογία μετάδοσης σήματος που πρόκειται να αντικαταστήσει την παραδοσιακή αναλογική που ξέραμε μέχρι σήμερα. Είδη έχουμε από της 24 Σεπτεμβρίου 2009 την πρώτη εκπομπή ψηφιακού σήματος στον Κορινθιακό κόλπο, επίσης στις 14 Ιανουαρίου 2010, ξεκίνησε η εκπομπή ψηφιακού σήματος στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, από τα κέντρα εκπομπής Χορτιάτη και λόφος Φιλίππειου και μέσα στο πρώτο εξάμηνο του 2010, αναμένεται να ξεκινήσει η εκπομπή ψηφιακού σήματος στην Αθήνα, από τα κέντρα εκπομπής Υμηττού και Αίγινας, στην Λάρισα και στην Πάτρα. Η περίοδος στην οποία βρισκόμαστε ονομάζεται «ψηφιακή μετάβαση». Έτσι ονομάζεται το μεσοδιάστημα στο οποίο θα υπάρξει παράλληλη λήψη αναλογικού και ψηφιακού σήματος ούτως ώστε να προσαρμοστούμε όλοι στη νέα ψηφιακή εποχή. Είναι μια περίοδος στην οποία θα έχουμε τη δυνατότητα, να συγκρίνουμε την διαφορά που υπάρχει μεταξύ αναλογικού και ψηφιακού σήματος, η ο ποία είναι πραγματικά εντυπωσιακή. Όπως γίνεται κατανοητό η ψηφιακή τεχνολογία όπου έχει κατακλύσει κάθε τομέα της βιομηχανίας αρκετά χρόνια τώρα, εισήλθε πλέον δυναμικά και στον χώρο της τηλεοπτικής τεχνικής έπειτα από 45 ολόκληρα χρόνια όπου τα συστήματα έγχρωμης τηλεόρασης PAL, SECAM και NTSC είχαν παραμείνει σε αναλογική μορφή, έτσι τώρα μας παρέχεται η δυνατότητα να απολαύσουμε πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα και οφέλη της ψηφιακής τηλεόρασης έναντι της αναλογικής που γνωρίζαμε έως σήμερα. Η ψηφιακή εποχή στην τηλεόραση είναι πλέον πραγματικότητα και η επέκταση της γίνεται με γρήγορους ρυθμούς, έτσι ώστε, να επιτευχθεί η κάλυψη σήματος εκατό τοις εκατό σε ολόκληρη τη χώρα. Η διαδικασία αυτή θα πρέπει να ολοκληρωθεί έως το τέλος του 2012 όπως προβλέπει οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης όπου και προτρέπει τα μέλη της για την διακοπή προβολής των αναλογικών προγραμμάτων. 7

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 0 ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Η τηλεόραση είναι ένα σύστημα τηλεπικοινωνίας που χρησιμεύει στη μετάδοση και λήψη κινούμενων εικόνων και ήχου εξ αποστάσεως. Αποτελεί το κυριότερο και δημοφιλέστερο Μέσο Μαζικής Επικοινωνίας και η χρήση της είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη σε όλο τον Κόσμο. Ο όρος καλύπτει ολόκληρο το φάσμα των τεχνικών και δραστηριοτήτων που αφορούν τα τηλεοπτικά προγράμματα όπως και τη μετάδοση τους. Συνήθως, λέγοντας "τηλεόραση" εννοούμε τη συσκευή, δηλαδή τον δέκτη, ο οποίος λαμβάνει το τηλεοπτικό σήμα που εκπέμπουν οι τηλεοπτικοί σταθμοί σε συγκεκριμένες συχνότητες ή αλλιώς κανάλια με την οθόνη που απεικονίζει το αποτέλεσμα της εκπομπής (μετατροπή του σήματος σε εικόνα/ήχο). Η λέξη προέρχεται από το αρχαίο ελληνικό πρόθεμα "τηλε " (="μακριά") και την λέξη "όραση". Ο τηλεοπτικός δέκτης λαμβάνει το τηλεοπτικό σήμα είτε ασύρματα είτε ενσύρματα. Η ασύρματη λήψη γίνεται με δύο τρόπους: Ο ένας τρόπος είναι η λήψη με κεραία στραμμένη σε κάποιο επίγειο σταθμό εκπομπής (που βρίσκεται στην κορυφή κάποιου βουνού). Ο δεύτερος τρόπος είναι η λήψη από δορυφόρο μέσω δορυφορικής κεραίας (πιάτο) και ειδικού δέκτη. Στην ενσύρματη λήψη έχουμε την καλωδιακή τηλεόραση. 2.2 ΕΓΧΡΩΜΟΙ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΟΙ ΔΕΚΤΕΣ ΚΑΙ ΜΟΝΙΤΟΡΣ Οι τηλεοπτικοί δέκτες και τα μόνιτορ εικόνας λειτουργούν ως μετατροπείς ενός τηλεοπτικού σήματος σε ορατή εικόνα, αλλά διαφέρουν στο σκοπό για τον οποίο είναι κατασκευασμένα. Ο τηλεοπτικός δέκτης έχει σχεδιαστεί ως αυτόνομη μονάδα η οποία αναδεικνύει την εικόνα μαζί με το εκπεμπόμενο κανάλι. Ο οικιακής χρήσης τηλεοπτικός δέκτης πρέπει να αποτελείται από ένα σύστημα οθόνης (καθοδικός σωλήνας), από τα σχετικά ηλεκτρονικά κυκλώματα τα οποία χρειάζονται για να παράγουν την εικόνα, τα κυκλώματα τα οποία χρειάζονται για να επιλεχθεί το εκπεμπόμενο σήμα και τέλος από τα κυκλώματα αποκωδικοποίησης τόσο του σήματος βίντεο όσο και του ήχου που υπάρχουν στο εκπεμπόμενο σήμα. Επίσης υπάρχουν στο δέκτη κυκλώματα ενίσχυσης και μεγάφωνα, τα οποία απαιτούνται για να αναπαράγουν μονοφωνικά ή στερεοφωνικά τα ηχητικά σήματα που συνοδεύουν την εικόνα. Το μόνιτορ είναι γενικά μια συσκευή ενός εξοπλισμού που έχει σχεδιαστεί για να καλύπτει τις επαγγελματικές ανάγκες που έχουν σχέση με την παραγωγή και την εκπομπή τηλεοπτικού υλικού. Συνήθως σε μια τέτοια εφαρμογή το υλικό παίρνει τη μορφή ενός ξεχωριστού σήματος βίντεο, και ενός ηχητικού σήματος. Ο σκοπός ενός μόνιτορ είναι να μετατρέπει το σήμα βίντεο σε εικόνα, ώστε η τεχνική και η αισθητική ποιότητα να είναι η αναμενόμενη. 8

10 Η μετατροπή του ακουστικού σήματος σε ήχο με αποδεκτή ποιότητα είναι δυνατή μόνο αν χρησιμοποιήσουμε υψηλής ποιότητας ενισχυτές και μεγάφωνα. Τα τελευταία είναι συχνά ογκώδη και για την καλύτερη αναπαραγωγή του ήχου τοποθετούνται σε συγκεκριμένη θέση κοντά στον ακροατή. Για τους παραπάνω λόγους τα μόνιτορ διαφέρουν από τους οικιακούς δέκτες στο ότι δεν έχουν κυκλώματα λήψης και αποδιαμόρφωσης ήχου και εικόνας αφού λειτουργούν με βάση το σήμα βίντεο. Έτσι δεν έχουν τη δυνατότητα αναπαραγωγής ηχητικών σημάτων αφού στις περισσότερες επαγγελματικές εφαρμογές η επεξεργασία του ήχου γίνεται ξεχωριστά. Το μόνιτορ συχνά περιέχει ένα μετατροπέα για περισσότερες από μια μορφές έγχρωμου σήματος. Αυτό γίνεται γιατί τα σήματα βίντεο μπορεί να εκπέμπονται σε σύστημα PAL, SECAM ή NTSC. Επίσης μερικές φορές χρειάζονται τα σήματα να εμφανίζονται αποκωδικοποιημένα ή σε αρχική συνθετική μορφή. Έτσι τα μόνιτορ συχνά δέχονται σήματα βίντεο σε μορφή ξεχωριστών R, G και B σημάτων και πρόσφατα με την μορφή Y, Cr και Cb σημάτων. Οι σχεδιαστικές πιέσεις, οι οποίες έδρασαν στην εξέλιξη του τηλεοπτικού δέκτη, είχαν ως σκοπό τη μείωση της τιμής του και τη βελτίωση του μεγέθους της εικόνας με την ταυτόχρονη μείωση του όγκου του. Η ποιότητα της εικόνας και η αναπαραγωγή του ήχου έρχονται σε δεύτερη προτεραιότητα ως προς τη σχεδίαση και την εμπορικότητα τους με μόνη εξαίρεση τα μοντέλα τα οποία πωλούνται για την υψηλής ποιότητας αναπαραγωγή. Τελευταία, βάσει αυτού του πλαισίου σημαντικό ρόλο στην εμπορικότητα ενός δέκτη παίζουν οι ευκολίες και οι δυνατότητες που παρέχονται, όπως τηλεχειρισμός, teletext, εικόνα μέσα σε εικόνα, εμφάνιση στην οθόνη του αριθμού των καναλιών κ.ά.. Αυτές οι δυνατότητες συχνά προσθέτουν το κάποιο μικρό επιπλέον κόστος στον κατασκευαστή, εξαιτίας της μοντέρνας μικροηλεκτρονικής, αλλά θέτουν το προϊόν σε κάποια ανταγωνιστική κατηγορία τιμής. Οι σχεδιαστικές τάσεις ενός μόνιτορ διαφέρουν από αυτές ενός οικιακού δέκτη. Το μόνιτορ είναι βασικά ένας υψηλής ποιότητας μετατροπέας και πωλείται στην επαγγελματική αγορά σε υψηλή τιμή όπως τα μεγάλης ακρίβειας ηλεκτρονικά προϊόντα. Ο σχεδιασμός του μόνιτορ αποσκοπεί στην υψηλής ποιότητας εικόνα σε συνδυασμό με λειτουργικά χαρακτηριστικά ειδικά για επαγγελματικές ανάγκες. Στο τελευταίο εμπεριέχεται και η ικανότητα επιλογής PAL ή ΡΑL S αποκωδικοποίησης (ώστε να κάνει τα χρωματικής φάσης λάθη λιγότερο ορατά), δυνατότητα για γρήγορη και ακριβή ρύθμιση της κλίμακας του γκρι, όπως ο έλεγχος της σμίκρυνσης της εικόνας ώστε να εμφανίζεται στα 2/3 του κανονικού μεγέθους της. Το τελευταίο χρησιμοποιείται ώστε να επιτρέπει την εξέταση των χρωμάτων της εικόνας και των ορατών τμημάτων των περιόδων αμαύρωσης. Τα μόνιτορς μοιράζονται την ίδια τεχνολογία με τους οικιακούς δέκτες. Στις χαμηλές βαθμίδες χρησιμοποιούν παρόμοια κυκλώματα και τα ίδια εξαρτήματα, όπως τον καθοδικό σωλήνα και τα κυκλώματα σάρωσης. Διαφέρουν από τους οικιακούς δέκτες στην ποιότητα συναρμολόγησης και την υψηλότερη ποιότητα σχεδίασης των κυκλωμάτων τους. Επίσης οι δυνατότητες οι οποίες δίνονται, όπως τα ρυθμιστικά και τις διεπιφάνειες του συστήματος εισόδου, ταιριάζουν περισσότερο στις ανάγκες τις επαγγελματικής χρήσης. Σε καλύτερης ποιότητας μόνιτορς είναι συνηθισμένο να χρησιμοποιούνται ειδικοί καθοδικοί σωλήνες, οι οποίοι, παρόλο που λειτουργούν με τηλεοπτικούς δέκτες, είναι κατασκευασμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγουν υψηλής ευκρίνειας εικόνες. Αυτό γενικά 9

11 γίνεται, μικραίνοντας το μέγεθος και το κενό των οπών πάνω στη μάσκα σκιάς σε σχέση με τη φωσφορική επικάλυψη της πρόσοψης του σωλήνα. Παράλληλα μ' αυτό, τα ηλεκτρονικά πυροβόλα σ' ένα τέτοιο σωλήνα έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν περισσότερο λεπτά σχεδιασμένες ηλεκτρονικές δέσμες. Τα μόνιτορς υψηλής ευκρίνειας που χρησιμοποιούν τέτοιους σωλήνες έχουν αντίστοιχης σχεδίασης και κατασκευής ηλεκτρονικά κυκλώματα ώστε να αξιοποιούν τον καθοδικό σωλήνα. Έτσι δεν είναι παράξενο το γεγονός ότι τα υψηλής ποιότητας μόνιτορς εικόνας αποτελούν κομμάτια ακριβού εξοπλισμού. Το σχήμα 1.1 απεικονίζει το διάγραμμα βαθμίδων των διαφόρων υποσυστημάτων τα οποία συγκροτούν ένα τηλεοπτικό δέκτη ή ένα μόνιτορ. Όλα τα υποσυστήματα, τα οποία φαίνονται, μπορεί να υπάρχουν σε μια τηλεόραση παρόλο που μερικά απ' αυτά δεν είναι απαραίτητα για τη λειτουργία της συσκευής όπως: teletext decoder, baseband audio video inputs. Τα αντικείμενα κάτω από τη διπλή διακεκομμένη γραμμή στο σχήμα 1.1 είναι αυτά τα οποία συγκροτούν τα υποσυστήματα ενός τηλεοπτικού μόνιτορ. Έτσι το μόνιτορ δεν περιέχει τα tuners ήχου και εικόνας καθώς και τον ενισχυτή ήχου και τα μεγάφωνα. Όταν εμφανιστεί η ανάγκη σ' επαγγελματικό χώρο απλής μετατροπής εκπεμπόμενου σήματος σε ήχο και εικόνα, τότε στην πράξη χρησιμοποιείται ένας απλός τηλεοπτικός δέκτης. Τέτοιοι επαγγελματικοί δέκτες περιέχουν μόνο το κύκλωμα επιλογής του εκπεμπόμενου σήματος και αποδιαμόρφωσης του σήματος ήχου και βίντεο, τα οποία μεταφέρονται στην έξοδο. Οι ε παγγελματικοί δέκτες χωρίζονται σ' αυτούς που έχουν ως σκοπό να χρησιμοποιηθούν ως υψηλής ποιότητας δέκτες αποδιαμορφωτές και σ' αυτούς που έχουν ως σκοπό τις μετρήσεις ακριβείας στα εκπεμπόμενα σήματα. Σχήμα 1.1 Διάγραμμα βαθμίδων των υποσυστημάτων που συνιστούν ένα έγχρωμο τηλεοπτικό δέκτη ή ένα μόνιτορ. 10

12 Τελευταίες τάσεις στους οικιακούς δέκτες τείνουν να περιλάβουν χαρακτηριστικά τα οποία παλαιότερα υπήρχαν μόνο στα μόνιτορς. Με την εμφάνιση νέων οπτικοακουστικών πηγών, εκτός των εκπεμπόμενων σημάτων όπως βίντεο, κάμερα, οικιακός υπολογιστής, η μορφή του τηλεοπτικού δέκτη έπρεπε να προσαρμοστεί στις νέες χρήσεις. Τελευταία οι οικιακοί δέκτες εξοπλίζονται με δυνατότητες εισόδων σήματος τέτοιου τύπου που συναντώνται στα μόνιτορς. Οι συνδέσεις μεταξύ των οικιακών βίντεο συσκευών γίνονται εύκολα με τις ευρέως διαδεδομένες μεθόδους σύνδεσης. Η κυριότερη από αυτές είναι η σύνδεση scart, που ονομάστηκε έτσι ύστερα από την πρόταση χρησιμοποίησης της από τη γαλλική επιτροπή. Αναφέρεται συχνά και ως Peritel System και βασίζεται σ' ένα βύσμα με 21 pins το οποίο μπορεί να μεταφέρει σύνθετο βίντεο σήμα(pal, SECAM, NTSC), βίντεο σήμα (R,G,B), στερεοφωνικό ήχο καθώς και σήματα που μεταφέρουν δεδομένα μεταξύ συσκευών. 2.3 Ο ΒΑΣΙΚΟΣ ΤΗΛΕΟΠΤΙΚΟΣ ΔΕΚΤΗΣ Το επάνω μέρος του σχήματος 1.1 μαζί με το σχήμα παρουσιάζουν σε μορφή διαγράμματος βαθμίδων το κύκλωμα το οποίο απαιτείται για τη λήψη και αποδιαμόρφωση ενός εκπεμπόμενου τηλεοπτικού σήματος. Το σχήμα αντιστοιχεί στο υποσύστημα που ονομάζεται συντονιζόμενος δέκτης του σχήματος 1.1, και μαζί βρίσκουν εφαρμογή σε οικιακούς τηλεοπτικούς δέκτες και τους περισσότερους επαγγελματικούς δέκτες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την αποδιαμόρφωση και τη μέτρηση των εκπεμπόμενων σημάτων. Ο επιλογέας καναλιών (tuner) είναι ένα κύκλωμα το οποίο επιλέγει και ενισχύει το επιθυμητό οπτικοακουστικό σήμα πριν μετατραπεί σε σήμα ενδιάμεσης συχνότητας I.F. Μέσα στο tuner τα σήματα ενισχύονται και περνούν μέσα από ένα φίλτρο απόρριψης ειδώλου με εύρος διέλευσης περίπου 20 MHz, πριν γίνει η μίξη του με το σήμα του τοπικού ταλαντωτή. Κάποια μικρή ενίσχυση πριν από το μίκτη χρησιμοποιείται ώστε να είναι δυνατή η βελτίωση της σηματοθορυβικής σχέσης στο δέκτη. Σχήμα Συντονιζόμενος δέκτης. 11

13 Το σήμα του τοπικού ταλαντωτή, το οποίο αναμιγνύεται με τα επιθυμητά σήματα, για να μετατραπεί σε σήμα ενδιάμεσης συχνότητας, ρυθμίζεται σε μια σταθερή συχνότητα υψηλότερη των επιθυμητών σημάτων. Μέσα από το φίλτρο απόρριψης του ειδώλου περνάει ένα στενό εύρος συχνοτήτων, που περιλαμβάνουν το επιθυμητό κανάλι και τα άκρα των γειτονικών καναλιών. Η λειτουργία του είναι να απορρίπτει σήματα ειδώλου, που έχουν συχνότητα: f ειδ = f τ.τ + f I.F όπου f τ.τ. : συχνότητα του τοπικού ταλαντωτή f I.F. : ενδιάμεση συχνότητα ήχου και εικόνας, 33,4 MHz και 38,9 MHz Σχήμα Η κατανομή συχνοτήτων ενός τηλεοπτικού καναλιού πριν και μετά την είσοδο του στο tuner. Αυτό που δεν απεικονίζεται στο σχήμα είναι το γεγονός ότι οι περισσότεροι τηλεοπτικοί δέκτες είναι ικανοί να δουλεύουν σε αρκετές μπάντες συχνοτήτων, ώστε να λαμβάνουν τα διάφορα προγράμματα που εκπέμπουν στις VHF και UHF περιοχές 12

14 του φάσματος. Σε μερικές χώρες μόνο οι UHF συχνότητες χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων αλλά σε μερικές περιπτώσεις καλωδιακά συστήματα εκπέμπουν σήματα χρησιμοποιώντας κανάλια στα VHF. Η είσοδος operator θα επιλέξει σύμφωνα με το επιλεγόμενο κανάλι όχι μόνο τις συχνότητες του φίλτρου απόρριψης ειδώλου και του τοπικού ταλαντωτή αλλά και την μπάντα συχνοτήτων στην οποία το tuner θα λειτουργήσει. Έτσι με αυτόν τον τρόπο ο χρήστης με την πίεση ενός κουμπιού αναγκάζει το tuner να επιλέξει και την μπάντα συχνοτήτων αλλά και το ζητούμενο σήμα σ' αυτήν την μπάντα. Η δομή ενός καναλιού και η κατανομή των συχνοτήτων που το αποτελούν σύμφωνα με το σύστημα εκπομπής Β απεικονίζεται στο σχήμα (α). Επειδή δε ο τοπικός ταλαντωτής εργάζεται σε συχνότητα μεγαλύτερη από αυτή της υψηλότερης συχνότητας του σήματος εκπομπής, το φάσμα συχνοτήτων που αποτελεί το σήμα ενδιάμεσης συχνότητας έχει αντιστραφεί σε σχέση μ' αυτό του σήματος εκπομπής και αποτελεί στην ουσία το καθρέφτισμα του, όπως απεικονίζεται στο σχήμα (β). Οι συχνότητες που φαίνονται σ' αυτό το διάγραμμα είναι οι καθιερωμένες που συναντώνται σε όλους τους οικιακούς δέκτες, αλλά και σε πολλούς επαγγελματικούς. Οι ενδιάμεσες συχνότητες IF άλλων συστημάτων είναι πανομοιότυπες μ' αυτήν του συστήματος Β. Το φίλτρο διέλευσης στην έξοδο του μίκτη επιτρέπει τη διέλευση ενός φάσματος συχνοτήτων στο οποίο περιέχεται η πληροφορία του σήματος βίντεο και η πληροφορία του ήχου. Η πληροφορία του σήματος εικόνας βρίσκεται στο διαμορφωμένο κατά πλάτος σήμα μέσης συχνότητας εικόνας 38,9 MHz. Η πληροφορία του σήματος ήχου βρίσκεται στο διαμορφωμένο κατά συχνότητα σήμα μέσης συχνότητας ήχου 33,4 MHz. Η πληροφορία για το χρώμα βρίσκεται γύρω από τη συχνότητα 34,47 MHz, η οποία απέχει 4,43 MHz κάτω από τους 38,9 MHz (για το σύστημα PAL.). Ο ενισχυτής ενισχύει το σήμα μέσης συχνότητας ήχου και εικόνας όπως φαίνεται στο σχήμα (γ). Μετά το φωρατή, το φάσμα του σήματος εικόνας και ήχου κατανέμεται όπως στο σχήμα (δ). Οι περισσότεροι δέκτες επίσης περιέχουν δύο κλειστούς βρόχους ελέγχου, ώστε το σήμα να αναπαραχθεί με μεγάλη πιστότητα. Ο ένας είναι ο βρόγχος αυτόματης απολαβής (A.G.C). Ο σκοπός του A.G.C, είναι να κρατηθεί το σήμα βίντεο σ' ένα σταθερό πλάτος, ανεξάρτητα από τις μεταβολές της ισχύος του σήματος στην κεραία. Η αυτόματη διόρθωση συχνότητας (Α.F.C.) λύνει από τη μια το πρόβλημα του μη ακριβούς συντονισμού της συχνότητας από το χειριστή και από την άλλη το πρόβλημα της μικρής ολίσθησης της συχνότητας του τοπικού ταλαντωτή, που συμβαίνει με το πέρασμα του χρόνου ή τις μεταβολές της θερμοκρασίας. Η υποφέρουσα του ήχου (υπενδιάμεση συχνότητα ήχου των 5,5 MHz) μέσω του φίλτρου οδηγείται στον αποδιαμορφωτή F.M του σήματος ήχου, η έξοδος του οποίου οδηγεί τα κυκλώματα ενίσχυσης ακουστικών συχνοτήτων. Το αποδιαμορφωμένο σήμα βίντεο (compositive video) οδηγείται μέσω του τμήματος επιλογής προς τον αποκωδικοποιητή χρώματος PAL, SECAM, NTSC ή τον αποκωδικοποιητή ΤΕLΕΤΕΧΤ και προς τον διαχωριστή παλμών συγχρονισμού. Η έξοδος του αποκωδικοποιητή χρώματος είναι τα τρία βασικά χρώματα R, G, B, τα οποία μέσω του κυκλώματος επιλογής εσωτερικών ή εξωτερικών σημάτων (R, G, Β) οδηγούνται στους χρωματικούς ενισχυτές, προκειμένου αυτοί να οδηγήσουν τις τρεις καθόδους του καθοδικού σωλήνα. 13

15 Από την έξοδο της διαχωρίστριας βαθμίδας λαμβάνονται οι συγχρονιστικοί παλμοί. Αυτοί ξεχωρίζονται μεταξύ τους και οι μεν οριζόντιοι παλμοί οδηγούνται στην αλυσίδα των κυκλωμάτων οριζόντιας απόκλισης, οι δε κατακόρυφοι στα κυκλώματα κατακόρυφης απόκλισης με σκοπό να συγχρονίσουν τα αντίστοιχα κυκλώματα βάσης χρόνου (ταλαντωτές). Αυτά δίδουν τα αναγκαία ρεύματα στα πηνία απόκλισης της καθοδικής λυχνίας και πραγματοποιούν τη βασική απαίτηση της ταυτόχρονης κίνησης των ηλεκτρονικών δεσμών κάμερας πομπού και λυχνίας του δέκτη. Από τον ενισχυτή γραμμών (οριζοντίου) μέσω του μετασχηματιστή υπερυψηλής τάσης και ανορθωτή εφαρμόζεται η Υ.Υ.Τ στην άνοδο της καθοδικής λυχνίας! 2.4 ΦΩΡΑΣΗ ΟΠΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Το σήματα ήχου και εικόνας, αφού ενισχυθούν από τον ενισχυτή IF, εφαρμόζονται στην είσοδο του φωρατή εικόνας. Στο τμήμα αυτό αναδεικνύεται το τηλεοπτικό σήμα, δηλαδή η περιβάλλουσα του διαμορφωμένου κατά πλάτος σήματος, που περιέχει την εικόνα και τους διάφορους παλμούς που τη συνοδεύουν. Ο φωρατής του σήματος εικόνας στην TV λειτουργεί παρόμοια με το φωρατή των ραδιοφωνικών δεκτών. Αλλάζει όμως η σταθερά χρόνου του κυκλώματος επιλογής στην έξοδο του γιατί πρέπει να διαχωρίσει πολύ υψηλότερες συχνότητες. Επειδή η μεγαλύτερη συχνότητα του οπτικού σήματος 5,5 MHz δεν απέχει πολύ από την ενδιάμεση συχνότητα εικόνας (38,9 MHz) από ότι απέχει η ενδιάμεση συχνότητα ενός ραδιοφωνικού δέκτη (455 MHz) από την υψηλότερη ακουστική συχνότητα, δυσκολεύεται ο διαχωρισμός τους με τη χρήση ενός φίλτρου RC. Ο διαχωρισμός των συχνοτήτων στην έξοδο του φωρατή γίνεται καλύτερα με χρήση φίλτρου τύπου Π διέλευσης χαμηλών συχνοτήτων. Ο φωρατής εικόνας εκτός από τη φώραση εκτελεί και μίξη. Εδώ συμβάλλουν το φέρον εικόνας 38,9 MHz και το φέρον κύμα ήχου των 33,4 MHz και αναδεικνύεται η διαφορά τους 5,5 MHz. Αυτή η ταλάντωση των 5,5 MHz διατηρεί τη διαμόρφωση συχνότητας που είχε το αρχικό φέρον ήχου και τη διαμόρφωση πλάτους που είχε το αρχικό φέρον εικόνας. Αυτή επιλέγεται από κατάλληλο συντονισμένο κύκλωμα και οδηγείται στον ενισχυτή υποενδιάμεσης συχνότητας ήχου 5.5 MHz. Σχήμα Πρακτικό κύκλωμα οπτικού φωρατή. 14

16 Μια ιδανική δίοδος θα πρέπει να έχει μηδενική αντίσταση ορθής φοράς και απεριόριστη αντίθετης φοράς. Επίσης θα πρέπει να έχει μηδενική τιμή χωρητικότητας μεταξύ ανόδου καθόδου και γραμμική απόκριση τάσης/ρεύματος. Το γεγονός όμως ότι οποιαδήποτε δίοδος περιέχει μια σχετική αντίσταση ορθής φοράς, οδηγεί στη μείωση του σήματος εξόδου εξαιτίας δηλαδή της εσωτερικής αυτής αντίστασης της διόδου. Επίσης η παρουσία της χωρητικότητας, όσο μικρή και αν είναι, επηρεάζει την αγωγιμότητα της διόδου, ειδικά στις υψηλές συχνότητες, οπότε το σήμα δεν είναι καθαρό και απαλλαγμένο από τις θετικές ή τις αρνητικές ημιπεριόδους (ανάλογα με την πολικότητα της διόδου) που θα πρέπει να απορριφθούν. Το σχήμα δείχνει ένα τυπικό κύκλωμα φώρασης. Το σήμα ενδιάμεσης συχνότητας εφαρμόζεται στην άνοδο της διόδου με επαγωγική σύζευξη. Ας δούμε όμως τι μέτρα λαμβάνονται για τη βελτίωση της διόδου ως φωράτριας. Τα αποπνικτικά L30, L24, L35σε συνεργασία με τους πυκνωτές C53, C54 φιλτράρουν την ενδιάμεση συχνότητα με τις αρμονικές της ενώ ταυτόχρονα δρουν και σαν ανυψωτικά πηνία για την περιοχή υψηλών συχνοτήτων. Οι τιμές των C53, C54 είναι κρίσιμες γιατί ο λόγος μεταξύ ενδιάμεσης συχνότητας και των υψηλότερων οπτικών συχνοτήτων είναι σχετικά μικρός, 38,9/ 5,5 = 7/1. Αυτό σημαίνει ότι τα φίλτρα απόρριψης ενδιάμεσης συχνότητας θα πρέπει να δρουν μέχρι τη συχνότητα των 5,5 MHz. Από τη συχνότητα των 5.5 MHz και κάτω θα πρέπει η χωρητική αντίδραση των πυκνωτών C53, C54 να αυξηθεί απότομα. Το συντονισμένο κύκλωμα L18, C52 απαγορεύει τη διέλευση του φέροντος ήχου του γειτονικού καναλιού. Είναι συντονισμένο στους 40,4 MHz. Το δεύτερο συντονισμένο κύκλωμα L21,C55 εμποδίζει την υποενδιάμεση συχνότητα ήχου 5,5 MHz να διέλθει διαμέσου των οπτικών ενισχυτών που ακολουθούν. Το σήμα αυτό λαμβάνεται δια επαγωγικής σύζευξης μεταξύ των L21, L22 και οδηγείται στον ενισχυτή 5,5 MHz του τμήματος ήχου. Η πτώση τάσης στη δίοδο κατά την ορθή φορά μπορεί να επιφέρει μη γραμμική λειτουργία σε χαμηλής στάθμης σήματα, τα οποία, για συστήματα με διαμόρφωση αρνητικής πολικότητας, όπως το "Β", αντιστοιχούν στο λευκό και τα κορεσμένα χρώματα τα οποία αντιστοιχούν στο κίτρινο και το κυανό (γαλανό). Σχήμα Διάγραμμα βαθμίδων σύγχρονου φωρατή. Για να περιοριστούν οι πιθανότητες μη γραμμικής λειτουργίας της διόδου, πρέπει να λειτουργεί ο αποδιαμορφωτής σε σχετικά υψηλές στάθμες σήματος IF. Οι απώλειες που συνυπάρχουν με τη χρήση της φώρασης περιβάλλουσας, δημιουργούν με 15

17 ρικά μικρά προβλήματα κορεσμού στα πολύ κορεσμένα χρώματα και μικρή υποβάθμιση που γίνεται αντιληπτή κατά τη ροή κειμένου TELETEXT. Αυτές οι απώλειες μπορούν να μειωθούν, αν ξεχωρίσουμε το φορέα εικόνας και τον εφαρμόσουμε ξανά με μεγαλύτερο πλάτος στο στάδιο της αποδιαμόρφωσης. Αυτός ο τρόπος αποδιαμόρφωσης του σήματος βίντεο λέγεται σύγχρονη φώραση. 2.5 ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΟΠΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΤΙΚΩΝ ΠΑΛΜΩΝ Η εργασία διαχωρισμού στηρίζεται στο γεγονός της διαφοράς πλάτους των συγχρονιστικών παλμών και του καθ' αυτό σήματος εικόνας. Το κύκλωμα της διαχωριστικής βαθμίδας απεικονίζεται στο σχήμα Η συνδεσμολογία του είναι τέτοια που το τρανζίστορ άγει μόνο με τους παλμούς συγχρονισμού. Η πολικότητα του σήματος βίντεο, που εφαρμόζεται στο διαχωριστή, καθορίζει αν το τρανζίστορ πρέπει να είναι pnp ή npn. Με σήμα θετικής πολικότητας πρέπει να χρησιμοποιηθούν τρανζίστορ pnp. Με απουσία σήματος στην είσοδο το τρανζίστορ δεν άγει. Με εφαρμογή σήματος με τη σημειούμενη πολικότητα το τρανζίστορ ανοίγει και ο πυκνωτής C b, φορτίζεται γρήγορα με τη σημειούμενη πολικότητα μέσω της μικρής αντίστασης εκπομπού βάσης του τρανζίστορ. Στο διάστημα μεταξύ δύο παλμών συγχρονισμού γραμμών ο πυκνωτής C b δεν προλαβαίνει να εκφορτιστεί ουσιαστικά μέσα από τη μεγάλη αντίσταση διαρροής R b και ο πυκνωτής διατηρεί μια τάση φόρτισης, μεταθέτοντας το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ σε περιοχή θετικών δυναμικών της βάσης. Η τάξη λειτουργίας επιλέγεται έτσι ώστε το τρανζίστορ να εξασφαλίζει αμφίπλευρη ψαλίδιση του τηλεοπτικού σήματος. Με αποκοπή του ρεύματος του συλλέκτη οι παλμοί συγχρονισμού απαλλάσσονται από το περιεχόμενο της εικόνας, ενώ όταν το τρανζίστορ φτάσει στον κόρο οι κορυφές των παλμών ψαλιδίζονται. Σχήμα Κύκλωμα διαχωρίστριας βαθμίδας. Τα Ca και Ra αποτελούν στοιχεία ενός φίλτρου για την κατάπνιξη των παρενοχλήσεων. Όταν στην είσοδο του διαχωριστή εμφανιστεί ένας παλμικός θόρυβος με με 16

18 γάλο πλάτος ο πυκνωτής του φίλτρου, που είναι πολύ μικρότερος από τον πυκνωτή C b, φορτίζεται γρήγορα από το ρεύμα βάσης. Η τάση φόρτισης του πυκνωτή Ca μετατοπίζει γρήγορα το σημείο λειτουργίας προς το δυναμικό αποκοπής και έτσι ο θόρυβος δεν εμφανίζεται σχεδόν καθόλου στο κύκλωμα του συλλέκτη. Ύστερα από την εξαφάνιση του θορύβου, ο πυκνωτής Ca εκφορτίζεται γρήγορα μέσα από την Ra. Με τη γρήγορη φορτοεκφόρτιση του πυκνωτή Ca διατηρείται σταθερή η τάση φόρτισης του πυκνωτή Cb και έτσι αυτή η θετική τάση που είναι και τάση πόλωσης του τρανζίστορ μετατοπίζει δεξιά το σημείο λειτουργίας πάνω στη χαρακτηριστική Ic/Vbe του τρανζίστορ. Έτσι δημιουργείται μετά από λίγο μια κατάσταση δυναμικής ισορροπίας κατά την οποία οι κορυφές των παλμών συγχρονισμού τοποθετούνται στα όρια εμφάνισης του ρεύματος βάσης και οι παλμοί αμαύρωσης με το σήμα εικόνας, πέρα από την γραμμή αποκοπής του ρεύματος του συλλέκτη. Έτσι στο κύκλωμα του συλλέκτη εμφανίζονται θετικοί παλμοί ρεύματος. 2.6 ΔΙΑΦΟΡΙΣΗ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΥ Στην έξοδο της διαχωρίστριας των παλμών συγχρονισμού έχουμε ένα μίγμα παλμών συγχρονισμού γραμμών και πλαισίων. Αυτό το μίγμα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ούτε για το συγχρονισμό της γεννήτριας σάρωσης πλαισίων, ούτε για το συγχρονισμό της γεννήτριας σάρωσης γραμμών. Για να επιτευχθεί ο συγχρονισμός αυτών των γεννητριών είναι απαραίτητος ο διαχωρισμός των παλμών συγχρονισμού γραμμών από τους παλμούς συγχρονισμού πλαισίων. Σχήμα Κύκλωμα διαφόρισης. Έτσι οι παλμοί συγχρονισμού γραμμών θα διοχετεύονται και θα συγχρονίζουν τη γεννήτρια σάρωσης γραμμών, ενώ οι παλμοί συγχρονισμού πλαισίων θα διοχετεύονται και θα συγχρονίζουν τη γεννήτρια σάρωσης πλαισίων. Οι παλμοί συγχρονισμού γραμμών διαχωρίζονται από το μίγμα των παλμών συγχρονισμού με τη βοήθεια του κυκλώματος που απεικονίζεται στο σχήμα Η σταθερά χρόνου αυτού του κυκλώματος είναι R*C<Τ, όπου το Τ η διάρκεια του παλμού συγχρονισμού γραμμών. Γι' αυτό στο χρονικό διάστημα, κατά το οποίο από το κύκλωμα περνάει ο παλμός συγχρονισμού γραμμών, ο πυκνωτής C προλαβαίνει να φορτιστεί μέχρι τη μέγιστη τάση του παλμού και η τάση στην αντίστασηr (στην έξοδο) μειώνεται μέχρι το μηδέν. Ό ταν από το κύκλωμα περνά το πίσω μέτωπο του παλμού συγχρονισμού γραμμών στην έξοδο δημιουργείται μια αιχμή τάσης αντίθετης πολικότητας, η οποία δεν παί 17

19 ζει κανένα ρόλο στο συγχρονισμό. Η διάρκεια του παλμού συγχρονισμού πλαισίων είναι περίπου 2,5 Tz. Περνώντας από το κύκλωμα διαφόρισης αυτοί οι παλμοί παύουν να υπάρχουν όπως αυτό φαίνεται στο σχήμα (β). Σχήμα Μορφές παλμών συγχρονισμού στο κύκλωμα διαφόρισης και ολοκλήρωσης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα κατά τη διάρκεια του παλμού συγχρονισμού πλαισίων, λόγω έλλειψης παλμών συγχρονισμού γραμμών, να μην συγχρονίζεται η γεννήτρια σάρωσης γραμμών. Έτσι στο επόμενο πλαίσιο οι πρώτοι παλμοί συγχρονισμού γραμμών δεν θα μπορέσουν να συγχρονίσουν αμέσως τη γεννήτρια σάρωσης γραμμών και οι πρώτες γραμμές του πλαισίου θα είναι παραμορφωμένες (μετατοπισμένες προς τα δεξιά ή αριστερά). Για ν' αποφευχθεί η έλλειψη συγχρονισμού της γεννήτριας σάρωσης γραμμών, κατά τη διάρκεια του παλμού συγχρονισμού πλαισίων δημιουργούνται στον τελευταίο εσοχές, όπως απεικονίζεται στο σχήμα (γ). Κατά τη διέλευση του οπίσθιου μετώπου αυτών των εσοχών από το κύκλωμα διαφόρισης, στην έξοδο του δημιουργούνται θετικοί παλμοί που διαδέχονται ο ένας τον άλλο με συχνότητα ίση με εκείνη των γραμμών Fz (σχήμα (δ)). (Οι αρνητικοί παλμοί δεν παίζουν κανένα ρόλο.) Για το διαχωρισμό των παλμών συγχρονισμού πλαισίων από το μίγμα των παλμών συγχρονισμού, χρησιμοποιείται το κύκλωμα ολοκλήρωσης που φαίνεται στο σχήμα Σχήμα Κύκλωμα ολοκλήρωσης. 18

20 Η σταθερά χρόνου αυτού του κυκλώματος είναι R*C = Tz. Έτσι στο χρονικό διάστημα του παλμού συγχρονισμού πλαισίων 2,5 Tz, ο πυκνωτής Ο προλαβαίνει να φορτιστεί με τη μέγιστη τάση του παλμού. Ως αποτέλεσμα αυτού του γεγονότος στην έξοδο του κυκλώματος η μορφή του παλμού θα αποτελείται από εκθετικές καμπύλες, όπως φαίνεται στο σχήμα Επειδή η σταθερά χρόνου είναι R*C και πολύ μεγαλύτερη της διάρκειας των παλμών συγχρονισμού γραμμών οι παλμοί συγχρονισμού γραμμών, που είναι σχετικά πολύ μικρής διάρκειας, φορτίζουν τον πυκνωτή C πολύ λίγο και κατ' αυτόν τον τρόπο δεν έχουν ουσιαστική επίδραση στην έξοδο του κυκλώματος. Το ίδιο συμβαίνει με τις μικρής διάρκειας εσοχές. Η μορφή των παλμών στην έξοδο του κυκλώματος ολοκλήρωσης φαίνεται στο σχήμα ε. Το μπροστινό μέτωπο του παλμού συγχρονισμού πλαισίων συγχρονίζει τη γεννήτρια σάρωσης πλαισίων τη χρονική στιγμή t k. Ο ρόλος των εξισωτικών παλμών, που βρίσκονται πριν από τους παλμούς κατακόρυφου (προεξισωτικοί) όπως και αυτών που βρίσκονται μετά (μετεξισωτικοί), είναι να εκφορτίσουν τον πυκνωτή ολοκλήρωσης πριν έλθουν οι κύριοι παλμοί συγχρονισμού γραμμών. Στο σχήμα (α) οι παλμοί που < ακολουθούν τους μετεξισωτικούς έχουν τη συχνότητα των παλμών συγχρονισμού γραμμών και διαρκούν όλο το υπόλοιπο διάστημα για να συμπληρωθεί η διάρκεια του παλμού κατακόρυφου. Σχήμα Μορφές της τάσεως στην έξοδο του ολοκληρωτή από την εφαρμογή των παλμών συγχρονισμού του πρώτου και δεύτερου πεδίου. 19

21 Όσον αφορά τους προεξισωτικούς παλμούς, αυτοί χρησιμεύουν για να επιτυγχάνεται η διέγερση του κατακόρυφου ταλαντωτή την ίδια χρονική στιγμή και για τα δύο πεδία της εικόνας. Πράγματι, επειδή τα δύο πεδία τελειώνουν σε διαφορετικούς χρόνους, όπως φάνηκε στο σχήμα, όπου η τελευταία γραμμή του πρώτου πεδίου διαρκεί το μισό χρόνο από αυτόν του δεύτερου πεδίου, εάν δεν υπήρχαν προεξισωτικοί παλμοί, στην περίπτωση του πρώτου πεδίου λόγω της μικρής απόστασης μεταξύ του τελευταίου οριζόντιου παλμού και του κατακόρυφου παλμού συγχρονισμού ο πυκνωτής του κυκλώματος ολοκλήρωσης δεν προλαβαίνει να εκφορτιστεί εντελώς. Έτσι ο ολοκληρωμένος παλμός αρχίζει όχι από μηδενική τάση, αλλά από κάποια άλλη μεγαλύτερη, με αποτέλεσμα για το πεδίο αυτό ο σκανδαλισμός του ταλαντωτή κατακόρυφου να γίνεται γρηγορότερα. Η ύπαρξη, επομένως, των εξισωτικών παλμών συντελεί ώστε το φορτίο του πυκνωτή και στα δύο πεδία να μηδενίζεται πριν αρχίσει ο κύριος κατακόρυφος συγχρονιστικός παλμός. Η ανυπαρξία εξισωτικών παλμών θα είχε ως αποτέλεσμα τη μη κανονική αλληλοδιαδοχή των πεδίων και μετά από μερικά πεδία γραμμές των περιττών πεδίων να συμπίπτουν με γραμμές των άρτιων με μειωμένη σαφήνεια εικόνας. 2.7 ΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗΣ ΣΑΡΩΣΗΣ Η οριζόντια και η κατακόρυφη σάρωση του ράστερ στην οθόνη μιας τηλεόρασης ελέγχεται από δύο ανεξάρτητους ταλαντωτές. Ένα στο ρυθμό της κατακόρυφης σάρωσης (50 ή 60 Hz) και ένα στο ρυθμό οριζόντιας σάρωσης των ή των Hz, (για τα συστήματα 625 και 525 γραμμών αντίστοιχα). Ο σκοπός των σημάτων συγχρονισμού είναι να ελέγχεται η φάση των ταλαντώσεων, έτσι ώστε η επιστροφή της δέσμης να συμπίπτει με τις περιόδους αμαύρωσης του σήματος τόσο για την ο ριζόντια όσο και για την κατακόρυφη σάρωση. Ο απλούστερος τρόπος για το σκοπό αυτό είναι ο άμεσος συγχρονισμός. Σύμφωνα μ' αυτόν, ο ταλαντωτής σάρωσης λειτουργεί σε συχνότητα λίγο μικρότερη από την τυπική συχνότητα σάρωσης. Ο εισερχόμενος παλμός συγχρονισμού τροφοδοτεί τον ταλαντωτή με τέτοιο τρόπο ώστε να ξεκινά πρόωρα ένα νέο κύκλο ταλάντωσης, που αρχίζει από τον παλμό επιστροφής (σχήμα 2.7.1). Σχήμα Συγχρονισμός της γεννήτριας σάρωσης από τους παλμούς συγχρονισμού. Σε παλαιότερους δέκτες τηλεόρασης, ο άμεσος συγχρονισμός ήλεγχε και τους ορι 20

22 ζόντιους και τους κατακόρυφους ταλαντωτές σάρωσης. Επειδή η μέθοδος αυτή ήταν απόλυτα ικανοποιητική για το συγχρονισμό κατακόρυφης σάρωσης, πέρασαν αρκετά χρόνια μέχρι να αντικατασταθεί από άλλη εξαιτίας της οριζόντιας σάρωσης. Το πρόβλημα ήταν ότι ο θόρυβος προκαλούσε ολίσθηση φάσης στο χρονισμό των διαχωρισμένων παλμών συγχρονισμού. Ακόμη και για λόγους σήματος προς θόρυβο που απέδιδαν ικανοποιητική εικόνα, η χρήση του άμεσου οριζόντιου συγχρονισμού προκαλούσε αποσυντονισμό στην κατακόρυφη λεπτομέρεια, που ήταν αντιληπτή στο θεατή. Στο σχήμα απεικονίζεται αυτή η υποβάθμιση της εικόνας. Η ίδια ολίσθηση φάσης στο χρονισμό μπορεί να επηρεάσει και τον κάθετο συγχρονισμό, αλλά το αποτέλεσμα δεν είναι αντιληπτό, επειδή η συχνότητα των πεδίων είναι πολλές φορές μικρότερη. Για το λόγο αυτό, ο συγχρονισμός οριζόντιας σάρωσης στις ασπρόμαυρες και τις έγχρωμες τηλεοράσεις εφαρμόζει εδώ και καιρό τον ονομαζόμενο συγχρονισμό με παλμούς επιστροφής (Flywheel). Θα μπορούσαμε να πούμε ότι πρόκειται για μια αρχική μορφή του PLL που βρήκε ευρεία εφαρμογή. Ο ταλαντωτής οριζόντιας σάρωσης κλειδώνεται κατά φάση σύμφωνα με τον εισερχόμενο συρμό παλμών οριζοντίου συγχρονισμού, με τέτοιο τρόπο ώστε η επιστροφή της δέσμης να πραγματοποιείται ταυτόχρονα με την εμφάνιση των αντίστοιχων παλμών στο δέκτη (Σχήμα 2.7.2). Σχήμα Ένα τυπικό παράδειγμα δέκτη. Το σημαντικό χαρακτηριστικό του κυκλώματος Flywheel είναι ότι η τάση για τον έλεγχο της φάσης στην έξοδο του φίλτρου χαμηλών συχνοτήτων στο PLL, είναι αποτέλεσμα της εύρεσης της μέσης τιμής από μετρήσεις φάσης ενός μεγάλου αριθμού παλμών οριζόντιου συγχρονισμού. Σε κανονική λειτουργία, με σήματα ίδια ακριβώς με τα εκπεμπόμενα, το Φ.Χ.Σ. του PLL, θα είναι ένα κύκλωμα RC με σχετικά μεγάλη σταθερά χρόνου αρκετών δεκάδων ms. Αυτή παρέχει τη δυνατότητα για μακρόχρονη διατήρηση της μέσης τιμής, ώστε παραμένει σταθερή εικόνα στην εμφάνιση θορύβου και παρεμβολών. 21

23 Σχήμα Βαθμίδες για το συγχρονισμό του ταλαντωτή οριζοντίου. Η μεγάλη σταθερά χρόνου είναι μειονέκτημα όταν το σήμα προέρχεται από μια συσκευή βίντεο. Από τις συσκευές αυτές παράγεται σήμα που είναι απαλλαγμένο από θόρυβο αλλά έχει απότομες μεταβολές χρονισμού, οι οποίες οφείλονται στη μηχανική σάρωση της ταινίας και στην ανταλλαγή μεταξύ των κεφαλών βίντεο στο τέλος κάθε πεδίου. Εάν στο PLL συγχρονισμού η σταθερά χρόνου είναι μεγάλη, το αποτέλεσμα θα είναι εικόνα με οριζόντια ολίσθηση φάσης και αγκυλωτές κάθετες γραμμές στην κορυφή της οθόνης. Για να μπορέσει το κύκλωμα οριζόντιου συγχρονισμού να ακολουθήσει τις μεταβολές χρονισμού ενός σήματος από συσκευή βίντεο, οι περισσότερες τηλεοράσεις που προορίζονται για οικιακή χρήση περιλαμβάνουν κάποιο μηχανισμό για να εξασφαλίζεται η κατάλληλη σταθερά χρόνου. Μπορεί να υπάρχει ειδικό πρόγραμμα (συνήθως το πρόγραμμα 0) για να δέχεται σήματα από μια συσκευή βίντεο. Στο πρόγραμμα αυτό ο δέκτης μπορεί να συγχρονιστεί ακριβώς στο σήμα της συσκευής βίντεο, παρέχοντας την κατάλληλη σταθερά χρόνου, μια άλλη λύση είναι να μπορούν τα κυκλώματα συγχρονισμού να αναγνωρίζουν το σήμα που προέρχεται από τη συσκευή βίντεο και αυτόματα να επιλέγουν την κατάλληλη σταθερά χρόνου. Τα κυκλώματα συγχρονισμού οριζόντιας σάρωσης μπορεί να είναι ιδιαίτερα πολύπλοκα όταν υλοποιούνται με ολοκληρωμένα κυκλώματα. Παράλληλα με τα κυκλώματα, που περιγράφηκαν πιο πάνω, περιλαμβάνουν βαθμίδες διαχωρισμού πολλαπλής φάσης για να επιτευχθεί γρήγορος συγχρονισμός στις αλλαγές του καναλιού που επιλέγεται. Για τις στιγμές αυτές υπάρχουν ειδικά κυκλώματα για να καταπνίγουν τα σήματα θορύβου που τυχόν παρεμβάλλονται. Αυτές οι δύο λειτουργίες γίνονται ταυτόχρονα αποκλειστικά και μόνο σε απλό κύκλωμα PLL. Η χρήση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων δίνει τη δυνατότητα και για επιπρόσθετες διατάξεις που βελτιώνουν το άμεσο σύστημα συγχρονισμού, που συνήθως χρησιμοποιείται για την κατακόρυφη σάρωση Ένας τρόπος είναι η παραγωγή του 22

24 κατακόρυφου συγχρονισμού από την έξοδο του οριζόντιου ταλαντωτή. Αν αυτός λειτουργεί σε συχνότητα διπλάσια από εκείνη του συγχρονισμού γραμμών, ο χρονισμός των δύο σαρώσεων μπορεί να παραχθεί όπως φαίνεται στο σχήμα 2.7.4, διαιρώντας τη βασική συχνότητα διά του δύο (για την οριζόντια σάρωση) και δια 625 ή 525 για την κατακόρυφη. Στο κύκλωμα βάσης χρόνου αυτού του τύπου τα σήματα οριζόντιας σάρωσης λαμβάνονται από το κλειδωμένο κατά φάση ταλαντωτή με διαιρέτες που παίρνουν μια αρχική τιμή κατά την πρώτη εμφάνιση των παλμών συγχρονισμού. Η κατακόρυφη σάρωση δηλαδή συγχρονίζεται από εκείνο το σημείο και πέρα. Ο κατακόρυφος συγχρονισμός επιτυγχάνεται με επανεκκίνηση (reset) του διαιρέτη αν η κατακόρυφη έξοδος δεν συμπίπτει με τους κατακόρυφους παλμούς. Κάποια κυκλώματα μπορούν να αναγνωρίσουν αν το σήμα είναι 625 ή 525 γραμμών και να ρυθμίσουν ανάλογα τον διαιρέτη. Εάν ο συγχρονισμός χαθεί εξαιτίας θορύβου ο διαιρέτης θα συγχρονισθεί πάλι με τους παλμούς κατακόρυφου συγχρονισμού. Σχήμα Βαθμίδες για το συγχρονισμό του ταλαντωτή οριζοντίου και καθέτου. Σχήμα Απλοποιημένο διάγραμμα βαθμίδων του IC TDA

25 Μερικά από τα ολοκληρωμένα που χρησιμοποιούνται για το συγχρονισμό οριζοντίου και κατακόρυφου στους διάφορους δέκτες είναι τα ΤDΑ 2594, ΤDΑ 2577, ΤDΑ 2579 ΤDΑ 8305 κ.ά. Στο σχήμα απεικονίζεται το απλοποιημένο διάγραμμα βαθμίδων του ΙC ΤDΑ ΤΟ ΣΗΜΑ ΦΩΤΕΙΝΟΤΗΤΑΣ Μια από τις συνθήκες ικανοποιήσεως της συμβατότητας ανάμεσα στην έγχρωμη και την ασπρόμαυρη τηλεόραση είναι η δυνατότητα λήψης προγραμμάτων «έγχρωμου σήματος» από ασπρόμαυρους δέκτες. Για να γίνει αυτό θα πρέπει το σήμα του πομπού της έγχρωμης τηλεόρασης, εκτός από την πληροφορία χρώματος, να μεταφέρει και το σήμα που αντιστοιχεί σε ασπρόμαυρη εικόνα. Το σήμα αυτό ονομάζεται σήμα φωτεινότητας, ονομασία που την οφείλει στο ότι τα στοιχεία μιας ασπρόμαυρης εικόνας διαφέρουν μόνο κατά τη φωτεινότητα τους. Η φωτογραφική λυχνία στην έγχρωμη τηλεόραση στην έξοδο της δίνει τρία σήματα. Αυτά είναι τα Ε R, Ε G και Ε B που αντιστοιχούν στα βασικά χρώματα R, G και Β. Η φωτογραφική λυχνία ως επί το πλείστον στην έγχρωμη τηλεόραση συντίθεται από τρεις εικονολήπτες. Κάθε εικονολήπτης δέχεται ένα από τα βασικά χρώματα (R, G ή Β) από τα οποία αποτελείται κάθε τμήμα της εικόνας, ενώ η σάρωση των ηλεκτρονικών δεσμών και στους τρεις εικονολήπτες γίνεται σύγχρονα και συμφασικά αρχίζοντας από το ίδιο σημείο. Ο διαχωρισμός της εικόνας στα τρία βασικά χρώματα από τα οποία συντίθεται γίνεται ως επί το πλείστον με τη βοήθεια διχροϊκών κατόπτρων. Με βάση λοιπόν τις τρεις τάσεις που μας δίνει η φωτογραφική λυχνία της έγχρωμης τηλεόρασης, θα πρέπει να καθορίσουμε ποια είναι η φωτεινότητα Υ του τμήματος της εικόνας που αντιστοιχεί σ' αυτές τις τάσεις. Προτού όμως δούμε πως μπορούμε να καθορίσουμε το σήμα Υ από τις τάσεις Ε R, ΕG και Ε B ας θυμηθούμε λίγα πράγματα που είχαμε αναφέρει στο κεφάλαιο 1 περί χρωματομετρίας. Έχουμε αναφέρει ότι ίσες ποσότητες πρωτευόντων αναμεμιγμένες παράγουν λευκό φως. Δεν είναι όμως δυνατό να προσθέσουμε αυτά τα πρωτεύοντα χρώματα για να πάρουμε το ασπρόμαυρο σήμα (σήμα φωτεινότητας), διότι ο οφθαλμός μας δεν επιδεικνύει την ίδια ευαισθησία για τα διάφορα χρώματα ίσης φωτεινότητας. Με βάση λοιπόν την καμπύλη της σχετικής φωτεινότητας των χρωμάτων έχει καθοριστεί ότι το ασπρόμαυρο σήμα, το οποίο είναι κατάλληλο για τη λειτουργία των ασπρόμαυρων δεκτών, θα πρέπει να αποτελείται από τις εξής αναλογίες πρωτευόντων χρωμάτων: 30% κόκκινο, 59% πράσινο και 11% μπλε Το σήμα φωτεινότητας (ασπρόμαυρο σήμα ή Luminance) Ε Y δίνεται από την: Ε Y = 0.3 Ε R Ε G Ε Β (2.8.1) Για την παραγωγή του σήματος Υ (που είναι απαραίτητο για τη λειτουργία του ασπρόμαυρου δέκτη) χρησιμοποιείται η λεγόμενη μήτρα. Μια τέτοια μήτρα, στην πιο απλή μορφή της αποτελείται από τέσσερεις αντιστάσεις που σχηματίζουν τρεις διαιρέτες τάσης, όπως φαίνεται στο σχήμα

26 Σχήμα Απλή μορφή μήτρας για την παραγωγή του σήματος Υ. Εάν υποθέσουμε ότι η μέγιστη έξοδος του κάθε ενισχυτή είναι 1 Volt, τότε η τιμή του σήματος Ε Y δεν πρόκειται, σύμφωνα με την εξίσωση 2.8.1, να ξεπεράσει το 1 Volt. Εάν υποθέσουμε ότι έχουμε μια λευκή εικόνα, τα διχροϊκά κάτοπτρα, αφού διαχωρίσουν το λευκό φως σε τρεις χρωμοσυνιστώσες R, G και Β, προβάλλουν αυτές στον αντίστοιχο εικονολήπτη. Μετά τον ενισχυτή του κάθε εικονολήπτη, εφ' όσον έχει γίνει σωστή ρύθμιση της απολαβής του ενισχυτή, θα έχουμε 1 Volt. Έτσι το σήμα Ε Y θα είναι: Ε = 0.3Ε Ε Ε = = 1V Y R G Β Υπενθυμίζουμε ότι μόνο στο λευκό φως έχουμε ίσες ποσότητες πρωτευόντων χρωμάτων και στη μέγιστη τιμή τους σε σχέση με τις περιεκτικότητες των άλλων χρωμάτων σε πρωτεύοντα χρώματα. Έτσι λοιπόν στοχεύοντας μια άσπρη εικόνα με την κάμερα, παίρνουμε στους τρεις εικονολήπτες τη μέγιστη φωτεινή ακτινοβολία που μπορούν να δεχτούν. Έτσι λοιπόν η ρύθμιση που κάνουμε στους ενισχυτές για να μας δίνουν έξοδο 1 Volt δεν πρόκειται να ξεπεραστεί σε καμιά περίπτωση. Σχήμα Απλή μήτρα παραγωγής του σήματος Υ από τις τάσεις ER, EG, EB που παράγει η έγχρωμή μηχανή λήψεως. 25

27 Θεωρούμε ότι R 1, R 2 και R 3 είναι αρκετά μεγάλες σε σχέση με το R 0. Για να βρούμε την τάση Ε Y στη Rο, μπορούμε να εφαρμόσουμε το θεώρημα της επαλληλίας οπότε θα έχουμε: R R R U = Ε U = Ε U = R R G G B R1 R2 R3 όπου U R, U G και U B είναι οι τάσεις στο σημείο Α, θεωρώντας ότι υπάρχει στο κύκλωμα μόνο η Ε R, η Ε G και η Ε B αντίστοιχα. Εάν επιλέξουμε: R0 R0 R0 =0,3 =0,59 =0,11 R R R τότε το σήμα στην έξοδο της μήτρας θα είναι: Ε Y = U R + U G + U B = 0,3Ε R + 0,59Ε G + 0,11Ε Β 2.9 ΤΑ ΣΗΜΑΤΑ ΧΡΩΜΟΔΙΑΦΟΡΑΣ Το τηλεοπτικό σήμα στην έγχρωμη τηλεόραση, εκτός από την πληροφορία που σχετίζεται με τη φωτεινότητα, φέρει και πληροφορία που σχετίζεται με το χρώμα των στοιχείων της εικόνας. Η πληροφορία που σχετίζεται με το χρώμα θα μπορούσε να περιλάβει δύο από τις τρεις τάσεις εξόδου των εικονοληπτών της έγχρωμης φωτογραφικής λυχνίας, δηλαδή την Ε R, Ε G ή Ε Β. Επιπλέον αφού στέλνουμε το σήμα φωτεινότητας Ε Y, η μη εκπεμπόμενη τάση θα μπορούσε να παραχθεί στο δέκτη σύμφωνα με την εξίσωση (2.8.1). Εάν π.χ. εκπέμπουμε το Ε Y το Ε R και το Ε Β, το Ε G θα παράγεται στο δέκτη σύμφωνα με τη σχέση: 1 E = (2.9.1) 0,59(E 0,3E 0,11E ) G Y R B Αυτός ο τρόπος σύνθεσης της πληροφορίας χρώματος ωστόσο δεν χρησιμοποιείται στα τηλεοπτικά συστήματα (ΡΑL, ΝΤSC και SECΑΜ) για λόγους που θα αναφέρουμε παρακάτω. Σ' αυτά τα συστήματα δεν εκπέμπουμε αυτούσια τις δύο τάσεις πρωτευόντων, αλλά τις διαφορές τους με το σήμα φωτεινότητας. Οι διαφορές αυτές ονομάζονται χρωμοδιαφορές. Τα σήματα χρωμοδιαφορών είναι τα εξής: Ε R Ε G, Ε G Ε Y και Ε Β Ε Y. Από τα τρία αυτά σήματα χρωμοδιαφορών, το σήμα χρώματος που εκπέμπεται περιλαμβάνει δύο από τις τρεις πιο πάνω χρωμοδιαφορές και συγκεκριμένα την Ε R Ε Y και Ε Β Ε Y. Την τρίτη χρωμοδιαφορά, Ε G Ε Y μπορούμε να την αναπαράγουμε στο δέκτη όπως θα δούμε πιο κάτω. Οι λόγοι που επέβαλαν στους σχεδιαστές των τηλεοπτικών συστημάτων την εκπομπή των σημάτων χρωμοδιαφοράς για τη σύνθεση της πληροφορίας χρώματος, είναι βασικά οι εξής: 26

28 Εάν χρησιμοποιούσαμε κατ' ευθείαν δύο από τα σήματα Ε R, Ε G, ή Ε Β, τότε θα ήμασταν αναγκασμένοι να εκπέμπουμε συνεχώς πληροφορία χρώματος για όλα τα σημεία της εικόνας. (Στα μαύρα σημεία εννοείται ότι το σήμα χρώματος και φωτεινότητας θα είναι μηδενικό.) Εάν όμως εκπέμπουμε δύο από τις χρωμοδιαφορές, τότε για τα άσπρα και γκρίζα τμήματα το σήμα των χρωμοδιαφορών είναι μηδενικό άρα το σήμα χρώματος και αυτό μηδενικό. Έτσι δεν είμαστε υποχρεωμένοι να εκπέμπουμε συνεχώς πληροφορία για το χρώμα. Εάν δηλαδή είχαμε μια κάμερα μπροστά από ένα άσπρο πλαίσιο τότε η κάμερα θα έδινε: Το σήμα φωτεινότητας θα ήταν: Ε G = 1V E B = 1V E R = 1V E Y = 0,3E R + 0,59E G + 0,11EB E Y = 0, , ,11 1 = 1V Άρα οι χρωμοδιαφορές θα είναι: ER E Y =1 1=0V EB E Y =1 1=0V EG E Y =1 1=0V Τα σήματα χρωμοδιαφοράς παριστάνουν μόνο πληροφορίες χρώματος και δεν φέρουν πληροφορίες για τη φωτεινότητα, την οποία εκπέμπουμε επιπλέον. Από την γνωστή μας σχέση: E Y = 0,3E R + 0,59E G + 0,11E B Και αφού = 1 μπορούμε να γράψουμε ότι: E Y = 0,3E R + 0,59E Y + 0,11E Y Αφαιρώντας αυτές τις δύο σχέσεις έχουμε: EY E Y = 0,3(ER E Y)+0,59(EG E Y)+0,11(EB E Y) 0,3(ER E Y) 0,11(EB E Y) EG E Y = 0,59 E E = 0,51(E E ) 0,19(E E ) (2.9.2) G Y R Y B Y Η πιο πάνω σχέση 2.9.2, είναι πάρα πολύ σπουδαία για την τεχνική της έγχρωμης τηλεόρασης. Με βάση αυτή την σχέση εάν ξέρουμε τη χρωμοδιαφορά E R E Y και Ε B Ε Y μπορούμε να υπολογίσουμε την Ε G Ε Y. Έτσι λοιπόν, όπως αναφέραμε και προηγουμένως, σ' όλα τα συστήματα έγχρωμης τηλεόρασης εκπέμπουμε τα E R E Y και Ε B Ε Y, ενώ το Ε G Ε Y παράγεται στο δέκτη σύμφωνα με τις παραπάνω εξισώσεις. Τα σήματα που αντιστοιχούν στις χρωμοδιαφορές, μπορούμε να πούμε ότι είναι ίσα με: 27

29 Ε Ε = Ε (0,3Ε + 0,59Ε + 0,11Ε ) = 0,7Ε 0,59Ε 0,11Ε R Y R R G Β R G Β Ε Ε = Ε (0,3Ε + 0,59Ε + 0,11Ε ) = 0,3Ε + 0,41Ε 0,11Ε G Y G R G B R G B Ε Ε = Ε (0,3Ε + 0,59Ε + 0,11Ε ) = 0,3Ε 0,59Ε + 0,89Ε B Y B R G B R G B Με βάση τις παραπάνω σχέσεις θεωρώντας ότι η κάμερα στοχεύει ένα κόκκινο κατόπιν ένα πράσινο και εν συνεχεία ένα μπλε πλαίσιο, τότε τα σήματα χρωμοδιαφορών θα είναι αντίστοιχα τα εξής: Κόκκινο πλαίσιο (Ε R = 1 V, Ε G = Ε B = 0 V) Ε R Ε Y = 0.7 V, Ε G Ε Y = 0.3 V και Ε B Ε Y = 0.3 V Πράσινο πλαίσιο (Ε G = 1 V, Ε Β = Ε R = 0 V) Ε R Ε Y = 0.59 V, Ε G Ε Y = 0.41 V και Ε B Ε Y = 0.59 V Μπλε πλαίσιο (Ε Β = 1 V, Ε G = Ε R = 0 V) Ε R Ε Y = 0.11 V, Ε G Ε Y = 0.11 V και Ε Β Ε Y = 0.89 V Από τα πιο πάνω βλέπουμε ότι συνολικά κατ' απόλυτη τιμή, η χρω μοδιαφορά Ε G Ε Y έχει τη μικρότερη τιμή σε σχέση με τις άλλες δύο. Αυτός είναι και ένας λόγος για τον οποίο στέλνουμε τα σήματα Ε R Ε Y και Ε B Ε Y και όχι το Ε G Ε Y που έχει μικρότερο πλάτος και συνεπώς θα υφίστατο σε μεγαλύτερο σχετικά βαθμό την επίδραση του θορύβου. Έτσι λοιπόν ο λόγος S/Ν (Signal/Noise = σήμα/θόρυβος) στο δέκτη θα ήταν μικρότερος απ' εκείνο που δίνει η κάθε μια από τις άλλες χρωμοδιαφορές. Στον πίνακα 9.1 δίνονται οι τιμές των Ε R, Ε G και Ε Β καθώς επίσης και του Ε Υ και των χρωμοδιαφορών, όταν η κάμερα στοχεύει διαδοχικά μονόχρωμα πλαίσια με το χρώμα που δίνεται αντίστοιχα στην αριστερή στήλη. Πίνακας Χρώμα ER EG EB EY ER EY EG EY EB EY άσπρο κίτρινο κυανό πράσινο πορφυρό κόκκινο μπλέ μαύρο Για να ερμηνεύσουμε πώς συμπληρώθηκε ο πιο πάνω πίνακας 2.9.1, ας δούμε πώς βρέθηκαν οι τιμές στην περίπτωση του κίτρινου πλαισίου. Το κίτρινο, όπως ξέρουμε, συνίσταται από ίσες ποσότητες κόκκινου και πράσινου. Άρα η κάμερα θα δώσει: Ε R = Ε Y = 1 και Ε Β = 0. Το σήμα φωτεινότητας θα είναι: Ε Y = 0.3*Ε R *Ε G *Ε Β = 0.3* * *0 => ΕY = Άρα λοιπόν οι χρωμοδιαφορές θα είναι: Ε R Ε Y = = 0.11, Ε Β Ε Y = = 0.89, Ε G Ε Y = =