Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 2: Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 2: Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος Δρ. Νικόλαος- Αλέξανδρος Τάτλας Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε Κάντε κλικ για να ξεκινήσετε

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Βιβλιογραφία The outline of radio, John V. L. Hogan. Ραδιοφωνία Ραδιοεπικοινωνία, Χρ. Παπακίτσου, Εκδόσεις Ευγενιδίου. Digital Audio Broadcasting, W.Hoeg, T. Lauterbach (Wiley). Reference Data for Radio Engineers. 4

5 Περιεχόμενα 2.1 Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος 2.2 Στοιχεία Χρώματος 5

6 Προσδοκώμενα Αποτελέσματα Στην ενότητα αυτή θα μάθετε για: Παραγωγή και μετάδοση τηλεοπτικού σήματος: Σάρωση Συγχρονισμός Ποιότητα Φάσμα Πρότυπα Γενικό διάγραμμα πομπού & δέκτη τηλεοπτικού σήματος 6

7 2.1 Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος 7

8 Ιστορικά Στοιχεία : Μηχανική τηλεόραση : Ηλεκτρονική τηλεόραση 8

9 Πρώτα Τηλεοπτικά Συστήματα Σάρωση Συγχρονισμός 9

10 Διερεύνηση Εικόνας Λεπτομέρεια εικόνας. Απαιτούμενο εύρος ζώνης. Μέγεθος οθόνης απόσταση θέασης. Μέγεθος δέσμης. Χαρακτηριστικά φθορισμού. Τυποποιήσεις συστημάτων (1950) Ευρωπαϊκό 625, Αμερικανικό 525, Αγγλικό 405, Γαλλικό

11 Ενδιάμεση (Interlaced) σάρωση Πρόβλημα σταθερότητας Flicker «Διπλασιασμός» Συχνότητας 50Hz / 60Ηz Διατήρηση ίδιου εύρους ζώνης 100Ηz δέκτες 11

12 Χαρακτηριστικά Σάρωσης Αριθμός γραμμών (Ζ) Αριθμός ενεργών γραμμών! Συχνότητα πλαισίων (f n ) Λόγος πλαισίου (K) 4:3 16:9 Συχνότητα γραμμών (f z ) f z =Z f n Απαιτούμενο εύρος ζώνης (ασπρόμαυρο) fc max = 0.5 α K Z 2 f n 12

13 Παράδειγμα #1 Να υπολογιστεί το απαιτούμενο εύρος ζώνης μετάδοσης εικόνας για Β/W σύστημα 625/50 και λόγο 4:3. 13

14 Απαιτήσεις Ποιότητας Συνοχή εικόνας. Flicker. Ελάχιστη απόσταση παρακολούθησης: Παλαιότερα 6H, Σήμερα 2-3H. Ρυθμιζόμενη φωτεινότητα. Οξεία αντίθεση. Έλλειψη θορύβου. CCIR: Συντελεστής ποιότητας Q 1 5, 1 Εξαιρετική 5 Κακή. Χρώμα ; 14

15 Παλμοί Συγχρονισμού και Αμαυρώσεως Αμαύρωση: Μαύρο χρώμα κατά την «επιστροφή» της δέσμης Γραμμών, Πλαισίων. Συγχρονισμός Γραμμών, Πλαισίων. Συσχέτιση? 15

16 Παλμός Συγχρονισμού Γραμμών 16

17 Παράδειγμα #2 Στο πρότυπο CCIR, η διάρκεια του παλμού συγχρονισμού είναι 9% της περιόδου T z, ενώ η διάρκεια του παλμού αμαυρώσεως 18%. Να βρεθεί η διάρκεια των παραπάνω. 17

18 Παλμός Συγχρονισμού Πλαισίων 18

19 Πολικότητα Αρνητική Λευκό χαμηλή τάση Μαύρο υψηλή τάση Θόρυβος: Μαύρες κηλίδες Διαταραχή συγχρονισμού Οικονομία ισχύος Θετική Λευκό υψηλή τάση Μαύρο χαμηλή τάση Θόρυβος: Λευκές κηλίδες Δύσκολη διαταραχή συγχρονισμού 19

20 Ολοκληρωμένο Τηλεοπτικό Σήμα Σήμα εικόνας Παλμοί συγχρονισμού γραμμών Παλμοί συγχρονισμού πλαισίων Παλμοί αμαυρώσεως γραμμών Παλμοί αμαυρώσεως πλαισίων Προεξισωτικοί/Μετεξισωτικοί παλμοί 20

21 Παράδειγμα #3 Σε τηλεοπτικό δέκτη με οθόνη 4:3 ενεργής διάστασης 20 εμφανίζεται μετατοπισμένο είδωλο 5mm. Να βρεθεί η απόσταση κεραίας- επιφάνειας που προκαλεί την ανάκλαση. 21

22 Φάσμα Τηλεοπτικού Σήματος Εικόνα: Διαμόρφωση AM, VSB (Vestigal Side Band) Οικονομία εύρους ζώνης Στενότερο εύρος ζώνης διέλευσης 50Hz έως 5MHz Ήχος: Διαμόρφωση FM Φέρουσα 5,5ΜΗz 22

23 Τηλεοπτικό Κανάλι 23

24 Κατανομή Συχνοτήτων 24

25 Κατανομή Συχνοτήτων (συν.) Κανάλια 2-4: 54 68ΜΗz 5-11: MHz 21-37: MHz 38-68: MHz 25

26 Τηλεοπτικά Πρότυπα (ITU) 26

27 Γενικό Διάγραμμα Πομπού 27

28 Γενικό Διάγραμμα Τηλεοπτικού Δέκτη 28

29 Παράδειγμα #4 Σε εγκατάσταση τηλεοπτικής λήψης αποτελούμενη από κεραίες, μίκτη, ενισχυτή, και δέκτη (οπτικός φωρατής, οπτικός ενισχυτής, λυχνία εικόνας), στην είσοδο του ενισχυτή φτάσει σήμα στάθμης ισχύος 37dBm. Αν o οπτικός φωρατής δημιουργεί εξασθένιση 1dB, ο οπτικός ενισχυτής ενισχύει το σήμα κατά 17dB, και η ισχύς στην είσοδο της λυχνίας είναι 60dBm, να βρεθεί η ενίσχυση μετά τον μίκτη. Αν η ονομαστική αντίσταση της λυχνίας είναι 80Ω, να βρεθεί η τάση (dbv) Πώς μπορεί να αυξηθεί πρακτικά η στάθμη στην είσοδο της λυχνίας σε 70dBm; Σε περίπτωση που ο μίκτης είναι δύο εισόδων (UHF/VHF) με απώλεια παρεμβολής 1dB να βρεθεί η μέση στάθμη ισχύος εισόδου. Ποια η επίδραση τοποθέτησης ιδανικού διακλαδωτή δύο εξόδων στην στάθμη ισχύος εισόδου στο δέκτη; 29

30 2.2 Στοιχεία Χρώματος 30

31 Ανάλυση Φωτός 31

32 Φασματική Ευαισθησία 32

33 Μίξη Χρωμάτων Προσθετική μίξη Αφαιρετική μίξη 33

34 Χαρακτηριστικά Χρώματος Χροιά (hue) ή απόχρωση «Είδος» (ανάλογο μήκους κύματος) Κορεσμός (saturation) «Ποσότητα» Φωτεινότητα (luminance) «Λαμπρότητα» Χρωμικότητα =Χροιά + Κορεσμός Χρώμα =Χρωμικότητα+ Φωτεινότητα 34

35 Φωτεινότητα Φωτεινότητα Y = rr + gg+bb Διαφορετική ευαισθησία r = 0,3 για R 610nm g = 0,59 για G 535nm b = 0,11 για B 470nm Παραδείγματα Λευκό R=G=B=Y=1 Γκρί R=G=B=Y=0,5 Μαύρο R=G=B=Y=0 35

36 Χρωμικότητα Χρωμικότητα R,G,B R-Y = 0,7R 0,59G 0,11B G-Y = -0,3R + 0,41G 0,11B B-Y = -0,3R -0,59G +0,89B Παραδείγματα R-Y = G-Y= B-Y = 0 για R=G=B=1 / 0,5 / 0 G-Y = -0,51(R-Y) 0,19(B-Y) Από τις R-Y, Β-Υ προκύπτει η G-Y Περιγραφή Y, R-Y, B-Y Γιατί όχι G-Y? 36

37 Αρχή Μετάδοσης Έγχρωμου Σήματος Καταγραφή τριών μονόχρωμων εικόνων (R,G,B) Μετατροπή σε αντίστοιχα ηλεκτρικά σήματα Μετάδοση Ταυτόχρονα Διαδοχικά Λήψη / Ανασύνθεση εικόνας Συμβατότητα με ασπρόμαυρα συστήματα? 37

38 Σύνθετο Έγχρωμο Σήμα Αντιστοιχία με ασπρόμαυρη μετάδοση Αριθμός Γραμμών / Συχνότητα σάρωσης γραμμών, πλαισίων Ζώνη συχνοτήτων / Διαφορά φέρουσας εικόνα/ήχου Μετάδοση συνόλου πληροφορίας ασπρόμαυρου σήματος Αποκλεισμός παρεμβολών έγχρωμων σημάτων σε ασπρόμαυρους δέκτες. 38

39 Φάσμα Έγχρωμου Σήματος 39

40 Πρότυπα Έγχρωμης Τηλεόρασης National Television System Committee (NTSC) ΗΠΑ, /60 Χρήση σε ΗΠΑ, Ιαπωνία Phase Alternation Line (PAL) Παραλλαγή NTSC Walter Bruch Γερμανία, /50 Χρήση σε Ευρώπη SECAM Γαλλία, 1958 Στην Ελλάδα PAL & SECAM 40

41 Σε αυτή την ενότητα μιλήσαμε για: 2.1 Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος 2.2 Στοιχεία Χρώματος 41

42 Ολοκλήρωση Μαθήματος Συγχαρητήρια!! Έχετε ολοκληρώσει με επιτυχία το μάθημα Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 2: Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος Δρ. Νικόλαος Αλέξανδρος Τάτλας Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα 42