Телевизионные системы

Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники

 

 

 

 

 

 

 

По дисциплине; Телевизионные системы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 1.

 

Теоретическое обоснование к расчетной части задания.

 

Для телевизионной системы заданы следующие параметры телевизионного сигнала:

ZК -число строк в кадре;

ZA– число активных строк в кадре;

fПОЛ– частота полей;

fК– частота кадров;

fСТР– частота строк;

ТСГИ– длительность строчного гасящего импульса;

ТКГИ – длительность кадрового гасящего импульса;

α– относительная длительность строчного гасящего импульса;

β– относительная длительность кадрового гасящего импульса;

р – коэффициент Келла;

b/h – формат изображения;

k –кратность развертки;

FН– нижняя граничная частота спектра телевизионного сигнала;

FВ– нижняя граничная частота спектра телевизионного сигнала.

 

Большинство из этих параметров тесно связаны между собой. 

Так, частота строк жестко связана с количеством строк разложения и частотой кадров:

Частота полей может быть выражена через частоту кадров и кратность развертки:

Потери на обратные ходы (ОХ) по строке α и кадру β определяют отношение длительности интервалов гашения (СГИ и КГИ) к периоду строки (кадра):

.

 

Нижняя граничная частота спектра ТВ сигнала определяется временем передачи наибольшего участка изображения (кадра) и равна частоте кадров:

.

Верхняя граничная частота определяется временем передачи минимального элемента изображения и с учетом потерь на обратные ходы по строке и полю, а также с учетом коэффициента Келла, определяется по формуле

.

 

Расчетное индивидуальное контрольное задание:

По приведенным в таблице 1 данным (25 вариант) необходимо определить недостающие параметры ТВ сигнала (для заполнения пустых клеток).

 

Таблица 1 – Параметры ТВ сигнала к задаче

Вариант	25
ZК	756
ZA	718,2
fПОЛ , Гц	60
fК , Гц	60
fСТР , Гц	45360
ТСГИ, мкс	2,43
ТКГИ, мс	0,833
α, %	0,11
β, %	0,05
р	0,75
b/h	16:9
k	1:1
FН, Гц	60
FВ, МГц	42,835

 

Решение:

Частота строк жестко связана с количеством строк разложения и частотой кадров, определим ее:

Далее находим частоту полей, которая может быть выражена через частоту кадров и кратность развертки

Нижняя граничная частота спектра ТВ сигнала определяется временем передачи наибольшего участка изображения (кадра) и равна частоте кадров:

.

Верхняя граничная частота определяется временем передачи минимального элемента изображения и с учетом потерь на обратные ходы по строке и полю, а также с учетом коэффициента Келла, определяется по формуле

.

Так как потери на обратные ходы (ОХ) по строке α и кадру β определяют отношение длительности интервалов гашения (СГИ и КГИ) к периоду строки (кадра):

Находим:

Активное число строк в кадре находим по формуле:

Результаты расчета приведены в таблице 1 и выделены жирным шрифтом.

 

Задача №2

 

Задан испытательный сигнал, формирующий изображение, приведенное на рисунке 2.1 и представляющее собой чёрно-белый ромб, вписанный в цветной квадрат, расположенный симметрично границ экрана. Слева и справа от квадрата находятся желтая и синяя полосы одинаковой ширины. Номенклатура испытательного сигнала в формате Uчб.мах / Uчб.мin / Uцв.мах / Uцв.мin приведена в таблице 2.1. Здесь Uчб.мах и Uчб.мin – соответственно максимальная и минимальная амплитуды сигналов основных цветов UR, UG и UB на неокрашенных полосах, Uцв.мах и Uцв.мin – на цветных.

Требуется рассчитать в заданных в таблице 2 строках следующие параметры:

– уровень яркостного сигнала UY;

– уровни цветоразностных сигналов UR-Y, UG-Y и UB-Y;

– значения сигналов U и V;

для системы PAL:

– амплитуду SСЦ и фазу φСЦ сигнала цветности;

– уровни огибающей U+ и U- ПЦТС;

для системы SECAM:

– значения сигналов DR и DB;

– девиацию частоты цветовой поднесущей в «красной» (ΔfR) и «синей» (ΔfB) строках;

– мгновенные значения частоты цветовой поднесущей в «красной» (fМГН.R) и «синей» (fМГН.B) строках;

– уровни огибающей U+ и U- ПЦТС (без учёта выбросов на фронтах ЦРС, создаваемых контурами НЧ-предыскажений).

Результаты расчёта свести в таблицу 2.2. Также в масштабе строки построить осциллограммы сигналов UY, UR-Y, UG-Y, UB-Y, U, V и ПЦТС системы PAL. Осциллограммы сигналов DR, DB, а также ПЦТС системы SECAM построить для двух («красной» и «синей») строк.

 

Таблица 2.1 – Исходные данные

Номенклатура испытательного сигнала							Номера строк для расчёта
Uчб.мах	Uчб.мin			Uцв.мах	Uцв.мin
100 – NB		NB	90 – NB			NB+10	NBּ8+30

 

Рисунок 2.1 – Изображение, соответствующее испытательному сигналу

 

Решение:

Для варианта NB=25 будут соответствовать следующие размахи сигналов основных цветов (в процентах):

Таким образом, номенклатура сигнала будет записана в виде 75/25/65/35.

Номер строки определяется в данном случае по выражению:

Далее определяем расположение строки на изображении – смещение относительно верхней ∆h+ (либо нижней ∆h-) границы экрана (рисунок 2.2). Его можно найти по выражениям:

Так как Δh+<0,5, то будем рассматривать верхнюю часть фигуры.

Рисунок 2.2 – К определению положения строки на экране и передаваемых в ней цветах

Определяем значения сигналов основных цветов UR, UG, UB, исходя из номенклатуры сигнала 75/25/65/35:

Желтого – UR = UG = 0,65B; UB = 0,35B.

Красного– UR = 0,35; UG = 0,65; UB = 0,65B.

Чёрного – UR = UG = UB = 0,25B.

Белого  – UR = UG = UB = 0,75B.

Зеленого – UR = 0,35B; UG = 0,65B; UB = 0,35B.

Синего – UR = UG = 0,35B; UB = 0,65B.

Яркостные и цветоразностные сигналы находятся по следующим выражениям:

Так для желтого цвета:

Для расчёта параметров ПЦТС PAL вычислим:

сигналы U и V:

рассчитаем амплитуду SСЦ и фазу φСЦ сигнала цветности:

Для случая фазы поднесущей цветности в канале V φV = 90◦:

Для случая фазы поднесущей цветности в канале V φV = 270◦:

Рассчитаем амплитудные значения огибающей ПЦТС:

Для расчёта параметров ПЦТС SECAM определим:

амплитуду сигналов DR и DB:

девиацию частоты в «красных» и «синих» строках:

где ∆fR НОМ = 280 кГц, ∆fB НОМ = 230 кГц – номинальная девиация в «красных» и «синих» строках, соответственно.

Мгновенные значения частот цветовых поднесущих в «красных» и «синих» строках.

где f0R = 4406 кГц, f0B = 4250 кГц – частоты покоя модулятора в «красных» и «синих» строках соответственно.

размахи сигналов цветности (установившиеся значение, без учётов выбросов на фронтах сигнала, вызванных действием контура низкочастотных предыскажений) в «красных» и «синих» строках:

где UСЦ0 – размах сигнала цветности на частоте f0 = 4,286 МГц;

КВЧ (f) – коэффициент передачи контура высокочастотных предыскажений.

где

амплитудные значения огибающей ПЦТС в «красных» и «синих» строках:

Для остальных цветов параметры телевизионного сигнала находятся аналогичным образом. Сведем результаты в таблицу 4.

 

Таблица 2.2 – Результаты расчетов

Цвет полосы	Сигналы общие для всех систем ЦТВ
	UR	UG	UB	UY	UR-Y	UG-Y	UB-Y
1. Жёлтый	0,65	0,65	0,35	0,617	0,033	0,033	-0,267
2. Красный	0,35	0,65	0,65	0,56	-0,21	0,09	0,09
3. Чёрный	0,25	0,25	0,25	0,25	0	0	0
4. Белый	0,75	0,75	0,75	0,75	0	0	0
5. Зелёный	0,35	0,65	0,3	0,527	-0,177	0,123	-0,177
6. Синий	0,35	0,35	0,65	0,383	-0,033	-0,033	0,267

 

 

Продолжение таблицы 2.2

Цвет полосы	Сигналы системы PAL
	U	V	SСЦ	φсц (φv =90)	φсц (φv=270)	UПЦТС +	UПЦТС -
1. Жёлтый	-0,132	0,029	0,135	-0,216	0,216	0,752	0,482
2. Красный	0,044	-0,184	0,189	-1,334	1,334	0,749	0,371
3. Чёрный	0	0	0	1,059	-1,059	0,25	0,25
4. Белый	0	0	0	0	0	0,75	0,750
5. Зелёный	-0,087	-0,155	0,178	1,059	-1,059	0,705	0,349
6. Синий	0,132	-0,029	0,135	-0,216	0,216	0,518	0,248

Продолжение таблицы 2.2

	Сигналы системы SECAM
	DR	DB	∆fR	∆fB	fR мгн	fB мгн	UпцтсR+	UпцтсR-	UпцтсВ+	UпцтсВ-
1. Жёлтый	-0,06	-0,4	-17,56	-92,115	4424	4342	0,744	0,49	0,766	0,467
2. Красный	0,399	0,135	111,7	31,05	4294	4219	0,687	0,434	0,71	0,411
3. Чёрный	0	0	0	0	4406	4250	0,377	0,123	0,399	0,1
4. Белый	0	0	0	0	4406	4250	0,877	0,623	0,899	0,601
5. Зелёный	0,336	-0,27	94,164	-61,065	4312	4311	0,654	0,4	0,677	0,378
6. Синий	0,63	0,4	17,556	92,115	4388	4158	0,51	0,256	0,532	0,234