Контрольная работа по "Физике"

1. Характерные неисправности селекторов каналов. Рекомендации по установке и замене селекторов каналов

За время существования  видеоаппаратуры сменилось уже  несколько поколений телевизоров. Каждое новое поколение отличалось не только конструктивно, но и новой начинкой. Тем не менее, многие проявления дефектов остались неизменными для всех телевизоров. Зная общее устройство и принцип работы телевизоров, квалифицированный специалист в состоянии по внешним проявлениям определить характер дефекта.

2. Оптико-электрическое преобразование  цветного телевидения. Применение  цветоделительных зеркал. Трехсигнальные  видиконы и ППЗ

В основе телевидения  лежат три физических процесса:

— преобразование оптического  изображения в электрические  сигналы,

— передача электросигналов  на расстояние по каналам связи;

— прием электросигналов  и обратное преобразование их в оптическое изображение.

В телевидении используются две особенности зрения человека — сравнительно низкая разрешающая  способность глаза и инерционность  зрения.

Инерционность зрения равна  приблизительно 0,1 с, поэтому достаточно уменьшить интервал между световыми  импульсами и свет будет ощущаться как непрерывный.

В современном телевидении  изображение разбивают приблизительно на 500 тыс. элементов, расположенных  в 625 строк.

Считывание этих сигналов производится последовательно (по элементам  и строкам) электронным лучом. Электронный луч обегает все элементы со скоростью 1/25 с (25 кадров в секунду). Затем изображение уже в виде электрических импульсов направляется в антенну и далее в виде электромагнитных колебаний в пространство.

В телевизоре эти колебания  преобразуются в оптическое изображение.

В основе цветного телевидения лежит  трехкомпонентная теория цветного зрения.

Весь видимый цветной спектр, в том числе и белый цвет, может быть получен путем смешивания в определенных пропорциях трех основных цветов — зеленого, красного и синего.

Глаз человека содержит три вида рецепторов (колбочек), чувствительных к цвету: одни из них чувствительны  к зеленой, другие — к красной, третьи — к синей части спектра.

При равном возбуждении всех трех видов рецепторов человек 3 видит  белый цвет; при различном — цветное изображение.

Спектральная чувствительность глаза  неодинакова. Наиболее чувствителен он к зеленому цвету, меньше — к красному, еще меньше — к синему.

Важным свойством цветного зрения, которое используется в телевидении, является неспособность глаза различать цвета очень мелких деталей.

Поэтому в цветном телевидении  мелкие детали можно передавать в  черно-белом виде.

Изображение объекта (1) при помощи оптической системы (2) проецируют на передающую трубку (3), где и образуется видеосигнал (оптическое изображение преобразовалось в электрический сигнал) (рис. 33).

Видеоусилитель (4) усиливает сигнал и далее сигнал поступает в  модулятор (5). Генератор (6) вырабатывает высокочастотные колебания, которые  модулируются сигналом по амплитуде.

Телевизионный сигнал — это амплитудно-модулированные высокочастотные колебания.

В приемной телевизионной антенны  электромагнитные колебания преобразуются  в электрические и поступают  в приемное устройство телевизора Здесь  они усиливаются и детектируются; из телевизионного сигнала выделяется видеосигнал.

Кинескопы цветного изображения

В кинескопе цветного изображения  имеется три прожектора. Экран  покрыт мельчайшими люминофорными  точками в виде мозаики в строго определенном порядке. На пути электронных  лучей, формируемых прожекторами, помещена маска (масочный кинескоп). В одном из отверстий маски три луча сходятся, а затем расходятся, попадая каждый на свой люминофор. Масочные кинескопы имеют недостатки: сложная система динамического» сведения лучей, малый коэффициент светоотдачи экрана. Эти недостатки в значительной степени устранены в кинескопе с компланарным (линейным) расположением прожекторов и щелевой цветоделительной маской. Щелевая маска имеет вертикальные прорези (щели). На экране люминофоры нанесены в виде чередующихся вертикальных полос «красного», «зеленого» и «синего» люминофоров. В кинескопе с линейным расположением прожекторов проще сведение лучей. Это дало возможность перейти к выпуску кинескопов с самосведением лучей.

Существующие системы черно-белого и цветного телевидения предусматривают преобразование непрерывных электрических сигналов, являющихся электрическими аналогами передаваемых изображений. На рубеже тысячелетий на смену телевизору классической конструкции с электронно-лучевой трубкой приходит техника с принципиально иными технологиями видеоизображения. В настоящее время прочные позиции в технологии обработки информации занимает цифровая электронная техника.

Сущность цифровой обработки  телевизионного сигнала заключается  в его дискретизации, т. е. в дроблении  непрерывного аналогового сигнала  на части. В эфир передаются микроимпульсы, которые передают информацию обо  всех параметрах изображения — яркости, контрастности, цветности и др.

Цифровое телевидение  обладает высокой надежностью, обеспечивает высокое качество изображения.

К системам видеовоспроизведения предъявляются новые требования: предельная совместимость (телевизоры должны работать с любым видеосигналом), многофункциональность (могут быть использованы как для бизнеса, так и для дома).

Применение цветоделительных зеркал. Они применяются в различных сканерах.

3. NTSC – первая система цветного телевидения. Квадратурная модуляция. Принцип переплетения спектров. Визуальное усреднение сигналов цвета при наблюдении сигнала яркости. Большая чувствительность к фазовым искажениям – недостаток системы NTSC

Стандарт NTSC был разработан для частоты кадров 60 Гц (точнее 59,94005994 Гц), 525 строк. Для передачи цветности используется квадратурная модуляция с подавлением поднесущей (то есть поднесущая цветности на неокрашенных участках отсутствует). Для модуляции используется частота поднесущей цветности 3579545,5 Гц, что позволяет "разместить" в одной телевизионной строке 455 (нечетное количество) полупериодов частоты поднесущей. Таким образом в двух соседних строках NTSC поднесущие цветности находятся в противофазе, и на экране телевизионного приемника помеха от поднесущей выглядит как мелкое шахматное поле и относительно незаметна. Следует обратить внимание, что если бы в телевизионной строке было четное число полупериодов поднесущей, помеха выглядела бы как неподвижная вертикальная сетка и заметность ее была бы гораздо выше. Примененный способ снижения заметности помехи (каждая "яркая" точка на экране окружена "темными" и наоборот) также основан на свойствах человеческого зрения: с некоторого расстояния глаз перестает воспринимать каждую точку, а видит равномерно светящийся экран - это называется "осреднением" или "фильтрацией". Так как каждая точка окружена другими не только с боков, но и сверху и снизу, такая фильтрация называется "двумерной". Заметим, что режекторный фильтр (выделяющий "щель") или низкочастотный фильтр (подавляющий все частоты выше частоты среза), который, как правило, используют для разделения сигналов яркости и поднесущей цветности, выполняют только одномерную (горизонтальную) фильтрацию. Особенностью системы NTSC является то, что информация о цветности передается не в системе координат (R-Y), (B-Y), а в системе I, Q, развернутой относительно (R-Y), (B-Y) на 33°. Кроме того, полосы пропускания для сигналов I и Q выбраны различными - американские инженеры учли, что человеческий глаз различает мелкие сине-зеленые детали хуже, чем красные, и решили дополнительно сэкономить в цветности и выиграть в яркости.

Теперь - о квадратурной модуляции: чем она хороша и чем  плоха? Как уже говорилось, просто сложить сигналы Y, U и V нельзя - мы не сможем их потом разделить. Поэтому  предварительно надо получить поднесущую цветности, промодулировав синусоидальный сигнал таким образом, чтобы его амплитуда зависела от величин сигналов U и V, а фаза (относительно исходной синусоиды) - от соотношения величин U и V между собой. Такой сигнал уже можно сложить с сигналом яркости, а затем снова разделить их. Для этого в сигнале яркости предварительно при помощи режекторного фильтра должны быть ослаблены частоты, близкие к частоте исходной синусоиды.

На разделении яркости/цветности  в системе NTSC следует остановиться особо. Отмечено, что в одной телевизионной строке NTSC укладывается нечетное количество полупериодов поднесущей цветности и, следовательно, в двух соседних строках поднесущая находится в противофазе. Теперь предположим, что изображение не содержит четких горизонтальных границ, то есть две соседние строки не слишком сильно отличаются друг от друга. В действительности это очень вольное допущение, которое справедливо далеко не всегда. Тогда в результате суммирования двух соседних строк произойдет взаимное подавление поднесущих цветности и в результате останется только сигнал яркости удвоенной амплитуды. При вычитании двух соседних строк произойдет подавление сигнала яркости (ранее мы предположили, что соседние строки "почти одинаковы") и в результате останется поднесущая цветности удвоенной амплитуды. Таким образом, в результате операций сложения и вычитания удалось абсолютно корректно выделить сигналы яркости и цветности из полного сигнала NTSC. Такой способ разделения яркость/цветность называется гребенчатой фильтрацией (comb filter). Гребенчатый фильтр позволяет получить сигнал яркости в полной полосе частот, то есть не требует режекции сигнала яркости при кодировании! Следует однако заметить, что в два раза (!) ухудшается разрешающая способность изображения по вертикали, так как сигналы яркости/цветности в каждой строке заменяются на осредненное значение по двум соседним строкам. Кроме того, при наличии в изображении горизонтальных границ, описанный способ разделения яркость/цветность просто перестает работать, что приводит к потере вертикальной четкости, сопровождаемой появлением помехи от неотфильтрованной поднесущей цветности (так называемые "висящие точки"). Эффективная фильтрация возможна только при идеальных временных характеристиках видеосигнала (соседние строки должны быть расположены точно одна под другой без горизонтального дребезга, называемого "джиттер") и иметь идеальную зависимость частоты и фазы поднесущей цветности от частоты и фазы строчного синхроимпульса. Гребенчатый фильтр совершенно неприменим для фильтрации записи, воспроизведенной с видеомагнитофона (Philips Data sheet Product specification SAA7152 Digital Video Comb Filter (DCF) August 1996 ), и даже требования российского стандарта эфирного вещания для него недостаточны. Поэтому гребенчатый фильтр в чистом виде для обработки реальных сигналов применить невозможно, и наблюдать выделенную им идеально плоскую АЧХ сигнала яркости удастся только, подключив его к генератору телевизионного сигнала. Обычно гребенчатый фильтр всегда дополняют режекторным фильтром и интеллектуальным устройством выбора способа фильтрации, в зависимости от качества видеосигнала и особенностей изображения. Режекторный фильтр для системы NTSC (как, впрочем и для системы PAL, также использующей фазовую модуляцию) может быть относительно узкополосным, так как при неизменных сигналах U и V частота поднесущей цветности равна частоте немодулированной поднесущей и существенно отличается от нее только на резких переходах цветности.