3 tv standardi

3. TELEVIZIJSKI STANDARDI Standard je skup odreenih normi i definicija za neku oblast. Svrha standardizacija je i harmonizacija pojmova, veliina i parametara odreenih sistema, odnosno tehnolokih rjeenja. U tehnici televizije su neophodni televizijski standardi. Televizijski standardi omoguavaju optimalna rjeenja te pruaju mogunost usklaivanja razliitih standarda (npr. nacionalnih standarda). U tehnici televizije, naalost, postoji nekoliko standarda. Pojava razliitih standarda je uzrokovana vezivanjem pojedinih standarda za nacionalne interese u danima razvoja televizije. Osnovni problem razliitih standarda je u tome to ureaji raeni za jedan standard TV nisu kompatibilni sa ureajima drugog standarda. 3.1 Televizijska slika Format slike je najprije razamatran u filmu, a zatim i u TV tehnici. Postoji vie pojmova koji definraju televizijsku sliku: a) Format televizijske slike Predstavlja odnos irine(W) i visine(H) slike (engleski nazi glasi Aspect Ratio AR)

Slika 3.1

TELEVIZIJSKA TEHNIKA

2/21

Na slijedeoj slici je prikazano nekoliko formata filmske i televizijske slike:

Slika 3.2 SDTV Televizija standardne definicije (Standard Definition Television) HDTV Televizija visoke definicije (High Definition Television) Filmsko platno - Wide Screen Movie Filmsko platno - Cinema Scope

Prevoenje jednog formata u drugi se vri pomou ureaja koji se naziva pretvara formata slike (Aspect Ratio Converter - ASC). b) Vidni ugao U cilju postizanja optimalnih uvjeta posmatranja slike na zaslonu televizijskog prijemnika, potrebno je definirati geometriju prostora koji obrazuju posmatra i zaslon.

Slika 3.3

televizijski standardi

3/21

Vidnu daljinu odreuje vidni ugao H koji se moe odrediti na slijedei nain:

=

D2H

arctgH

= D2H arctg2H

Granica vidne daljine je udaljenost sa koje oko uoava sitne detalje u slici. Smanjenje ili poveanje rastojanja D, nepovoljno utie na mo razluivanja oka. Stoga se zbog razliitog formata slike razlikuju vidni uglovi SDTV i HDTV.

Slika 3.4

c) Rezolucija i KELL faktor Rezolucija predstavlja sposobnost oka da razlikuje sitne detalje u slici, pa se esto oznaava i kao otrina vida. Otrina vida se mjeri i kao ugao pri kome su uoljivi i najsitniji vidljivi detalji. Definisaemo prostor koji obrazuju posmatra i ekran TV prijemnika. U ovom sluaju se na ekranu slika predstavlja crnim i bijelim horizontalnim linijama a uoavamo jedan elemenat slike dimenzija axb.

DSD=(6-7) H

DHD=(3-4) H


4/21

Slika 3.5

Televizijski sistem se projektira u odnosu na vidnu otrinu od 1 lune minute (1'). Rezolucija televizijske slike se posmatra kao broj naizmjenice sloenih bijelih i crnih horizontalnih linija koje je mogue razlikovati na punoj visini zaslona televizijskog prijemnika. To se izraava pojmom: broj linija po visini (Lines per Heights - LPH). Na isti nain se izraava i broj linija po irini (Lines per Width - LPW). Sreu se i slijedei pojmovi:

C/ph Cycles per H, C/pw Cycles per W Primjer:

Posmatramo CCIR sistem C-B TV sa 625 linija. Biljeimo gubitak od 25 linija(zamraenje ekrana tijekom povratka mlaza elektrona). Nakon toga ostaje vidljivo 600 linija, tako da moemo definisati ukupno

300 bijelih 300 ciklusa po visini

300 crnih Gore je predpostavljena idealna situacija jer se ne moe stvoriti teorijska situacija, odnosno praktian broj ciklusa dostie 70% ukupnog broja ciklusa, pa je realni broj ciklusa:

300 ciklusa x 0,7 = 210 C/ph (rezolucija po visini) Neophodno je definirati i rezoluciju po irini. Zbog usvojenog odnosa AR = 4 : 3 = 1,33 za SDTV dobijamo:

300 ciklusa x 1,33 400 C/pw


5/21

Ukoliko se uzme u obzir i poznati faktor smanjenja 0,7 stvarni broj ciklusa po irini iznosi:

400 x 0,7 = 280 300 C/pw Kell faktor

Slika 3.6 U stvarnosti se deava da neki elementi slike (pixells) padaju izmeu skenirajuih linija, to znai da su za reprodukciju dotinog elementa slike potroene dvije linije. Mjerenja su pokazala da je zbog ovog efekta oko 70% vertikalnih detalja predstavljeno linijama skeniranja. Taj odnos nazivamo KELL faktor:

linija hvertikalni vidljivih brojrezolucija mjerenarKELL fakto =

Smanjenje ovog broja na 70% odnosi se na mirnu sliku a ukoliko se radi o pokretnim slikama tada moe doi do dodatnog smanjenja vertikalne rezolucije. Otrina vida zavisi i od drugih veliina kao to su sjajnost, kontrast i slino. Najpoznatiji televizijski sistemi su:

525/60 (broj linija / broj poluslika)

625/50 Ovi sistemi su definirani prema vidnoj otrini oka od 1 lune minute (1') pretpostavljajui normalne uvjete posmatranja. Ako se uvedu oznake:


6/21

NV - broj vertikalnih elemenata slike, - minimalni vidni ugao oka,

nNV =

1

Pri emu je:

HDn =

Ako se pretpostave realni uvjeti, npr.

6nrad102,91luka 1 4'

=== NV = 572 linije

To znai da e oko u vertikalnom pravcu televizijske slike obuhvatiti 572 linije. Meutim, zbog tehnikih uvjeta, usvojeno je 525 ili 625 linija. n je broj visina zaslona za koje se treba odmaknuti od zaslona da bi se slika jasno vidjela.

3.2 Broj linija i slika a) Televizija standardne rezolucije Europa je 1950. godine usvajila CCIR norme koje su vrijedile za crno-bijelu televiziju.

Sistem

Broj skenirajuih

linija po okviru/Polja u

sekundi

Horizontalna rezolucija u linijama po visini slike

Kell faktor

Broj aktivnih

skenirajuih linija

Slikovna irina pojasa (MHz)

ili broj uzoraka po aktivnoj skenirajuoj

liniji A 405/50 360 0.95 377 3.0 B/B1/C/D1/G/H 625/50 390 0.68 575 5.0 D/K/K1/L 625/50 468 0.81 575 6.0 E 819/50 599 0.81 737 10.0 F 819/50 300 0.41 759-761 5.0 I 625/50 429 0.75 575 5.5 L[1] 819/50 360 0.49 737 6.0 M 525/60 343 0.71 485 4.2 N 625/50 327 0.57 575 4.2 Digital 625 4:3 625/50 526 0.91 576 702 Digital 625 16:9 625/50 395 0.69 576 702 Digital 525 4:3 525/60 536 1.12 480 715 Digital 525 16:9 525/60 402 0.84 480 715


7/21

Standard se izraavao na slijedei nain:

Broj linija / broj poluslika = 625 / 50 Sa odnosom irine i visine slike:

AR (Aspect Ratio) = 4 : 3 =1,33

liniji po tacaka brojP

83362534P

:slijedi 4:3P:625:proporcijeiz

W

W

W

==

=

Slika 3.7

SDTV ima 833 elementa slike. U jednoj sekundi ispisuje se: linija 15625256251sec =

Praktino se uzima da je horizontalna frekvencija (frekvencija linija) 15625 Hz a vertikalna frekvencija (frekvencija poluslika) 50 Hz.

fL = 15625 Hz (frekvencija linija), fV = 50 Hz (frekvencija poluslika).

slike elemenata 520625833625 slika 1 =

Dakle, rezolucija jedne slike SDTV-a u crno-bijeloj tehnici iznosi pola miliona elemenata slike.

slike elemenata 10 12,5520000 :sekundi 1 U 6= 25 Za dobijanje kontrasnog detalja, upotrijebit emo jednu bijelu i jednu crnu taku. Za prijenos detalja potrebno je N/2 elemenata slike.

{ (B) opseg propusniMHz 6,251012,521 6

2N

=


8/21

Ovo je teorijski propusni opseg potreban za prijenos video signala.

Slika 3.8 Zbog ovih gubitaka (kako je pokazana na prethodnoj slici), uzima se da je propusni opseg:

MHz 5 0,8 6,25BVS == Kako harmonijske frekvencije pulzirajueg napona loih usmjerivaa ne bi svojim uticajrem stvarale izoblienja u slici za frekvenciju poluslika je uzeta ista frekvencija koju ima i napon elektrine mree koja u Europi iznosi 50 Hz. U Americi standard televizijske slike se izraava na slijedei nain:

Broj linija / broj poluslika = 525 / 60

slike elemenata 700 52534P

Hz; 60f

w

V

===

(SDTV) ciklusa broj uzeti )C/P (280Hz 1570030525f wL ==

B) pojasa skogfrekvencij sirina manja linija, broj (ManjiMHz 4,4280 15750BVS == b) Televizija visoke rezolucije Polazni kriterij:

Broj linija : 625 * 2 =1250 Format slike (AR): W : H = 16 : 9


9/21

Slika 3.9

liniji. jednoj u slike elemenata 2225 1250Pw == 916

Linijska frekvencija: Hz 31250 25 250fL == 1 Propusni opseg za HDTV: MHz 28890 31250BHD =

Ovako velika irina pojasa je jednim dijelom uzrokovana i kanjenjem uvoenja HDTV-a.

PRVI STANDARD: 1280 x 720 x 60 (progres dominira) EUROPA DRUGI STANDARD: 1920 x 1080x 50/60 (interlace dominira) SAD

Slika po amerikom standardu je sastavljena od 2 Mega-elemenata slike (2 Megapixela ). 3.3 Sloeni video signal Za bolje razumijevanje formiranja sloenog video-audio signala treba poi od uprotene blok eme televizijskog lanca. U produkcijskom dijelu lanca se vri akvizicija (prikupljanje) video signala. Radi obezbjeenja ispravnog rada du cijelog lanca video signalu se dodaju odgovarajui sinhronizacijski impulsi. Nakon formiranja sloenog video (kompozitnog) signala odgovarajuim modulacijskim postupcima formira se televizijski signal spreman za prijenos od odailjaa do prijemnika. Na prijemnikoj strani se video i audio signal odvajaju od nosee i frekvencija podnosilaca te nakon obrade u odgovarajuim elektronikim sklopovima vri se reprodukcija slike na zaslonu i zvuka u zvuniku.


10/21

Slika 3.10 Sloeni video signal sastoji se od:

horizontalnih impulsa zatamnjenja vertikalnih impulsa zatamnjenja horizontalnih sinhronizacijskih impulsa vertikalnih sinhronizacijskih impulsa video signala osvjetljaja (luminanca) - na nivou linije video signala boje (croma) podnosioca boje (burst)

Na narednoj slici je predstavljen raspored i meusobni odnos rastera amplitudaxvrijeme pomenutih signala.

Slika 3.11

Produkcija Prijenos Reprodukcija


11/21

a) Horizontalni sinhronizacijski impulsi

Slika 3.12

trijem) (zadnji Porch Back s5,8Ts4,7T

trijem) (prednji Porch Front s1,5T

bp

HSI

fp

===

Horizontalni impuls zatamnjenja je osnovica za horizontalni sinhronizacijski impuls (Horizontal Sync Impuls - HSI). Na slijedeoj slici je predstavljen koncept produkcijskog dijela sistema televizije koji omoguava generiranje crno-bijelog sloenog video signala:

a) Fizikalna dispozicija komponenata


12/21

Slika 3.13

Za ilustraciju koncepta generisanja sloenog C/b video signala e posluiti primjer ekrana dat na narednoj slici: ona predstavlja crni trougao na bijeloj

podlozi. Za analizu slike je potroeno 5 linija .

Slika 3.14

Na sljedeoj slici je prikazan nastanak sloenog (kompozitnog) video signala. U vremenskom domenu su predstavljeni horizontalni blank i sznc impulsi (A i B), zatim sirovi signal luminance te kompozitni signal luminance- CVS(C i D)

prizor objektiv

TV KAMERA

analizatorska cijev

katoda foto sloj

mlaz elektrona

SYHHRO GENERATOR

elektronski preklopnik

video kompozitni video signal

impulsi zamraenja

synchro impulsi

A- mb(t) B- ms(t)

C- my(t) D- mc(t)

b) Blok shema


13/21

Slika 3.15 b) Vertikalni sinhronizacijski impulsi Za zatamnjenje povratka mlaza elektrona sa dna na vrh zaslona koristi se impuls vertikalnog zatamnjenja (VZ) i njegova frekvencija odgovara frekvenciji poluslike i iznosi 50 Hz. Trajanje impulsa vertikalnog zatamnjenja (Vertical Blank Impuls - VBI) je:

1612664425T25T lVZ === Za ispravnu sinhronizaciju slike neophodno je koristiti vertikalni sinhronizacijski impuls (VSI) ija frekvencija iznosi 50 Hz. Trajanje vertikalnog sinhronizacijskog impulsa iznosi:

1606T2,5T lVSI == U praksi za potrebe korektne nivelacije impulsa dodaju predimpulsi i naknadni impulsi, u trajanju od po 2,5Tl .


14/21

Slika 3.16

Slika 3.17 U analizi sa proredom se razlikuju prva(sadri neparne linije) i druga poluslika( sadri parne linije): Na sljedeoj slici je prikazan raspored linija u vremenskom rasteru, po poluslikama onako kako se ispisuju na zaslonu TV prijemnika:

Slika 3.18

Na slijedeoj slici je prikazan raspored linija po poluslikama u prostornom rasteru,onako kako se ispisuju na zaslonu televizijskog prijemnika.


15/21

Slika 3.19

3.4 Posmatranje video signala u domenu frekvencije U dosadanjoj analizi su razmotrene pojave u domeni vremena ali je korisno bar neke od pojava prezentirati u domeni frekvencije. U nastavku e biti analiziran samo video, ne osvrui se na uticaje horizontalnih i vertikalnih sinhronizacijskih impulsa. Neka se primjenom fotoelektrinog pretvaraa analizira mirna slika. Tvorci pomenutog modela su P. Mertz i F. Gray (1964). U ovom modelu, analizirajui mlaz se kree po slici putanjom koja se sastoji od niza paralelnih traka. Generirani signal slike odgovara slici vrlo dugake uske trake stohastiki promjenljive sjajnosti. Analiza slike se periodino ponavlja u vremenu, te je signal osvjetljaja, odnosno video signal definiran dvostrukim redom Furijea.

( ) ( )[ ] =

=++=

0mmnSl

nmn tfnfm2cosAn)T(m,nm,S

T(m,n) prijenosna funkcija optikog prozora fotoelektrikog konvertora Amn vremenski invarijantna amplituda dvodimenzionalne spektralne komponente osvjetljaja

komponente iste faza pocetna nainvarijant vremenskimn fl frekvencija linija


16/21

fs frekvencija slika m indeks harmonika linijske frekvencije n indeks harmonika vertikalne frekvencije ili frekvencije slika.

Na sljedeoj slici je grafiki prikazan spektar video signala:

Slika 3.20 Uoljivo je da su oko harmonika linijske frekvencije rasporeeni boni opsezi koje ine harmonici slika Sfn , pri emu je Sznl fnf >> a nznaajno redni broj najvie znaajne bone komponente. Ako ova nejednakost ne bi bila zadovoljena dolo bi do izoblienja u slici. Za ilustraciju, na narednoj slici 3.21 prikazano je nekoliko primjera mirnih slika uz koje su pokazane manifestacije u domeni vremena i frekvencije: U sluaju pokretnih slika mijenja se raspored osvjetljaja slike tokom vremena, zbog ega dolazi do simultane amplitudne i fazne modulacije svih spektralnih komponenata slike. Oko noseih spektralnih komponenti formiraju se modulacijski spektri. Budui da je kod pokretne slike promjena osvjetljaja stohastiki proces, za analitiko odreivanje spektra koristi se najprije autokorelacijska funkcija video signala, a zatim se primjenjuje Furijeova transformacija.


17/21

Slika 3.21 3.5 Frekvencijske karakteristike i raspodjela frekvencija televizijskih signala u zemaljskoj televizijskoj difuziji Kako je ranije pokazano, dovoljna irina frekvencijskog opsega video signala je 5 MHz. Kako bi se televizijski signal mogao prenijeti kroz slobodni prostor potrebno je primjeniti postupke modulacije. Modulacijski postupci koji se koriste kod difuzije analognog signala su amplitudna modulacija (AM) za signal slike i frekvencijska mofulacija (FM) za signal zvuka. Primjer: Neka je frekvencija nosioca slike fNS = 200 MHz, U je modulacijski signal a U signal nosioca. Produkti amplitudne modulacije su dva bona opsega LSB i USB koji uz dodatak zatitnog frekvencijskog rastojanja od susjednih kanalskih spektara od 1 MHz ispod LSB-a i iznad USB-a daje ukupnu irinu frekvencijskog opsega video signala (frekvencijska irina kanala) MHz 12BCH .


18/21

Slika 3.22

Oigledno je da je ovako formirani video kanal sa dva bona opsega (Dual Side Band - DSB) neekonomian, pa se u praksi primjenjuje AM modulacija VSB (Vestigal Side Band) kojom se vei dio donjeg bonog opsega odstranjuje filterom u izlaznom stupnju odailjaa. Frekvrencijska karakteristika ovako obraenog televizijskog signala na odailjakoj strani ima slijedei oblik:

Slika 3.23 Usvojeni razmak nosioca slike i podnosioca zvuka iznosi 5,5 MHz. Frekvencija podnosioca boje je 4.43361875 MHz a formira se na slijedei nain:

1135/4*15625 Hz + 50/2 Hz = 4.43361875 MHz


19/21

Frekventna karakteristika televizijskog prijemnika ima slijedei oblik:

Slika 3.24 Razmak nosioca slike i podnosioca zvuka se formira uvoenjem meufrekvencija slike (33,4 MHz) i zvuka (38,9 MHz) poznat pod nazivom Intercarrier sistem. Na frekvetnoj karakteristici TV prijemnika se uoava tonsak stepenica sa 10 %, koja govori o omjeru nivoa slike i nivo tona. Uoljivo je da se u televizijskom odailjau prenose niskofrekvencijske (NF) komponente u oba bona opsega, kako bi u televizijskom prijemniku izbjegli potrebu za isticanjem NF komponenti. Zbog toga se na nosiocu slike smanjuje pojaanje na 50%. Za prijenos slike se koristi negativna AM. Primjer negativne AM:

Slika 3.25 Smetnja moe izazvati efekat svijetle mrlje koja ima vei efekat ometanja od tamne mrlje koja takoer moe biti izazvana smetnjom.


20/21

3.6 Uporedni pregled aktualnih televizijskih standarda za analognu terestrijalnu zemaljsku televiziju

CCIR PARAMETRI STANDARDA B(VHF) G(UHF)

USA FCC

FRANCUSKA

Linija/okvir 625 625 525 625 Linija/sekunda 15.625 15.625 15.750 15.625 Okvir/sekunda 25 25 30 25 Poluslika(polje)/sekunda 50 50 60 50 BVS irina pojasa video signala [MHz] 5 5 4,2 6 BCH irina kanala [MHz] 7 8 6 8 AM polarizacija N N N P Modulacija tona FM FM FM AM

Razmak slika-ton [MHz] 5,5 5,742 5,55

5,742 4,5 6,5

Odnos irine i visine (Aspect Ratio AR) 4:3 4:3 4:3 4,12:3 SYNC nivo [%] 100 100 100 Nema podataka Nivo zatamnjenja [%] 75 75 75 25 Sistem boje PAL PAL NTSC SECAM Podnosilac boje [MHz] 4,43 4,43 3,58 4,43

Tabela 3.2

Televizijski signali se mogu emitirati preko razliitih medija:

Zemaljsko emitiranje, Kabelsko (CATV) emitiranje, Satelitsko emitiranje, Druge mogunosti (Beini kabel Wireless Cable KU BAND 18-

40 GHz) Prisutni su i novi naini emitiranja video signala putem beinih mrea (WiMax). Na slijedeoj slici je prikazana raspodjela frekvencija po CCITT-u za zemaljsku difuziju signala televizije:

Slika 3.26


21/21

Za difuzno emitiranje televizijskog signala koriste se:

Opseg I, Opseg III (VHF) Opseg IV, Opseg V (UHF) Televizijskom odailjau Hum (Sarajevo) meunarodno dodjeljene i tehniki verificirane frekvencije za emitiranje su:

Band Kanal Fd-Fg fns fnt VHF 8 195-202 196,25 201,75 UHF 52 718-726 719,25 724,75

Tabela 3.3

3 tv standardi

Documents