Элементы физических основ телевидения

Два основных принципа ТВ
Пространственная дискретизация изображения – разбивка всего поля передаваемого изображения на конечное число дискретных элементов
Развертка изображения – последовательная передача всех элементов изображения с помощью электрических сигналов по одному каналу связи

Упрощенная схема
системы телевизионного вещания
Преобразование света, испускаемого объектом передачи или отражаемого им, в электрические сигналы
Передача электрических сигналов в виде последователь-ности импульсов (сигнал изображения) по каналам связи и их прием
Обратное преобразование электрических сигналов в свето-вые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта (синтез переданного изображения)
Передающая сторона
Приемная сторона
канал связи
Преобразователь «свет-сигнал»
Преобразователь «сигнал-свет»
Т П К

Сканирование – процесс последовательной непрерывной или дискретной выборки значений оптического сигнала с целью его преобразования
и получения электрического сигнала, параметры которого однозначно соответствуют параметрам оптического сигнала
В передающей телевизионной камере сканиро -вание выполняется в пространстве изображений с помощью преобразователя «свет-сигнал»

Приемник оптического излучения (фотоприемник) –устройство, предназначенное для преобразования оптического сигнала в электрический
Фотоприемники, используемые в телевизионных камерах:
электронно-лучевые приборы – передающие телевизионные трубки типа видикон (плюмбикон);
полупроводниковые (твердотельные) приборы – ПЗС-матрицы, КМОП-матрицы

Изображение состоит из m элементов Характеристики элемента изображения:
B – яркость, l – цветовой тон,
p – чистота цвета,
x, y – координаты
Многомерная функция, описывающая изображение, состоящее из m элементов:

Электрон
Дырка
Валентная
зона
Зона
проводимости
Фото-возбуждение
hν > EG
EG
Электрическое поле
Упрощенная структура
энергетических зон полупроводника
Запрещенная
зона

Устройство видикона:
1 - фотомишень, 2 - катод, 3 - управляющий электрод, 4,5,6 - аноды, 7- фокусирующая катушка, 8 - отклоняющая система,
9 - корректирующая катушка
«плюмбикон», «глетикон»

Эквивалентная электрическая схема фотомишени видикона

Ход электронного луча при линейно-строчной развертке
Пилообразные отклоняющие
строчные (Ic ) и кадровые токи (Iк )

Строчные и кадровые гасящие импульсы запирают (гасят) электронный пучок ЭЛТ во время обратных ходов строчных и кадровых разверток
Строчные и кадровые синхроимпульсы обеспечивают синхронную и синфазную работу развертывающих устройств передающих камер и телевизионных приемников
Полный телевизионный сигнал –
совокупность сигналов изображения, гасящих и синхронизирующих импульсов

К определению граничных частот
сигнала изображения
fн = 50 Гц ;
Тн = 1/50 с = 20 мс
Формат кадра:
k = B/H = 4/3
Число элементов
в строке
625 х (4/3) = 833
Длительность строки:
1/50:625 = 32 мкс
Длительность одного элемента: 32:833 = 0,04 мкс
Тв = 0,08 мкс
fв = 12,5 МГц ;
Тв = 0,08 мкс

Параметры телевизионной развертки в стандартах PAL и SECAM
(interlace – чересстрочная развертка)
Число строк разложения в кадре – 625
Формат кадра - 4/3
Кадровая частота - 25 Гц (Тк = 40 мс)
Частота полей - 50 Гц (Тп = 20 мс)
Частота строчной развертки -15625 Гц (Тс= 64мкс)
Ширина спектра сигнала изображения - 6 МГц

Амплитудно-частотная
характеристика радиоканала
вещательного телевидения
Диапазоны электромагнитных волн
для эфирного телевещания
Метровые волны ‑ 10…1 м или 30…300 МГц, 12 каналов Дециметровые волны -100…10 см или 300…3000 МГц, 40 каналов
Сантиметровые волны - 10…1 см или 3000…30000 МГц
(спутниковое телевидение – 1 – 24 ГГц)