ОСНОВЫ...

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

ОСНОВЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Альбом схем

Омск

Издательство ОмГТУ

2011

Составитель: Одинец Александр Ильич, к.т.н., доцент

Предназначен для студентов очной и заочной форм обучения

специальности 210302 и направления 210300.62 «Радиотехника».

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2011

ВВЕДЕНИЕ

Телевидение - наука о передаче визуальной информации при помощи

электрических сигналов. В основе телевизионной передачи и воспроизведения

изображений лежат три физических процесса: преобразование световой

энергии, исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы; передача и

прием электрических сигналов; преобразование электрических сигналов в

световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.

Научно-технической базой телевидения послужили открытия как русских,

так и зарубежных ученых, позволившие реализовать вышеназванные процессы.

Исследования в области дальнейшего развития телевидения направлены на:

- внедрение цифрового телевидения;

- замену кинескопов ЖК и плазменными панелями;

- развитие систем телевидения высокой четкости (ТВЧ);

- развитие систем стереотелевидения;

- развитие систем с многоязыковым звуковым сопровождением;

- осуществление приема на домашний телевизор радиосигналов от ИСЗ;

- осуществление обратной связи от телезрителя к телевизионной студии,

- развитие средств телевизионного контроля и управления и др.

В настоящее время в России телевидение вещает в аналоговом стандарте

SECAM (625/50/2:1/4:3 - 625 строк разложения; 50 полей в сек.; 2:1 - тип

развертки, 4:3 - формат кадра). В стандарте используется чересстрочная

развертка, при которой один кадр формируется из двух полей, в результате

частота смены полей 50 Гц, а смены кадров - 25 Гц. Изображение отображается

с разрешением 720 на 576 пикселей. Полоса частот одного телевизионного

канала - 8 МГц.

Современный этап развития телевидения характеризуется интенсивным

внедрением цифровых методов обработки сигналов. Аналоговое телевидение

постепенно и неуклонно заменяется цифровым. Цифровое телевидение по

сравнению с аналоговым имеет неоспоримые преимущества. Наиболее

важными из них являются возможность трансляции по каналам большого числа

программ высокого качества при снижении затрат энергии при их передаче, а

также возможность организации условного доступа (авторизации),

предусматривающего плату за просмотр программ. Кроме того, цифровые

телевизионные системы создают возможность:

- организации систем видеотелефонии и видеоконференцсвязи;

- передачи ТВЧ в стандартных каналах вещания;

- существенного повышения качества передачи изображений и звука;

- цифрового сопряжения сетей с компьютерными Internet - сетями;

- обеспечения эффективности использования частотного ресурса;

-достаточно низкой цены внедрения за счет использования существующей

инфраструктуры аналоговых сетей;

Технологическими лидерами в области цифрового телевизионного

вещания являются страны Европейского союза (ЕС), США и Японии. В странах

ЕС приняты следующие стандарты цифрового телевидения:

- DVB-C – кабельное ТВ вещание;

- DVB-T – наземное ТВ вещание;

- DVB-S – спутниковое ТВ вещание;

- DVB-MC –системы мм диапазона;

- DVB-MS – сотовые системы телевидения и др.

В США разработан стандарт ATSC цифрового наземного ТВ вещания. В

Японии разработана концепция цифрового ТВ вещания с интеграцией служб

ISDB. В России принято решение о развитии ТВ вещания по стандарту DVB. В

2009 года утверждена федеральная целевая программа «Развитие

телерадиовещания в РФ на 2009-2015 годы».

Стратегия перехода от аналогового к цифровому телевидению в России

определяется специально разработанной в 1999 году «Концепцией внедрения

цифрового телевидения и радиовещания в России», рассчитанной до 2015 года.

Важным шагом в развитии цифрового телевизионного вещания явилось

решение Правительства РФ от 25 мая 2004 года о внедрении в России

европейской системы цифрового телевизионного вещания стандарта DVB

(Digital Video Broadcasting - цифровое видеовещание). Принято решение о

выделении для цифрового ТВ полосы частот 174-230 МГц и 470-862 МГц. Эти

полосы частот соответствуют существующим диапазонам аналогового

вещания: метровому - с 6-го по 12-й канал и дециметровому - с 21-го по 60-й

канал.

Ведутся активные работы в области ТВЧ. Такие системы имеют

примерно удвоенную разрешающую способность по вертикали и горизонтали.

Для целей студийного производства и телевизионного вещания предложены

стандарты 1125/60/2:1 и 1250/50/2:1. Для международного обмена программами

ТВЧ приняты стандарты: 1080/25/1:1, 1080/50/2:1. Использование цифровых

методов в ТВЧ позволило унифицировать множество предложенных

стандартов за счет применения единого формата (16:9) изображения,

предусматривающего 1080 активных строк в кадре с чересстрочным (2:1) или

прогрессивным (1:1) разложением при 1920 отсчетах в каждой строке для

яркостного сигнала (для цветоразностных сигналов - 960).

Данный альбом схем предназначен для студентов, обучающихся по

специальности 210302 и направления 210300.62 «Радиотехника» при изучении

дисциплин «Основы телевидения и видеотехники» и «Цифровое телевидение».

В процессе изучения дисциплин студенты должны познакомиться со

структурными схемами распространенных телевизионных устройств и

получить навыки по проектированию телевизионной аппаратуры.

Настоящий альбом схем составлен на основе материалов, взятых из

источников, которые приведены в библиографическом списке.

1. Физические основы телевидения

Рис. 1.1. Зависимость остроты зрения от расстояния до желтого пятна

Рис. 1.2. Удельные цветовые коэффициенты в координатах r, g, b

Рис.1.3. Поверхность, образованная векторами цветов

монохроматических излучений

60 40 20 0 20 40 60

Ночное

зрение

Дневное

зрение Острота

зрения

Слепое пятно

Расстояние от

желтого пятна,

градусы

Рис. 1.4. Цветовой треугольник RGB

Рис. 1.5. Цветовой график X,Y, Z

Рис. 1.6. Зависимость требуемой

полосы частот f от размера l деталей Рис. 1.7. График зависимости

видимой насыщенности P от

размера деталей и их цвета

2. Черно-белое телевидение

Селектор каналов:

УВЧ - усилитель высокой частоты; СМ - смеситель; Г - гетеродин; АПЧГ - устройство

автоматической подстройки частоты гетеродина; УУСК - устройство управления селектором

каналов; БУ - блок управления.

Канал звука:

УПЧЗ - усилитель промежуточной частоты звука ; ОГ - ограничитель; ЧД - частотный

детектор, УНЧ - усилитель низкой частоты.

Канал изображения:

УПЧИ - усилитель промежуточной частоты изображения; АД - амплитудный детектор; УВС

- усилитель видеосигнала; АРУ - схема автоматической регулировки усиления.

Канал синхронизации, развертки и питания:

АС - амплитудный селектор; УСС - узел строчной синхронизации; ГСР - генератор строчной

развертки; ВК - выходной каскад; УКС - узел кадровой синхронизации; ГКР - генератор

кадровой развертки; ВВ - высоковольтный выпрямитель, ПФП - плата фильтра питания; БПИ

- блок питания импульсный.

Рис. 2.1. Функциональная схема телевизора

УВЧ

СМ

Г

УПЧЗ

ОГ

ЧД

УНЧ

Селектор каналов Канал звука

АД

УВС

Канал изображения

изображения

АРУ

УПЧИ

АПЧГ

БУ

УУСК

УСС

ГСР

ВК

УКС ГКР

ВК

ВВ

ВК

Канал синхронизации и развертки

ПФП

БПИ

Рис. 2.2. Огибающая спектра Рис. 2.3. Форма сигнала

телевизионного сигнала изображения

654321625623

0

1,25

01,52

7 8 9 10 11 12 13 14 15

с - я

к - я

620

а

б

в307

310311 319317315313

321 323 325 327

V VI VII VIII IX X

III

4,756

4,4064,2503,900

Fподн , МГц Uподн , В 156 кГц350 кГц

I

II

Номера строк первого поля

Номера строк второго поля

IV

Рис. 2.4. Полный телевизионный сигнал для первого и второго полей

6,25

6,5 8,0

U1

U2

U3

t

fни

fни fнз

f,МГц

3. Вещательные системы цветного телевидения

F – световой поток; ОС – оптическая система; З – неизбирательное зеркало; ДФ –

дихроический фильтр; СДО – светоотделительная оптика; ПТ – передающая трубка; ЦКМ –

цветокорректирующая матрица; - гамма-корректор; КМ – кодирующая матрица; СИ –

синхроимпульсы; М – модулятор; АК – аппаратурный корректор.

Рис. 3.1. Камерный канал и кодирующее устройство системы SECAM

КМ – кодирующая матрица; АО – амплитудный ограничитель; ЯЦ – корректор искажений

«яркость – цветность»; СИ – синхронизирующие импульсы; ИВП – импульсы фильтра

включения поднесущей; ФИ – формирователь импульсов;

ТВ СГ – телевизионный синхрогенератор.

Рис. 3.2. Структурная схема кодирующего устройства системы SECAM

Рис. 3.3. Огибающая спектра радиосигнала SECAM

Рис. 3.4. Характеристика цепи НЧ - коррекции

Рис. 3.5. Характеристика цепи ВЧ - коррекции

0,01 0,5 1 МГц f

K

Прием

Передача

1

2

3

;

1

1

1

1

lg10

3

2

2

dB

f

f

f

f

К Н

f1=85 кГц.

1

2

3

К

4,0 4,2 4,4 4,6 f, МГц F0

-0,5 МГц

-0,35 МГц +0,5 МГц

+0,35 МГц FOR

FOB

ВПС – схема восстановления постоянной составляющей;

КНЧ(f), КВЧ(f) – фильтры коррекции НЧ и ВЧ - предискажений;

ЭК – электронный коммутатор; ЧД – частотный детектор; М – матрица;

СЦС – блок сигнала цветовой синхронизации;

АО – амплитудный ограничитель.

СТ – симметричный триггер.

Рис. 3.6. Структурная схема канала цветности системы SECAM

ПФ - полосовой фильтр; К – ключ; СД – синхронный детектор;

Г – генератор опорной частоты; РФ – режекторный фильтр;

ФАПЧ - система фазовой автоподстройки частоты;

ГУН - генератор, управляемй напряжением; М – матрица;

ФВ – фазовращатель; ЛЗ – линия задержки.

Рис. 3.7. Структурная схема канала цветности системы NTSC

Рис. 3.7. Составляющих U U, U V

и вспышки U ВСП

в сигнале цветности PAL

ПФ –полосовой фильтр; ФД – фазовый детектор; Г – генератор опорной частоты;

ГУН – генератор, управляемый напряжением; ФНЧ – фильтр нижних частот;

ЭК – электронный коммутатор; СТ – счетный триггер; СД – синхронный детектор;

УЛЗ – универсальная линия задержки; БЦС - блок цветовой синхронизации.

Рис. 3.8. Структурная схема канала цветности PAL с линией задержки

Рис. 3.9. Расположение мультиплексированных компонент сигнала

D2- MAC в пределах одной строки

4.Схемы приемников с цифровой обработкой сигналов

Витерби-

декоди-

рование

Деперемежение

Декодирова

ние Рида-

Соломона

Демоду-

ляторТюнер

Общий

интерфейс

CI

ЦАП видео

ЦАП аудио

Модуль

PCMCIA

Видео-

декодер

Аудио-

декодер

PID-

фильтрация

Микропро-

цессор

Выделение

синхроданных

Построение

таблиц РАТ,

САТ, РМГ

Входной блок

АРУ

Управление

I

Q

RGB

L

R

Декодеры

PES

Управление и

порты

Рис. 4.1. Структурная схема интегрированного приемника-декодера

Канальный

декодер

Демультиплексор

транспортного потока

Видео-

декодер

MPEG-2

Звуковой

декодер

MPEG

Кодер PAL

ДОЗУ

видео-

данных

Память

транспортного

потока (СОЗУ)

Модуль

условного

доступа

На антенный

вход обычного

телевизора

Полный

видеосигнал

(CVBS) На SCART

L

RДОЗУ

звуковых

данных

УВЧ

модулятор

L

R

Выход

стереозвука на

SCART

Суммирующий

усилитель

МонозвукПоследовательные

звуковые сигналы

Видеосигналы

Цифровой

транспортный

поток

Шина РС

Шина

микропроцессоров

Модули-

рованные

сигналы ВЧ

8 битов

РС

СRСВ

Y

Рис. 4.2. Структурная схема приставки декодера приемника

Тюнер Канал ПЧ

Цифровой

видео-

процессор

RGB-видео-

усилители

Цифровой

аудио-

процессор

Левый

канал

Правый

канал

Устройства

разверток

Модулятор

коррекции

АЦП

АЦП

5,5 МГц

5,74 МГц

ЦАП

ЦАП

CVBS

Пр

оц

ессо

р

ра

зве

рто

к

L

R

Кинескоп

ОС

Оконечные

каскады ЗЧ

Аналоговая

обработка сигналов

Цифровая


Аналоговая


Рис. 4.3. Структурная схема телевизора с цифровой обработкой сигналов

Рис.4.4. Структурная схема телевизора с цифровой обработкой сигналов

Рис.4.5. Структурная схема цифрового видеоблока

5. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи

Рис.5.1. Параллельный 3-разрядный АЦП

Рис. 5.2. Двухтактный 8-разрядный последовательно-параллельный АЦП

Рис. 5.3. АЦП последовательного счета

Рис. 5.4. Сигма-дельта АЦП

Рис. 5.5. ЦАП с суммированием весовых токов

6. Цифровой фильтр

Y(nT)=a0 X(nT)+a1 X(nT-T)+…+aNX(nT-NT)+b0 X(nT)+b1 X(nT-T)+…+bMX(nT-MT).

M

1j

j

j

N

0i

i

i

M

M

2

2

1

1

N

N

1

10

zb1

za

zb...zbzb1

za...zaa

)z(X

)z(Y)z(H

.

Рис. 6.1. Каноническая схема цифрового фильтра N-порядка

42cos2211)( rwTrwTH , ;2 22112,1 bbbz 2,1 zr .

Рис.6.2. АЧХ рекурсивного ЦФ второго порядка при 0,1 210 aaa

)(nTx 0a

1z

1z

1z

1z

1a

2a

2a

Na

1b

2b

Nb

Mb

1b

)(nTy

9375,0r

0,875

0,75

K(wT)

0 2 23 2

7. Модуляция в цифровом телевидении

Рис. 7.1. Квадратурная схема многопозиционной модуляции

(ФМС – формирователь модуляционных символов)

БМ1

+

БМ2

Г ФМС

Q

I

D

tQ sin

tI cos

tcos

tsin М-КАМ

0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 t

D

0 0 0 0

1 1 t

Q

1

0 0

1 1 t

I

1

а

01 11

00 10

I

Q

б

Рис. 7.2. Модуляция 4-КАМ: а – осциллограммы сигналов;

б – сигнальное созвездие

Рис.7.4. Векторное представление гармоники

Рис. 7.3. Модуляция 16-КАМ: а – осциллограммы сигналов;

б – звездная диаграмма

а б

0 0 1 1 0 1 1 t

D

0 1 0 0 1 1 1 0 0

01

00

10

11

t

Q

01

00

10

11

t

I

0110

1001

0010

1011

I

Q

0011 0111 1111

1010 1110

1101

1100 1000

0001 0101

0100 0000

Картеж – n-разрядное двоичное число, передаваемое одним модуляционным символом

Рис. 7.5. Формирователь модуляционных символов

Рис.7.6. Декодер модуляционных символов

QAM-16 ФМ-16

)1/(2 Ld , /M)2sin(d ,

где L- число уровней модуляции. где: M - число значений фазы.

Рис. 7.7. Сигнальные созвездия систем QAM-16 и ФМ-16 при одинаковой

мощности сигнала

Рис. 7.8. Формирователь радиосигнала OFDM

Tu/4 - защитный интервал, сf – центральная частота

Рис. 7.9. Спектральная плотность мощности сигнала OFDM

Рис. 7.10. Формирование защитного интервала

ОБПФ

ЦАП

ЦАП

ФНЧ

ФНЧ

∑

+90°

Генератор

F0

С1

∙

∙

Ck

S1

S0

S0

1

0

00 )(2)(21

)(N

k

kk tT

kfSinbt

T

kfCosa

NtS

Рис. 7.11. Спектр модулированного сигнала OFDM

Рис. 7.12. Структура сигналов в стандарте DVB

непрерывный пилот-сигнал распределенный пилот-сигнал

сигнал параметров передачи

данные

Символ 67 Символ 66 Символ 0 Символ 1 Символ 2 Символ 3

Kmin = 0

Kmax = 6816 (8k)

Kmax = 1704 (2k)

Табл. 7.1. Основные параметры системы OFDM

Основные параметры системы OFDM

Режим модуляции 8К 2К

Длительность рабочего

интервала Tu в мкс,

в числе периодов Т0 (*)

896 224

8192 2048

Частотный разнос несущих D =

1/ Tu , Гц 1116 4464

Число несущих в спектре

группового сигнала, n 6817 1705

Ширина радиоспектра

группового сигнала несущих,

МГц

7,61 7,61

Относительная длительность

защитного интервала, D/ Tu 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32

Длительность защитного

интервала D, в мкс,


224 112 56 28 56 28 14 7

2048 1024 512 256 512 256 128 64

Длительность символа

сообщения

Ts= D+Tu , в мкс,


1120 1008 952 924 280 252 238 231

10240 9216 8704 8448 2560 2304 2176 2112

Максимальное удаление ТВ-

передатчиков в одночастотной

сети вещания d = c(**) x D, км

67,2 33,6 16,8 8,4 16,8 8,4 4,2 2,1

Примечания:(*)Тактовый период Т0 =7/64 мкс.

(**)Скорость распространения радиоволн с = 3 x 10^5 км/с.

http://broadcasting.ru/wiki/index.php?title=OFDM

http://broadcasting.ru/wiki/index.php?title=OFDM

8. Помехоустойчивое кодирование в цифровом телевидении

Рис. 8.1. Формирование кода Хэмминга

Табл. 8.1. Правила обнаружения и исправления ошибок в коде Хэмминга

Проверка на четность Вывод Результат

А В С Д

0 0 0 0 Нет ошибок Данные приняты

0 0 0 1 Ошибка четности Б6 Данные приняты



1 1 0 1 Ошибка сообщения Б7 7Б , данные приняты





Другие комбинации Несколько ошибок Данные отвергаются

Табл. 8.2. Формирование кода Грея

№ Код Грея № Код Грея № Код Грея № Код Грея

0 0 0 0 0 4 0 1 1 0 8 1 1 0 0 12 1 0 1 0

1 0 0 0 1 5 0 1 1 1 9 1 1 0 1 13 1 0 1 1

2 0 0 1 1 6 0 1 0 1 10 1 1 1 1 14 1 0 0 1

3 0 0 1 0 7 0 1 0 0 11 1 1 1 0 14 1 0 0 0

7 0 1 2 3 4 5 6

Ч Ч Ч Ч И И И И

(Ч – биты проверки на четность; И – информационные биты)

- проверка А проверяет на четность биты 0,1, 5,7;

- проверка В проверяет на четность биты 1, 2, 3, 7;

- проверка С проверяет на четность биты 1, 3, 4, 5;

- проверка Д проверяет на четность все восемь битов.

Рис.8.2. Структурная схема кодера (7,4)

Кодовое слово (n=4, k=3) Сm = [ xm1 xm2 xm3 xm4 сm5 сm6 сm7 ].

Проверочные биты сm5 = xm1 + xm2 + xm3;

сm6 = xm2 + xm3 + xm4;

сm7 = xm1 + xm2 + xm4.

Рис. 8.3. Порождающая матрица систематического блокового кода

V(X)/ g(X) = q(X) + p(X) / g(X) V(X) = v0 + v1* X + v2* X

2 + v3* X3 + ….. + vm X

m

g(X) = g0 + g1* X + g2* X2 + g3* X

3 + ….. + gp* Xp

Рис.8.4. Логическая схема для реализации полиномиального деления

Примитивный

полином х3 + х + 1

Рис.8.5. Отображение элементов поля GF(23) в базисные элементы с

помощью схемы линейного регистра сдвига с обратной связью LFSR

Примитивный полином x8 + x4 + x3 + x2 + 1. LFSR-Linear Feedback Shift Register

Рис.8.6. Отображение элементов поля GF(256) в базисные элементы с помощью

LFSR

Код Рида-Соломона (204, 188, t = 8). Минимальное расстояние Хэмминга: dmin = n – k +1 = 17.

Число ошибок исправляемых RS-кодом: t = {dmin – 1}/2 = {n – k}/2 = 8.

Избыточность кода: 2t = dmin – 1 = n – k = 16.

Кодовая скорость: RRS = k/ n = 188/204.

Рис. 8.7. Структура кодового слова систематического кода

X0 X1 X2 X3 X4 XX5 6

1 2 3 4 5 6 7 8

8X7X

0 0 0 0 0

α0 0 0 1 1

α1 0 1 0 х

α2 1 0 0 х2

α3 0 1 1 х + 1

α4 1 1 0 х2 + х

α5 1 1 1 х2 + х + 1

α6 1 0 1 х2 + 1

Рис. 8.8. Структурная схема кодера (7, 3, t = 2) на основе RS-кода

Для RS-кода (204, 188, t = 8) порождающий многочлен для RS-кода (204, 188, t = 8):

g(x) = g0 + g1* X + g2* X2 + ….. + g15* X

15 + X16

Рис. 8.9. Структурная схема кодирующего устройства RS-кода при q = 28

{m} = {1, 0, 1, 0, 0, 0}. {U1(X)} = {1, 0, 0, 1, 1, 1}. {U2(X)} = {1, 1, 0, 0, 1, 1}.

{U(X)} = {1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1}.

Рис. 8.10. Сверточный кодер (степень кодирования 1/2, К = 4)

G0 = 11; G1 = 01; G2 = 11; G3 = 11.

Рис. 8.11. Порождающая матрица

Рис.19 Структурная схема RS-кодера

q

S1

R2t2t-1R 2tq

2t-12

q2 R

q1

1Rq

0 R0

S2

p(x)

m(x)

U(X)

m1 = {101} m2 = {10111}

Рис. 8.12. Примеры нахождения выходных последовательностей

Рис. 8.13. Структура кодера и таблица состояний

m ={1, 0, 1, 1, 1}.

{S(n)} = {S0, S1, S2, S5, S3, S7, S6, S4, S0}. {U(n)} = {1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0,1, 0, 0, 1, 1}

Рис. 8.14. Диаграмма состояний кодера

Табл. 8.3. Таблица переходов кодера

Состояния Новое состояние S(n+1) Кодовые биты

0 1 0 1

0 0 1 00 11

1 2 3 01 10

2 4 5 11 00

3 6 7 10 01

4 0 1 11 00

5 2 3 10 01

6 4 5 00 11

7 6 7 01 10

Рис. 8.15. Решетчатая диаграмма кодера

Рис. 8.16. Сверточный кодер (степень кодирования 1/3, К = 3) и его диаграмма

состояний

9. Кодирование информации и рандомизация в цифровом телевидении

Рис. 9.1. Структурная схема каскадного кодирования

Рис.9.2. Внешнее перемежение данных в системе DVB

M = 4, В = 52, В х М = N, N = 208

Рис. 9.3. Структура перемежителя в системе ATSC

Рис. 9.4. Внутреннее кодирование (а - сверточное кодирование со скоростью

r=1/2, б - кодирование с вычеркиванием, в - таблица кодирования)

Y = Z + ZD6 + ZD7 = Z(1 + D6 + D7) Z = S + ZD6 + ZD7 S = Z + ZD6 + ZD7 = Z(1 + D6 + D7)

Рис. 9.5. Структурная схема семиразрядного скремблера/дескремблера

D D D D D D

Сверточное кодирование 2

1r

r

Преобразование в последовательный код с вычеркиванием

Вход

данных

Выход

данных

Выход X

Выход Y

Структура вычеркивания Передаваемая последовательность

Вход

данных

21

32

43

65

87

X: 1

Y: 1

X: 10

Y: 11

X: 101

Y: 110

X: 10101

Y: 11010

X: 1000101

Y: 1111010

X1 Y2

X1 Y1 Y2

X1 Y2 Y2 X3

X1 Y2 Y2 X3 Y4 X5

X1 Y2 Y2 X3 Y4 X5 Y6 X7

а)

б)

в)

Последовательность инициализации скремблера

Разрешение скремблирования Ввод исходных данных

G(D) = 1 + Х14 + Х15

Рис. 9.7. Структурная схема скремблера/дескремблера в системе DVB

Генераторный полином g(x) = x16

+ x13

+ x12

+ x11

+ x7 + x

6 + x

3 + x + 1

Инициализирующая последовательность F180 = 1111 0001 1000 000

Рис. 9.8. Формирование ПСП для рандомизации данных в системе ATSC

Последовательность инициализации скремблера

Рис. 9.9. Порождение последовательности PRBS в системе DVB

Рис. 9.10. Структура синхросегмента в системе ATSC

Рис. 9.11. Формирование псевдослучайной последовательности PN511

Рис. 9.12. Формирование псевдослучайной последовательности PN63

Рис. 9.14. Кодер решетчатого кода в системе ATSC

10. Кодирование/декодирование видеоинформации в стандарте MPEG-2

−

+

Кодер

Хаффмана КВ ДКП

Обратное

КВ

Обратное

ДКП kT

Декодер

Хаффмана

Обратное

КВ

Обратное

ДКП +

kT Предиктор

Декодер

Канал

связи

Предиктор

К

Кодер

К

Вых.

Сж

аты

е

данн

ые

Видео (цифр.)

Вх.

Видео (цифр.) +

−

4

5

3

2

1

ДКП – дискретное косинусное преобразование; КВ – квантователь

Рис. 10.1. Схема кодера/декодера MPEG-2

Рис. 10.2. Типовая группа I-, P- и B- кадров

Рис.10.3. Сегментация кадра в формате 4:2:0

Рис. 19.4. Пространственный спектр ДКП

Рис. 10.5. Зигзаг-сканирование блока ДКП

Про

цессо

р

ДК

П

yxf , vuF ,

100 100 0 0 0 0 100 100

100 100 0 0 0 0 100 100

0 0 100 100 100 100 0 0

0 0 100 100 100 100 0 0

0 0 100 100 100 100 0 0

0 0 100 100 100 100 0 0

100 100 0 0 0 0 100 100

100 100 0 0 0 0 100 100

;0,при1

;0,при21

,

;16

12cos

16

12cos,

4

1,

7

0

7

0

vu

vu

vCuC

vyuxyxf

vCuCvuF

x y

где yxf , − блок данных на входе процессора ДКП;

x, y – номера столбцов и строк в блоке;

vuF , блок данных на выходе процессора ДКП;

u,v – номера столбцов и строк в блоке данных; номера x, y, u, v изменяются от 0 до 7.

Рис. 10.6. Блок данных yxf , на входе процессора ДКП

Про

цессор

ОД

КП

yxf , vuF ,

100 0 0 0 0 0 0 50

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 50 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

.16

12cos

16

12cos

,4

1,

7

0

7

0

vyux

vuFvCuCyxfu v

Рис. 10.7. Блок данных vuF , на входе процессора обратного ДКП

Рис. 10.8. Схема формирования сигналов многопрограммного цифрового

телевизионного вещания

11. Формирование и прием сигналов в системе DVB-T

Видео Звук Данные Программные Потоки MPEG - 2 DVB - T

Рис.11.1. Структурная схема устройства обработки информации

в кодере стандарта DVB-Т

Устройство Кодирования

видео


видео


видео

Форми -

ророватель программ-

много потока

MPEG - 2

Формирова –

тель транспорт-ного потока

MPEG - 2

Расчипи –

тель потока данных

Устройство рандомиза -

ции

Устройство внешнего

кодирования


перемежен.

Устройство внутреннего кодирования

Устройство рандомиза -

ции


кодирования


перемежен.

Устройство внутреннего кодирования

Устройст. внутренн. перемеж.

Формиров. модуляц. сигналов

Модулятор OFDM

Формиров. защитного интервала

Цифро - аналоговый преобразов.

Преобразов

. частоты

Генератор опорных сигналов

ё

Видео

Звук

Данные

Рис. 11.2. Декодирование сигнала DVB-T

Устройст. обратного внешнего перемеж.

Демульти-

плексор

Устройст. дерандо – мизации

Устройст. внешнего декодиров.

Декодирование видео

Декодирование звука

Декодирование данных

Усилитель и преобразоват.

частоты

Аналогово – цифровой

преобразоват.

Демодулятор OFDM

Устройство обрат. внут. перемежения

Устройство внутреннего

декодирования

Устройство синхронизации, коррекции сигналов, оценки характеристик Канала и надежности передачи данных

Кодер

COFDM

Процессор ОБПФ

Модулятор COFDM

ЦАП См Ф

Г а

прf D

Декодер COFDM

Процессор

БПФ

Модулятор COFDM

АЦП Тюнер прf D

б

Рис. 11.3. Модуляция и демодуляция COFDM: а – передатчик;

б – приемник (БПФ – быстрое преобразование Фурье; ОБПФ – обратное

БПФ; прf промежуточная частота; МС смеситель)

Рис. 11.4. Структурная схема приемного тракта кабельного цифрового

телевидени

Рис. 11.5. Входной узел цифрового приемника кабельного телевидения

КД – квадратурный детектор; МС – модуляционные символы

Рис. 11.6. Структурная схема приемного тракта спутникового цифрового


Рис. 11.7. Структурная схема приемного тракта наземного цифрового


8

Интерфейс

кредитной карты

Модуль

условного

доступа

СОЗУ

ДОЗУ 1

Демультиплексор

транспортного

потока

Канальный

декодер Тюнер

Видео-

декодер

MPEG - 2

Кодер

PAL/SECAM

Аудиоде

кодер

MPEG - 2 ЦА

П

УВЧ-

модулятор

ДОЗУ 2

ДОЗУ 3

Микропроце

ссор (МП)

Микроконтро

ллер (МК)

Приемник

ДУ ПДУ

шина МП

шина МК

Выход

ВИДЕО ПЦТС

2

CI 2

Выход

СТЕРЕО

L R

МОНО

8 8

14

15

Y, RC , BC

18

34

34

34

21

73 21 8 8

CI 2

7

ТП (188) 3

3 Q

I

13

2

шина CI 2

ИК

13

13

УВЧ-

выход

Флэш-

память

Рис. 11.8. Приемник (декодер) для цифрового телевидения

181

Конвертер

МШУ УПЧ 1

гетер 1

МШУ – малошумящий усилитель

Поляризатор

Наружный блок

УПЧ 1 f1

f2

гетер 2

ПФ

УПЧ 2

блок

управл.

АЦП ГУН

Цифровой демодулятор

QPSKÊÔÌ Í

12

13

шина МК

2

АРУ

АПЧГ

3 3

I Q

Ресивер

(внутренний блок)

Äf

CI 2

f0

f1

Рис. 11.9. Тюнер спутникового цифрового телевизионного приемника

184

Блок

аналоговой

обработки

АЦП

Блок

цифровой

обработки

Аналоговый

сигнал Кодер

канала

Модулятор

Канал

Блок

аналоговой

обработки

ЦАП

Блок

цифровой

обработки

Приемное

устройство

Декодер

канала

Демодулятор

Аналоговый

сигнал

Кодирующее


Передающее


Декодирующее


Рис. 11.10. Обобщенная структурная схема тракта цифрового телевидения

(АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь)

СК – селектор каналов (fПЧ1 = 36,125 МГц);

УПЧ – усилитель промежуточной частоты (fПЧ2 = 7,225 МГц);

ПАВ – фильтр на поверхностных акустических волнах;

АРУ – автоматическая регулировка усиления; ИА – измеритель амплитуды;

АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ПФ – полосовой фильтр;

I, Q – формирователь комплексных сигналов (8 – разрядные);

БПФ – быстрое преобразование Фурье; СПП – сигналы параметров передачи;

FEC – блок опережающей коррекции ошибок;

ОПС – обратное перемежение символов; ДВ – декодирование внешнее;

ОПБИ - обратное перемежение битов; ДРС – декодер Рида-Соломона;

ОПБА – обратное внешнее перемежение байтов;

ДР – узел дерандомизации; ДС – дескремблер;

ПУ – пульт управления; ДМП – демультиплексор;

ПУТ – процессор управления телевизором;

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь (fТАКТ - 16-48 кГц, 8-24 бит);

RGB – графическая информация формата 4:4:4;

YUV - графическая информация формата 4:2:2.

Рис. 11.11. Структурная схема приёмника DVB-T

12. Измерения и контроль в телевидении

1 -синусквадратичный импульс 2 - опорный импульс «белого»

Рис. 12.1. Измерительная строка для оценки искажений АЧХ (15- 300 кГц)

Пакеты синусоидального сигнала с частотами 0,5; 1,5; 2,8; 4,43; 5,0 и 5,8 МГц

а) на входе контролируемого тракта; б) на выходе контролируемого тракта.

Рис.12.2. Измерительная строка для оценки искажений АЧХ (0,5–5,8 МГц)

Рис.12.3. Осциллограмма ПЦТС в системе PAL

Библиографический список

1. Бродский М.А. Цветное телевидение. – 2-е изд. – Минск: Высш. шк., 1994. –

140с.

2. Гласман К. Цифровое наземное телевизионное вещание: ATSC-DVB-ISDB //

625, 1999, №4. - С. 66-70.

3. Гольдерберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Справочник. - М.: Радио

и связь, 1985. - 312 с.

4. Домбругов Р.М. Телевидение: Учебник для вузов.- Киев: Вища шк., 1979.- С.

67-80.

5. Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение / Под ред. Н.С.

Мамаева – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 180 с.

6. Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Системы цифрового телевидения и

радиовещания / Под ред. Н.С. Мамаева – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.– 254 с.

7. Мамчев Г.В. Цифровое телевизионное вещание. Уч. пособие. – Новосибирск:

СибГУТИ, 2001. - 198 с.

8. Мамчев Г.В. Основы радиосвязи и телевидения. Уч. пособие. М.: Горячая

линия – Телеком, 2007. – 416 с.

9. Новаковский С.В. Стандартные системы цветного телевидения. – М.: Радио и

связь, 1976. – 364с.

10. Пясецкий В.В. Цветное телевидение в вопросах и ответах. – Минск: Полымя,

1994. – 378с.

11. Самойлов В.Ф., Хромой Б.П. Основы цветного телевидения. – М.: Радио и

связь, 1983. – 156с.

12. Телевидение: Учебник для вузов / Аксентов Ю.В., Веревкин Н.С., Джакония

В.Е. и др.; Под ред. П.В. Шмакова. М.: Связь, 1979. – 432 c.

13. Телевидение: Учебник для вузов. В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Н.А.

Ерганжиев и др.; Под ред. В.Е. Джаконии. – М.: Радио и связь, 1986. – 456с.

14. Телевидение: Учеб. пособие для вузов/ Р.Е. Быков, В.М. Сигалов, Г.А.

Эйссенгардт; Под ред. Р.Е. Быкова.- М.: Высш.шк., 1988. – 248 c.

15. Телевидение: учебник для вузов / Под ред. В.Е. Джаконии. – 4-е изд. – М. :

Горячая линия-Телеком, 2007. – 616 с.

16. Телевизионная техника: Справочник: Под общ. ред. Ю.Б. Зубарева и Г.Л.

Глориозова. – М.: Радио и связь, 1994. – 312с.

17. Телевидение и радиовещание: Ежемес. всерос. научно-техн. журн. – М.: Ред.

журн. «Телевидение и радиовещание», - Выходит ежемесячно.

18. Хохлов Б.Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров. – 2-е изд.,

перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1992. – 368с.

19.Федерков Б.Г., Телец В.А., Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование,

параметры, применение.- М.: Энергоиздат, 1990. –320с.

20. 625: Ежемес. всерос. научно-техн. журн. – М.: Ред.журн. «625», - Выходит

ежемесячно.

http://www.625-net.ru/archive/arc_1999.htm#4_99

http://www.625-net.ru/archive/arc_1999.htm#4_99

Содержание

Введение …………………………………………………………………………3

1. Физические основы телевидения…………………………………………….5

2. Черно-белое телевидение ………………………………………………….....7

3. Вещательные системы цветного телевидения……………………………….9

4. Схемы приемников с цифровой обработкой сигналов…………………….14

5. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи……………...…16

6. Цифровой фильтр …………………………………………………………….18

7. Модуляция в цифровом телевидении………………………………………..19

8. Помехоустойчивое кодирование в цифровом телевидении ……………….25

9. Кодирование информации и рандомизация в цифровом телевидении……31

10. Кодирование/декодирование видеоинформации в стандарте MPEG-2….35

11. Формирование и прием сигналов в системе DVB-T………………………39

12. Измерения и контроль в телевидении ……………………………………..46

Библиографический список………………………………………………………47

ОСНОВЫ...

Documents