Телевизионное вещание

Для организации телевизионного вещания создана телевизионная сеть, обеспечивающая формирование телевизионных программ и возможность их приема на всей территории страны. Главное место в этой сети занимают программные телецентры, созданные во всех крупных городах и обеспечивающие трансляцию местных и региональных программ, а также трансляцию программ центрального телевидения, распространяемых по радиорелейным, кабельным и спутниковым линиям связи. Ретрансляционные телевизионные центры, в отличие от программных, выполняют только функцию ретрансляции «чужих» телевизионных программ.

Современный программный телевизионный центр является сложным комплексным предприятием, и его подробное изучение выходит за рамки данного учебного пособия. Поэтому ограничимся рассмотрением упрощенной схемы формирования сигнала телевизионной программы и его передачи в эфир с помощью передатчика наземного телевизионного вещания.

Схема формирования сигнала приведена на рисунке 3.2. За подготовку ТВ передачи и ее выдачу в эфир отвечает основное технологическое звено телецентра – аппаратно-студийный блок (АСБ). Программа составляется из сигналов студийных камер, входящих в состав АСБ, и сигналов внешних источников, каковыми являются сигналы от источников внестудийных программ, сигналы от камерных каналов телекинопроекторов и сигналы из аппаратной магнитной видеозаписи. Основные операции по обработке сигналов студийных видеокамер производятся в камерных каналах.

 

 

На вход камерного канала ТВ сигнал с выхода студийной камеры поступает в виде триады компонентных сигналов цветного телевидения. В качестве таких триад наиболее часто используются следующие комбинации сигналов: U _R, U _G, U _B; U _Y, U _R-Y, U _B-Y; U _Y, U _R, U _B. В камерном канале сигналы подвергаются следующим операциям обработки: усиление, восстановление постоянной составляющей, замешивание в видеосигнал и ограничение смеси гасящих импульсов, подавление фоновых помех путем введения компенсирующих сигналов, апертурная коррекция (для яркостного сигнала), матричная цветокоррекция RGB сигналов, призванная компенсировать ошибки цветопередачи, связанные с несоответствием реальных спектральных характеристик каналов видеокамеры требуемым (согласно критерию физиологически точного воспроизведения цвета). Затем следует гамма-корректор сигналов RGB, после чего они кодируются и в виде композитного сигнала ПЦТС поступают на вход микшерно-коммутирующего устройства. Контроль качества формирования сигнала в каждом из камерных каналов производится с помощью ВКУ.

Рисунок 3.2 – Упрощенная схема формирования сигнала ТВ программы

в аппаратно-студийном блоке телецентра

Примечание: аппаратура формирования звукового сопровождения ТВ программы на рисунке 3.2 не показана.

Процесс формирования программы осуществляется в микшерно-коммутирующем устройстве по командам управления, поступающим с пульта режиссера, и заключается в создании готового комбинированного изображения из изображений от различных источников с применением разнообразных художественных эффектов и средств перехода от одного изображения к другому. Сигнал с выхода микшера-коммутатора контролируется с помощью ВКУ и поступает в центральную аппаратную (ЦА), откуда направляется для использования по назначению: для записи программы или на модулятор передатчика.

Для согласованной работы разверток всех источников сигнала, участвующих в формировании ТВ программы, используется так называемая централизованная синхронизация, которая заключается в обеспечении синхронности и синфазности процессов анализа, синтеза и обработки изображений во всех аппаратных телецентра с помощью единого опорного сигнала – сигнала централизованной синхронизации ССЦ-2. Сигнал ССЦ-2 формируется в центральном синхрогенераторе (расположен в ЦА), разводится по всем АСБ, переводя в ведомый режим местный синхрогенератор АСБ, от которого синхронизируются все источники сигнала данного АСБ.

Возможны также и другие методы синхронизации, среди которых отметим синхронизацию автономно (независимо) работающих источников сигнала с помощью цифровых устройств – кадровых синхронизаторов.

Переходим к обсуждению процесса передачи сигналов ТВ программы по каналу связи. Для телевизионного вещания с помощью наземных радиопередатчиков отведены диапазоны метровых и дециметровых волн, разбитых на пять частотных поддиапазонов, в которых размещается (в соответствии со стандартом России ГОСТ 7845-92) 60 радиоканалов:

I поддиапазон 48, 5…66 МГц (радиоканалы 1 и 2)

II поддиапазон 76…100 МГц (радиоканалы 3-5)

III поддиапазон 174…230 МГц (радиоканалы 6-12)

IV поддиапазон 470…582 МГц (радиоканалы 21-34)

V поддиапазон 582…790 МГц (радиоканалы 35-60)

Структурная схема телевизионной передающей радиостанции, состоящей из двух передатчиков – передатчика изображения и передатчика звукового сопровождения, приведена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Структурная схема ТВ радиостанции

Оба передатчика выполнены по многокаскадной схеме с использованием сравнительно низкочастотных высокостабильных задающих генераторов (ЗГ) и умножителей частоты (УЧ), которые одновременно выполняют функции усилителя мощности (УМ). Модуляция (М) передатчика изображения производится полным ТВ сигналом (ПЦТС) на выходной модулируемый каскад (МК). Частотная модуляция (ЧМ) сигналом звукового сопровождения производится в ЗГ передатчика звука. Выходные сигналы обоих передатчиков через разделительный фильтр (РФ) поступают на общую антенну.

Ниже приводятся некоторые основные технические характеристики ТВ радиостанции (стандарты D/K, принятые в России):

· номинальная ширина полосы частот видеосигнала – 6 МГц;

· ширина полосы радиоканала – 8 МГц;

· положение несущей звукового сопровождения относительно несущей изображения – +6, 5 МГц;

· номинальная ширина боковых полос:

1) верхняя (основная) – 6 МГц;

2) нижняя (частично подавляемая) – 0, 75 МГц;

· тип модуляции в канале изображения – АМ;

· полярность модуляции – негативная;

· отношение номинальных мощностей передатчиков изображения и звука – от 5 до 10;

· уровень сигнала относительно пикового значения несущей:

1) синхроимпульсов –100%;

2) уровень черного (гасящих) – 75%;

3) уровень белого – 12, 5%;

· модуляция в передатчике звукового сопровождения:

1) тип модуляции – частотная;

2) девиация частоты – ±50 кГц;

3) постоянная времени цепи высокочастотных предыскажений – 50 мкс.

Некоторые из вышеприведенных параметров нуждаются в дополнительных пояснениях. Это, прежде всего, амплитудная модуляция (АМ) с частичным подавлением нижней боковой полосы, используемая в телевидении для того, чтобы уменьшить ширину полосы частот радиоканала с 13, 5 МГц до 8 МГц (рисунок 3.4, а).

Из рисунка 3.4, а видно, что низкочастотные составляющие спектра видеосигнала в полосе частот от 0 до 0, 75 МГц передаются двумя боковыми полосами, в то время как высокочастотные компоненты спектра передаются только в составе верхней боковой полосы. Так как при детектировании сигнала амплитуды боковых частот суммируются, амплитуда низкочастотных компонент спектра, передаваемых двумя боковыми, будет иметь удвоенный размах по сравнению с частотами, передаваемыми одной боковой.

Возникающая при детектировании неравномерность в спектре видеосигнала может быть устранена путем использования ответной частотной характеристики ТВ приемника, изображенной на рисунке 3.4, б.

Рисунок 3.4 – а) Спектр излучения ТВ радиостанции;

б) ответная характеристика ТВ приемника;

в) спектр сигнала на выходе видеодетектора

Наклон АЧХ в области частот f _И ±0, 75 МГц называется срезом (склоном) Найквиста, а демодулятор с такой формой АЧХ на входе – демодулятором Найквиста, который и обеспечивает на выходе равномерную передачу всех частот спектра видеосигнала (рисунок 3.4в). Одновременно на выходе видеодетектора формируется сигнал с частотой 6, 5 МГц (она называется второй промежуточной частотой звука), промодулированной по частоте спектром сигнала звукового сопровождения.

Теперь кратко рассмотрим особенности негативной модуляции (рисунок 3.5). Из рисунка видно, что максимальная яркость изображения (уровень

Рисунок 3.5 – Негативная модуляция (осциллограмма радиосигнала

за период строки)

белого) передается минимальной мощностью излучения передатчика (12, 5% по напряжению соответствует 1, 56% по мощности), что и объясняет происхождение термина «негативная модуляция». Применение негативной модуляции по сравнению с позитивной создает некоторые преимущества, благодаря чему она принята в большинстве стран. Эти преимущества состоят в следующем:

· передатчик излучает в среднем меньшую мощность, т.к. в большинстве сцен преобладают яркие участки изображения;

· импульсные помехи проявляются на экране в виде темных точек и поэтому менее заметны;

· улучшена помехоустойчивость синхронизации разверток, т.к. синхроимпульсы передаются на максимальном уровне мощности;

· улучшена работа схемы ключевой АРУ, использующей в качестве опорного не зависящий от содержания изображения синхросигнал, который при негативной передаче в наименьшей степени поражен разного рода помехами.

Завершить разговор о телевизионном вещании целесообразно рассмотрением структурной схемы ТВ приемника, который представляет собой оконечное звено системы телевещания и является самым массовым прибором современного телевидения. Такая схема изображена на рисунке 3.6, где введены следующие обозначения: УПЧИ и УПЧЗ – усилители промежуточной частоты изображения и звука; УСР – устройство синхронизации разверток; ВД – видеодетектор; ЧД – частотный детектор; УНЧ – усилитель низкой частоты; Гр – громкоговоритель; МСУ – магнитостатическое устройство; ОС– отклоняющая система; ЦК – цветной кинескоп; СУ – система управления; ИП– источник питания; КР и СР – соответственно блоки кадровой и строчной разверток; ВВ – высоковольтный выпрямитель.

Фактически телевизор представляет собой ВКУ (монитор) с ВЧ-приемником, оборудованным звуковым каналом и системой управления. Сигнал с ТВ антенны поступает на вход тюнера, откуда после усиления и преобразования частоты подается на вход УПЧИ. Далее особых пояснений не требуется. Отметим только высоковольтный выпрямитель, в котором для получения ускоряющего напряжения (15-25 кВ) на кинескоп используется высоковольтный импульс обратного хода строчной развертки; магнитостатическое устройство, предназначенное для совмещения на экране планарного кинескопа трех цветоделенных изображений; систему управления, позволяющую выбрать радиоканал и настроиться на него, а также установить требуемые параметры (яркость, контрастность, насыщенность, громкость) цветного изображения и звука.

Рисунок 3.6 – Структурная схема цветного телевизора

Структурную схему черно-белого телевизора не приводим, так как она легко получается из схемы рисунка 3.6 путем замены цветного кинескопа черно-белым кинескопом, а блока цветности – видеоусилителем (усилителем сигнала яркости).