PRINCIPIUL TELEVIZIUNIIDobîrceanu Oana-Mihaela

Clasa a XIV-a C, SeralColegiul Tehnic “Petru Poni”

Principiul televiziunii

IntroducereTeleviziunea poate fi definitã ca ansamblul de principii, metode si tehnici utilizate pentru

transmiterea pe un canal de comuinicatii, prin mijloace electrice, a imaginilor în miscare. Televiziunea se reduce la existenta a douã sisteme electrono-optice (captare-emisie si receptie-redare) si a unui canal de transmisie a semnalelor radioelectrice. Întreg acest absamblu constituie lantul de televiziune. În receptorul de televiziune, ultima verigã a lantului de transmisie, are loc receptia semnalelor radioelectrice, prelucrarea lor si transformarea în imagini si sunet asociat, mentinerea compatibilitãtii si a sincronismului cu emitãtorul. Din punct de vedere al canalului de transmisie existã televiziune radiodifuzatã si televiziune prin cablu.

Scurt istoric al dezvoltãrii televiziunii Ideile de principiu ce se folosesc în televiziune au apãrut în perioada 1875 - 1884, fiind

chiar brevetate de cãtre studentul P. Nipkow. El a propus un sistem de televiziune bazat pe câte un disc opac cu orificii dreptunghiulare distribuite pe o spiralã atât la emisie cât si la receptie. Întreaga imagine este descompusã într-un numãr de linii (dat de numãrul de orificii) ce se transmit secvential, totalitatea lor formând un cadru ce se repetã de un numãr de ori pe secundã (numãr egal cu frecventa de rotatie a discului). Prima demonstratie cu acest sistem de televiziune a fost fãcutã abia în 1925 de cãtre J.L. Baird; sistemul a fost ulterior perfectionat prin mãrirea numãrului de linii (120 la început) si prin înlocuirea sistemului de explorare optico - mecanicã cu sisteme electronice, prin inventarea unor tuburi de captare si explorare a imaginii (tubul disector - 1927, iconoscop - 1931, vidicon - 1950). În 1941, numãrul de linii în U.R.S.S. era 441 (actualmente 625 ca si în tara noastrã), iar în S.U.A. 525 de linii, ca si în prezent. Primul sistem de televiziune în culori a fost elaborat în S.U.A. în 1940 de cãtre C.B.S. (Columbia Broadcasting System), sistem necompatibil cu televiziunea alb - negru. Primul sistem compatibil de televiziune color a fost NTSC în 1953, tot în S.U.A.. În 1958 în Franta, Henri De France elaboreazã sistemul SECAM, iar în 1962 în R.F.G. apare sistemul PAL (de Walter Bruch). În tara noastrã, prima emisiune de televiziune este realizatã în 1937 la Facultatea de Stiinte din Bucuresti, dar abia în 1957 s-au fãcut primele receptoare de televiziune la Uzinele Electronica din Bucuresti si a intrat în functiune statia de televiziune din Bucuresti. În 1982 în România s-a adoptat sistemul PAL.

Principiul transmiterii informatiei de imagine

Fig. 1.1Imaginea reprezintã o distributie în spatiu a unei mãrimi ce caracterizeazã proprietãtile

optice ale obiectelor. Aceastã marime este strãlucirea (sau luminanta) notatã B(x,y,t), un vector dependent de douã dimensiuni spatiale (x,y) - imagine planã - si una temporalã (t) - imagine în miscare. Este necesar sã se facã deosebirea între televiziune si fototelegrafie. Televiziunea transmite imagini ale unor obiecte în miscare, pe când fototelegrafia transmite imagini stationare, fotografii.

În consecintã, problema specificã a televiziunii este transformarea functiei vectoriale B(x,y,t) într-un semnal s(t), transmiterea acestuia pe canalul de transmitere si reconstituirea unei imagini Br(x,y,t) într-un mod “cât mai fidel” posibil (schema bloc din figura 1.1).

Sensul cuvintelor “cât mai fidel” este greu de explicitat deoarece nu este cunoscut un criteriu de fidelitate care sã poatã fi aplicat imaginilor. Criteriul erorii pãtratice medii, frecvent utilizate în teoria transmiterii informatiei, nu este adecvat imaginii. Imaginile optice care reprezintã sursa de informatii, sunt transformate cu ajutorul traductorului optoelectronic (TOE) în semnale electrice, capabile sã fie transmise la distantã. Semnalele pot fi transmise ca atare, sau se pot prelucra prin codare (C) si modulare (M), pentru a mãri distanta si eficienta transmisiei. Canalul de transmisie cuprinde totalitatea instalatiilor tehnice precum si mediul de propagare. În receptie se executã demodularea si decodarea, dupã care un traductor electronooptic reproduce imaginea Br(x,y,t). În schema lantului de transmisie s-a tinut cont de degradarea (distorsionarea) informatiei transmise, ceea ce nu permite o redare perfectã a imaginii. Distorsionarea imaginii este provocatã atât de deficientele aparaturii utilizate, cât si de suprapunerea perturbatiilor peste semnalul util în canalul de transmisie. Se impun anumite limite pentru distorsiuni si perturbatii, limite care depind de calitãtile vizuale ale ochiului si de posibilitãtile sale de adaptare.

Transmisia semnalelor de televiziunePrin aceasta se intelege transmisiunea semnalelor complete de TV, adica a semnalului

complex de televiziune (CVBS) si a sunetului aferent. Transmisiunea imaginii se poate face in VF (in banda de baza) sau in RF, in diverse benzi, prin diverse medii de transmisiuni.

Transmisiunea imaginii in VFSe foloseste pe distante scurte (zeci, sute de metri) intre camere si carele de reportaj sau

intre studiouri si un control general, sau mai rar, de ordinul kilometrilor, intre un centru de televiziune si un emitator. In oricare dintre cazuri, transmisiuneaq se face pe cabluri coaxiale, care sunt caracterizate prin:

1) Impedanta caracteristica ZC. De regula ZC = 75 si in cazul cuprului ,

unde er= permitivitatea electrica relativa a izolantului, D = diametrul interior al camasii exterioare, d = diametrul conductorului central;

2) Variatia impedantei caracteristice cu frecventa ZC = f();3) Valoarea si variatia timpului de intarziere de grup tg. Variatia lui arata defazajele diferite

suferite de semnale la frecventele joase si inalte din spectrul de VF.4) Atenuarea pe unitatea de lungime.

;in care: R = rezistenta distribuita; f = frecventa; tg = factorul de

pierderi;" a" este de ordinul 0,03 dB/m la f = 10 MHz.OBS. In primul rand trebuie asigurata adaptarea in domeniul de VF pentru ca, coeficientul

de reflexie K sa fie cat mai mic.Pentru lungimi de cabluri de peste cativa zeci de metri trebuie compensata atenuarea si

intarzierea de grup cu ajutorul unor amplificatoare si retele de corectie. Pentru lungimi de pana la cativa zeci de metri nu este necesara decat inchiderea cablului pe o rezistenta egala cu impedanta caracteristica (75). Pentru cuplarea a doua monitoare de exemplu la o camera se poate folosi schema din figura 6.1.Daca la iesirea din camera U = 1 Vvv, la monitoare ajunge doar U=2/3.3/4=0,5Vvv, atenuarea fiind a = 20 lg1/2 = -6 dB.OBS>. La deconectarea unui monitor, se monteaza o rezistenta egala cu 75 in locul lui.

Fig 3.1

URF

100%

75%70%

10%

t

nivel sincro (S)

nivel stingere(B)

nivel negru(N)

nivel alb(A)

Fig.3.2

5) Variatia atenuarii cu frecventa.6.1.2. Transmisiunea in RF\

Transmisiunea semnalelor de imagine se poate face in RF intr-una dintre benzile rezervate transmisiunilor de TV prin:

1) radiatie;2) prin cablu coaxial, intr-un singur sens sau bidirectional;3) prin fibre optice.Transmisiunea prin cablu a semnalelor de TV se practica intr-un singur sens (sau

unidirectional), in cazul legaturilor intre un centru TV si un emitator TV, intre un centru si o instalatie de distributie pe cablu CATV (Common Antenna Television), sau intre ultima si abonati. Se pun aceleasi probleme ca in VF, cu deosebirea ca atenuarile sporesc cu frecventa. La anumite distante se introduc amplificatoare corectoare pentru compensarea atenuarii. In sistemele iterative sau bidirectionale (two way cable TV), care au aparut recent, transmisiunea de date catre abonati (printre care si de semnale TV) se face la frecvente mai mari de 50 MHz, la frecvente mai mici fiind amplasate canalele de intoarcere de la abonati pentru cereri de informatii, servicii de plati, comenzi, rezervari, etc.

In cazul transmisiunii prin radiatie sunt prevazute mai multe benzi de TV. In Europa aceste benzi sunt situate in diverse domenii de frecventa si fiecare banda cuprinde un numar de canale de TV astfel (pentru standardul nostru - norma D, K -OIRT):

1) domeniul FIF (foarte inalta frecventa) sau VHF ( MB );- banda I TV - 48 ... 66 MHz - canalele 1, 2;- banda II TV - 76 ... 100 MHz - canalele 3 ... 5;- banda III TV - 174 ... 230 MHz - canalele 6 ... 12.2) domeniul UIF (ultra inalta frecventa) sau UHF ( A, MB):

banda IV TV - 470 ... 528 MHz - canalele 21 ... 60;

banda V TV - 582 ... 960 MHz - canalele 21 ... 60.

3) domeniul SIF (super inalta frecventa) - banda VI TV - 11,7 ... 12,5 GHz.

Un canal TV ocupa 8 MHz, pentru transmisiunea de imagine si sunetul aferent.

Dat fiind ca pentru transmisiunea imaginii se foloseste

MA, ca banda semnalului in VF este de 6 MHz si ca s-a acceptat o latime de canal de 8 MHz, este evident ca nu se va face o transmisie clasica de MA cu BLD (banda laterala dubla), ci o transmisiune cu BL partial suprimata, deci transmisiune cu test de banda laterala RBL (sau VSB = vestigial side band). Acest tip de MA - RBL este cunoscut ca tipul A 5b. In figura 3.3 se arata structura canalului de TV (cum trebuie sa fie ocupat de programul emis de la un emitator de imagine si sunet pentru TV) in cazul normei D, K (OIRT).

Se observa ca BLS se trasmite in intregime, iar BLI este partial suprimata. Sunetul se transmite cu MF. Ecartul intre cele doua purtatoare este 6,5 MHz (la CCIR: 5,5 MHz, norma B, G). Modulatia MA este negativa, in sensul ca la varf de modulatie a purtatoarei corespunde negrul, respectiv nivelul SH+V din semnalul CVBS, si la fund de modulatie a purtatoarei - albul din semnal, ca in figura 3.2.

Pentru a nu apare patrunderea imaginii pe sunet (sub forma de brum, in special la subtitrarea imaginii), semnalul de alb la emitator nu se reduce niciodata sub 10-12% din valoarea de varf. In diverse tari sunt acceptate diverse norme notate A...N, cu particularitatile lor.

Prin caracteristica globala de transmisiune se intelege produsul caracteristicilor de transmisie si receptie. Caracteristica obtinuta trebuie ca dupa demodulare sa asigure spectrului semnalului de videofrecventa original. Admitem pentru inceput o caracteristica globala de transmisiune de forma celei din figura 3.3. Se observa ca pana la 1,25 MHz in jurul f pi, transmisiunea se face cu ambele BL, iar pentru frecvente mai mari cu BLU. Daca se face o demodulare simpla cu dioda (demodulare cu anvelopa), se observa ca pana la 1,25 MHz ambele BL contribuie la refacerea semnalului detectat, iar mai departe numai una dintre benzi. Se obtine o accentuare a frecventelor video joase.

De asemenea se obtin si distorsiuni de cuadratura, care pot fi evitate prin demodulare de produs sincrona si cu defazaj nul, intre semnalul video si purtatoarea de imagine refacuta. Pentru evitarea accentuarii frecventelor joase, caracteristica receptorului se alege cu atenuare progresiva in jurul purtatoarei, ca in figura, avand valoare 1/2 la fpi, respectiv o atenuare de 6 dB. Aceasta caracteristica in jurul fpi se numeste de tip Nyquist,

sau cu flanc Nyquist. In receptoarele de televiziune moderne se face o demodulare de produs cu ajutorul unui CI

care contine un multiplicator analogic (ex: TDA 440). Aici se inmulteste semnalul asa cum soseste cu purtatoarea extrasa cu ajutorul unui FTB centrat pe 38 MHz. Intrucat nu se introduce nici un defazaj, si demodularea este sincrona, se evita distorsiunile de cuadratura.

Transmisiunea sunetului asociatSunetul pe un canal. Dupa cum s-a aratat, programul sonor asociat imaginii se transmite in

cazul TV comerciale prin modularea MF a unei purtatoare situate la partea superioara a spectrului de imagine. Transmisiunea cu MF, care asigura la locul de receptie un raport s/z mai bun ca in MA, permite ca puterea emitatorului de sunet sa fie mai mica decat a celui de imagine. Ca in orice transmisiune MF, se foloseste accentuarea - dezaccentuarea frecventelor audio inalte.

Dispozitive de reproducere a imaginilorTubul cinescop pentru alb-negru

Principiul de functionare. Este un tub cu fascicol electronic focalizat si ecran luminiscent asemanator tubului catodic din osciloscoape, dar cu deosebirea ca in cinescop semnalul video moduleaza in intensitate fascicolul electronic, care exploreaza suprafata ecranului. Deviatia fascicolului este efectuata de un sistem de deflexie magnetica, situat in exteriorul tubului.

Constructia. Tuburile cinescop obisnuite, utilizate in televizoare si monitoare, au ecranul dreptunghiular si unghiul de deflexie mare (90-110º). Elementele constructive sunt prezentate in figura 4.1.

1- termocatod (catod incalzit de filament);2- grila de comanda (grila Wehnelt);3- grila ecran (legata la 6);4- primul anod (de accelerare);5- anod de focalizare;6- al doilea anod;7- strat conductiv sau vopsea conductoare, depusa pe fata interioara a balonului si legata

electric cu un al doilea anod 6 si cu borna exterioara 9 (borna de FIT);8- luminoforul ecranului;10- bobine de deflexie (BH, BV);11- fascicol electronic.Electrozii 1, 2 si 3 actioneaza ca o lentila electrostatica convergenta, ce formeaza un catod

virtual pe axul tunului electronic, in imediata apropiere a termocatodului. Electrozii 4, 5 si 6 actioneaza ca o a doua lentila care formeaza in planul ecranului imaginea reala a catodului virtual. Distanta focala a acestei lentile se modifica de obicei prin variatia tensiunii aplicate anodului 5 (grilei) de focalizare G3.

Tuburi cinescop tricromaticeAceste tuburi sunt folosite in receptoarele televiziunii color pentru transformarea semnalelor

video corespunzatoare culorilor fundamentale (R, G, B) sau a semnalelor diferenta de culoare), in energie luminoasa, capabila sa reproduca imaginile televiziunii color.

Tipuri de cinescoape tricromatice. Dupa modul de reconstituire a imaginii se deosebesc cinescoape tricromatice de tip simultan, in care fiecare dintre culorile fundamentale R, G, B este prezenta, in principiu, in fiecare moment (in afara de cazul in care luminanta culorii este nula), si cinescoape de tip secvential, in care numai una dintre cele trei culori R, G, B este redata la un moment dat. In acest caz, viteza de succesiune a culorilor trebuie sa fie suficient de mare pentru ca ochiul sa nu poata discerne culorile separat, astfel incat prin "integrarea" celor trei culori sa se obtina senzatia corespunzatoare imaginii in culorile transmise. Ca exemple de tuburi din prima categorie se pot mentiona: tubul tricromatic cu masca perforata (cu tunurile in -delta sau in linie), tubul cu trei tunuri electronice si cu grila de postfocalizare, tubul trinitron, etc., toate aceste tuburi folosind trei fascicole electronice comandate de semnalele ER, EG, EB. Tuburile cinescop cu actiune secventiala sunt prevazute cu un singur tun electronic, care excita succesiv luminoforii corespunzatori culorilor fundamentale. Se pot da ca exemplu tubul cromatron cu un singur fascicol, cinescopul cu indexare, tubul tip banana etc.

Sisteme de televiziune colorTeleviziunea color pentru marele public a trebuit sa se dezvolte pe infrastructura existenta in

cadrul retelei de televiziune alb-negru. Din acest motiv, sistemele de televiziune color trebuie sa corespunda cerintelor impuse de televiziunea alb-negru. In televiziunea alb-negru se transmite un

tun electronictip tetroda fig. 4.1.

singur semnal, cel de luminanta. In televiziunea color insa, trebuie sa se transmita 3 semnale pentru cele 3 culori primare. Modul in care se alege si mai ales cum se transmit aceste semnale trebuie sa asigure ceea ce se numeste compatibilitate.

Compatibilitatea directa este posibilitatea de a receptiona fara perturbatii suparatoare, pe un televizor alb-negru, programele transmise in culori. Perturbatiile sunt date in acest caz de transmisiunea informatiilor suplimentare de culoare si se manifesta pe ecranele alb-negru sub forma unei retele fine de puncte cunoscute sub numele de vizibilitatea subpurtatoarei. De aici rezulta:1) Semnalele de televiziune color si cele de televiziune alb-negru trebuie sa aiba aceeasi largime de banda deoarece se folosesc aceleasi emitatoare si receptoare.2) In cazul televiziunii color compatibile va trebui sa existe un semnal de luminanta care sa fie acelasi cu cel care s-ar obtine daca imaginea transmisa ar fi captata cu o camera alb-negru.3) Semnalele care poarta celelalte informatii referitoare la crominanta (nuanta si saturatie) nu trebuie sa afecteze valoarea luminantei.

Compatibilitatea inversa reprezinta posibilitatea ca un televizor color sa poata reproduce in alb-negru, fara nici un reglaj suplimentar, emisiuni transmise in alb-negru fara alterarea definitiei sau treptelor de contrast. Pe langa acestea, sistemul trebuie sa mai asigure:- O transmisiune fidela a nuantelor si saturatiei culorilor atat pe suprafete mari cat si la treceri (fie pe H, fie pe V).- Sensibilitate redusa la diafotie, fie intre informatiile de culoare, fie intre acestea si luminanta.- Sensibilitate redusa la zgomote si perturbatii in general.- Sensibilitate redusa la distorsiunile obisnuite si in special la cele de castig de faza diferentiala introduse in lantul de transmisie.- Efectuarea mixajelor in mod simplu.- Inregistrarea fara complicatii a semnalelor pe banda magnetica.

Tinand seama de aceste criterii s-au elaborat cateva sisteme de televiziune color compatibile:1) NTSC (National Television System Comitee -U.S.A.- 1953)2) SECAM (Sequentiel a Memoire -Franta-1958-Henry de France)3) PAL (Phase Alternation Line -R.F.G.-1962-Walter Bruch)4) FAM (Frequency and Amplitude Modulation) si LIR (Line Referance ) folosit doar pentru inregistrari pe banda magnetica.5) SECAM 4, care este o perfectionare a sistemului ART (Amplitude Reference Transmission), insa nu este in uz.Cel mai raspandit sistem necompatibil de televiziune color, este sistemul secvential la frecventa campurilor -1940-CBS (Columbia Broadcasting System).

Caracteristici comune ale sistemelor compatibile de televiziune colorCele 3 sisteme compatibile NTSC, PAL, SECAM se aseamana mult intre ele. Micile

diferente principiale au dus la diferente esentiale de realizare.a) Principiul captarii

In general captarea se face cu o camera cu 3 tuburi videocaptoare folosind oglinzi sau prisme si filtre. La iesire se obtin semnalele primare ER, EG, EB, corectate cu un factor care tine cont de neliniaritatea tuburilor videocaptoare. Filtrele pe cele 3 cai si amplificatoarele se aleg si se regleaza astfel ca la captarea unei imagini alb-negru sa se obtina 3 semnale egale ER=EG =EB si in cazul albului amplitudinea acestora sa fie 1Vvv.b) Principiul redarii

La redare se pot folosi:- Un cinescop tricrom cu masca sau grila avand 3 fascicule- Un cinescop tricrom cu in singur tun cu comutare secventiala- Trei cinescoape alb-negru avand filtre RGB si cu oglinzi pentru suprapunere pe un ecran de proiectie (este posibila si proiectarea directa, fara oglinzi).-Trei dispozitive de proiectie care proiecteaza imaginile pe un ecran tot prin suprapunere.

Pentru fiecare fascicul (din acelasi tub sau din tuburi diferite) se foloseste ca semnal de comanda unul din cele 3 semnale primare refacute la receptie.Imaginea rezultata se obtine pe baza amestecului aditiv (prin suprapunerea pe ecranul de proiectie sau prin alaturarea punctelor pe ecranul cinescopului tricrom). Astfel se creaza ochiului senzatia imaginii in culori.

c) Principiul transmisiunii semnalelor de televiziune colorIn banda de baza (videofrecventa, VF), transmisiunea se asigura prin semnalul video

complex de televiziune color (CVBS); acesta contine in principal semnalul de crominanta si semnalul de luminanta. Semnalul de crominanta este obtinut prin modulatie din semnalele de culoare.Semnalul de luminanta EY trebuie sa asigure compatibilitatea. El va trebui sa tina seama de caracteristica de sensibilitate spectrala a ochiului. Deoarece in fata unui ecran in culori ochiul face ponderarea luminantei in functie de lungimea de unda a radiatiilor, iar in fata unui ecran alb-negru nu poate face acest lucru, ponderarea trebuie realizata inainte de transmisiune. Semnalul de luminanta se alege ca o combinatie a celor 3 semnale primare: unde coeficientii respectivi respecta relatia: a+b+c=1.Daca se alege ca alb de referinta albul de tip "c" (x =0,31, y =0,316, z =0,374) iar culorile primare R=610nm, G=535nm, B=470nm, rezulta valorile coeficientilor: a=0,3, b=0,59, c=0,11, deci

. In cazul in care se transmit imagini alb-negru, avem: EY = ER = EG = EB, la alb sunt 1Vvv.Semnalele de culoare trebuie sa fie in numar de doua pentru ca la redare, impreuna cu semnalul de luminanta, sa conduca prin operatii liniare (matricieri), la obtinerea celor 3 semnale primare care comanda fasciculele cinescoapelor.Semnalele de culoare se aleg astfel incat:- In combinatie cu EY sa poata conduce la obtinerea semnalelor ER, EG, EB.- Sa se anuleze pentru imaginile acromatice, pentru ca la receptia unei emisiuni alb-negru pe un televizor color, partea din schema pentru culoare sa fie blocata.- Sa se respecte principiul stralucirii constante, adica sa nu contribuie deloc la luminanta, aceasta fiind data doar de semnalul EY.Din aceste motive se transmit semnale diferente de culoare (sau semnale proportionale cu acestea):

Se observa ca cealalta diferenta nu trebuie transmisa, obtinandu-se din primele doua:

Pentru transmisiuni alb-negru, diferentele de culoare se anuleaza. Deasemenea se poate arata ca diferentele de culoare nu contribuie la luminanta. Tinand cont de particularitatile ochiului, banda acestor semnale se poate reduce la 1-1,5Mhz.

Fig. 6.1

E

nfH (n+1)fHf

fsp=(2n+1)

Spectrul semnalului EY ca si cel al diferentelor de culoare sunt spectre discrete, cu concentrari de energie in jurul frecventelor care sunt multipli intregi ai fH, respectiv multipli pari ai fH/2.

Intreteserea spectrelorPentru a efectua transmisia in VF a semnalului de televiziune color in aceeasi latime de

banda ca in alb-negru, semnalele diferenta de culoare trebuie intercalate in zonele cu energie minima din spectrul semnalului EY. Se va face o translatie a tuturor componentelor spectrale ale semnalelor diferenta de culoare cu fH/2 printr-o modulatie in jurul unei purtatoare (care in cazul de fata se numeste subpurtatoare fsp), situata undeva la frecvente mai inalte in spectrul semnalului EY, astfel ca sa incapa benzile laterale rezultate prin modulatie, pana la limita superioara a benzii necesare pentru EY. Daca se alege pentru subpurtatoare o frecventa egala cu un multiplu impar al fH/2, adica fsp=(2n+1)fH/2, limitele spectrale ale semnalului de crominanta se vor situa la jumatatea intervalelor intre componentele spectrale de luminanta. Aceasta asigura o intretesere, o intercalare a spectrelor semnalelor de luminanta si crominanta. Subpurtatoarea va fi modulata de semnalele diferenta de culoare. Se face o modulatie dubla in cuadratura (MAQ) in cazul sistemelor NTSC si PAL, sau o modulatie simpla in frecventa (MF) in cazul sistemului SECAM, MAQ se obtine din insumarea a 2 semnale modulate MA-PS (purtatoare suprimata) (in cazul de fata a semnalelor diferenta de culoare). Prin insumare rezulta un semnal EC numit semnal de crominanta, modulat simultan in amplitudine si faza:

, sau punand in evidenta modulul si faza:

, in care:

;

Fazorul reprezentativ al semnalului MAQ este: . EC poarta informatia referitoare la nuanta (prin C) si la saturatia culorii (prin | EC | ).Semnalul CVBS (Composite Video Blanking Synchronizing Signal)

Semnalul complex obtinut, daca are si semnale auxiliare se noteaza CVBS, adica contine componente de culoare (EC), video (EY), blancare adica stingere (BH+V) si sincronizare (SH+V) (In romaneste SVCC (semnal video complex color)). Asa cum se va vedea, se mai introduce un semnal de sincronizare a culorii (ESC) sau (SC), numit burst. Acesta se introduce (cu unele particularizari care tin de sistem) pe palierul posterior al semalului BH. Semnalul CVBS se exprima sub forma EM

= EY+ES+EC, in care prin ES s-a notat SH+V, BH+V, si ESC. Procedeul prin care s-a realizat translatarea spectrelor, intercalarea semnalelor de culoare si s-a obtinut in final CVBS se numeste codare, iar blocul care efectueaza aceste operatii se numeste codor.Pentru a ramane cu o idee generala asupra formei semnalului CVBS, s-a facut o reprezentare in figura 2. S-a considerat cazul unei transmisiuni a semnalului de crominanta cu MAQ. S-a ales un semnal corespunzator unei mire standard de bare color dispuse in ordinea descrescatoare a luminantelor, avand luminanta maxima 100% si saturatia 100%. Valorile pentru crominanta si luminanta (amplitudine si faza) s-au calculat cu formulele anterioare. Reprezentarea s-a facut atat pentru VF cat si pentru RF, pentru cazul unui semnal care ar constitui anvelopa inferioara de modulatie la modulatie negativa (negrul la maxim de purtatoare). Astfel se observa depasirile la varf de modulatie (sincro) si la fund de modulatie (alb) in cazul televiziunii color (fig 6.2). Se va arata in subcapitolul urmator cum se evita supramodulatia care apare.

In RF, transmisiunea se face ca si in televiziunea alb-negru. Prin urmare, semnalul CVBS moduleaza conform standardului o purtatoare RF, careia i se asociaza si sunetul. La redare, dupa demodulare, daca a fost vorba de o transmisiune color in RF se face decodarea intr-un decodor, ca sa se obtina din nou semnalele primare. Decodorul contine demodulatoare de produs, cand codarea

s-a facut cu MAQ, sau demodulatoare de frecventa, cand codarea s-a facut in MF

Fig. 6.2

Inregistrarea şi redarea optică a semnalelor

Principiul înregistrării şi redării în AFSistemul compact disc audio (CD), (căci există şi sistemul VCD - video compact disc) a

apărut în 1980 datorită firmelor PHILIPS şi SONY. Prin CD se înţeleg 3 noţiuni:a) Conceptul general de înregistrare audio pe discuri optice, folosind tehnica digitală pentru

codare şi sisteme de citire optică pe bază de laser la redare (COMPACT DISC DIGITAL AUDIO SYSTEM).

b) Aparatul de citire a discului compact, numit şi CDP (CD PLAYER).c) Compact discul în sine, adică un disc din material plastic de diametru 12cm şi 1,2 mm

grosime.Discul optic este superior discului clasic, de exemplu cel cu diametrul de 30cm (LP), ce are

viteza de 33, (3) rot/min.Gama dinamică a primului este de 90 dB faţă de 55dB la cel clasic, iar raportul S/Z > 90 dB faţă de 60 dB, separarea între canale este de 90 dB faţă de 25-35 dB, distorsiunile armonice 0.01% faţă de 0.2%, iar timpul de redare pe o singură faţă a discului CD este de 60 min. faţă de 40 min. (2*20 min) în cazul clasic. Aceste performante s-au obţinut pe sisteme digitale de prelucrare a semnalului şi de înregistrare digitală folosind un fascicul laser semiconductor ca AlGaAs, lucrând cu lungimea de undă de 800 nm, având diametrul spotului de 0.001 mm. La înregistrare se foloseşte un disc rotitor de sticlă, pe care este depus un strat fotosensibil. Semnalul de AF este eşantionat la o frecvenţa de 44.1 kHz şi cuantizat uniform cu 16 biţi pe canal şi eşantion, rezultând 32 biţi/ eşantion în cazul stereo, ceea ce înseamnă un raport S/Z 90 dB. Rata de bit este 44.1 * 1000 * 32 = 1.41 * 1000000 biţi/s. Se face apoi o grupare în cadre (frames) fiecare conţinând 6 eşantioane. Blocurilor succesive de biţi audio li se adaugă biţi de verificare a parităţii în mod corespunzător unui sistem de codare numit CIRC (Cross Interleaved Reed-solomon Code - cod Reed-Solomon încrucişat întreţesut) pentru a realiza corecţia erorilor.

Raportul numărului de biţi înainte şi după aceste operaţii este de ¾. Aşa apar biţii de date. Apoi fluxul de informaţii este modulat, respectiv biţii de date sunt trasnslataţi în biţi de canal care sunt apţi de a fi înscrişi pe disc. Pentru aceasta se foloseşte aşa zisul "cod de modulaţie" EFM (Eight to Fourteen Modulation-modulaţie de la 8 la 14), respectiv un cuvânt de cod de 8 biţi este transformat într-unul de 14 biţi, la care se mai adaugă 3 biţi. Raportul total este de 8/17. Aceştia sunt biţii de canal. Ei sunt grupaţi în blocuri de 588 biţi numite blocuri de canal. Ţinând seama de diametrul discului FId=12cm, diametrul fasciculului de înregistrare sau citire FIe=0.001mm, pasul pistelor 0.0016mm, lăţimea 0.0006mm şi adâncimea de înregistrare 0.00012mm, fluxul de biţi de canal va fi de 4.32*1000000 biţi de canal/s. Cum viteza de explorare este de 1.25 m/s, rezultă că lungimea unui bit de canal pe pista este de 0.3 micrometri.

Aceste blocuri de biţi modulează fasciculul laser care impresionează sau nu stratul fotosensibil de pe discul de sticla . Printr-un procedeu de developare se obţine pe disc un sistem de adâncituri (pits) şi locuri plate (lands).

Suprafaţa se acoperă apoi cu un strat de Ag. Printr-un procedeu de depunere electrostatică se realizează impresionarea (copia) din nichel a acestuia, care se numeşte disc "faţă" din metal. Se fac alte presări de pe acesta şi rezultă discul "mamă". Presarea cu aceste ultime discuri dă naştere discurilor "fiu" (stampers). Acestea sunt folosite pentru a presa discul termoplastic folosit la redare. Discul de redare arată ca în figura 11.1.

Fig. 11.1

Fig. 11.2Se remarcă adânciturile care reprezintă combinaţii de biţi de canal de diferite lungimi. Acestea au o adâncime de lam./4 (unde lam.=800 nm). După presarea suportului termoplastic se face metalizarea suprafeţei şi totul se acoperă cu un strat protector transparent. CD-ul se aşează în CDP cu eticheta în sus. Citirea se face de jos în sus. Fasciculul laser cu care se face citirea este focalizat pe pit, reglajul automat de focalizare necesar a fi efectuat este de 0.004 mm ca să ajungă la o deviaţie (eroare) de numai +- 1 micrometru. Se compensează deviaţiile axiale ale discului care pot fi de 1 mm. Când fasciculul cade pe un interval intre 2 adâncituri, lumina este reflectată în întregime. Când cade pe adâncitura care este de lam./4 apare un minim, ca urmare a interferenţei între fasciculul incident şi cel reflectat. Partea electronică de redare face operaţiile inverse celei de înregistrare ca să se ajungă în final, după conversia A/D, la semnalul de AF. în fig. 11.2 se dă schema bloc a unui CDP pentru. disc CD-AD. (Compact Disc Digital Audio)

Performantele CDP-elor în ceea ce priveşte protecţia împotriva erorilor este influenţată de clasa lor. Un CDP portabil, nepretenţios, poate reface şi corecta serii de cate 4000 de biţi falşi (aceasta corespunde unei lungimi de 2.5mm pe suprafaţa CD-ului). Suprafaţa discului se poate obtura cu

o bandă adezivă netransparentă. Cele mai bune CDP-ere pot reda corect chiar pentru. obturare de 10 mm pe suprafaţa CD-ului. De aceea se poate afirma că CD-ul este imun la zgârieturi şi praf.

Principiul înregistrării şi redării în VFLucrurile se petrec aproximativ la fel ca şi în AF cu deosebirea că se înregistrează semnale

analogice. Semnalul de VF modulează MF o purtătoare şi după limitare se obţine o unda aproximativ rectangulară cu frecvenţa variabilă. Aceasta modulează fasciculul laser (HeNe cu lam.=632 nm) cu semnale cu 2 niveluri "1" şi "0", care convin laserului. Se obţin aceleaşi adâncituri. Pasul pistelor spirale este de 1,6 microni.

Există dezavantajul că în mod normal nu se poate şterge şi reânregistra. VCD (video compact disc) are avantajul (faţă de banda magnetică) că permite accesul direct şi rapid pe orice cadru de imagine sau porţiune de sunet. în fig.11.3 este arătata o schemă bloc de aparat de redare de pe disc optic.

Fig.11.3Iniţial s-a folosit metoda VLP (video long play), în care crominanţa nu era inregistrată

direct ci era translatată jos, iar Ey era înregistrat cu MF pe o purtătoare de 6.3 MHz. Pentru a demodula semnalul Ec mai era necesară transmiterea unei informaţii pentru. refacerea subpurtătoarei la demodularea de produs (MAQ este formata din 2 semnale modulate MA-PS în cuadratură şi purtătoare suprimată), lucru care se realizează cu un semnal pilot cu frecventa 0.56 MHz. Sunetul este transmis MF în jur de 2.5 MHz. Ansamblul de semnale de sunet, semnal pilot şi Ec, modulau suplimentar în durata (MFD) impulsurile modulate MF cu Ey (Fig11.4).

Fig. 11.4

Ulterior, când s-a putut realiza înscrierea unor frecvente mai înalte pe disc şi o liniaritate mai bună, a apărut sistemul LS (laser vision) şi semnalul CVBS s-a putut înregistra direct, modulând MF o subpurtătoare. Frecventele instantanee corespunzătoare nivelului de sincronizare şi de alb sunt 6.76, respectiv 7,9 MHz, în cazul PAL. Pentru sunet stereo s-au ales 2 subpurtătoare modulate MF de sunetul celor 2 canale L şi R la 0.68 şi 1.066 MHz, aşa cum se vede în fig. 11.5.

Fig. 11.5Aceste semnale modulau suplimentar acelaşi fascicul de laser, deci rezultatul, după limitarea

bilaterală a semnalului, era format din impulsuri dreptunghiulare cu frecventă, poziţie şi durată variabile. Deci adânciturile de pe pistele discului sunt de lungimi diferite şi sunt situate la distanţe diferite. Realizatorii discului optic adaptat sistemului PAL au fost mai puţin inspiraţi când au ales frecvenţele pentru. sunet MF deoarece intre 0 şi 2 MHz spectrul este ocupat.

Pentru sistemul NTSC s-au ales de la început frecvenţe mai mari: 8.1 MHz pentru purtătoarea modulată în impulsuri de semnalul CVBS, iar pentru sunet circa 2.3 şi 2.8 MHz. în aceste condiţii banda de la 0 la 2 MHz nu este ocupată şi s-a putut introduce sunet stereo digital ca la CD (Fig.11.6).

Fig. 11.6Discul LV-NTSC permite aşadar redarea imaginii în culori şi sunet stereo cu MF pentru

asigurarea compatibilitătii cu aparatele mai vechi şi redarea sunetului stereo digital cu calitate de CD, cu dinamica mai mare de 90 dB, pe aparatele de redare mai noi.

În ce priveşte acest disc optic există 2 metode de înregistrare: a) Metoda CLV (constant linear velocity - viteza liniara constantă)b) Metoda CAV (constant angular velocity - viteza unghiulară constantă)Prima se mai numeşte şi LPV (long play version - versiune de redare cu durata mare), la

care viteza variază de la 1500 rot/min la 570 rot/min. A doua, cea cu viteza constantă de 1500 rot/min care se mai numeşte şi APV (active play version - versiune cu redare activa), deşi asigură doar 36 min. de program la discul cu diametrul de 30 cm (faţă de 60 min. de program la versiunea LPV), are avantajul că se înregistreză permanent un cadru pe o pista, indiferent că este la început (la centru), sau la sfârşit (la marginea discului). În aceste condiţii se asigură facilităţile de: stop cadru, cadru cu cadru, relanti şi redare accelerată pentru orice imagine din programul înregistrat.

Pentru a face cât mai atractiv discul optic, au apărut în ultima vreme discuri CD-V (compact disc audio digital - video) invariante, cu diametre de 12, 20 şi 30 cm. Primul, numit CD-V single, asigura 5 min. de program video şi audio digital iar apoi 20 min. de sunet digital că la CD, discul fiind înregistrat pe o singura faţă. Cel cu diametrul de 20 cm, numit CD-V-EP (extended play), asigură pe ambele feţe de 2 ori 20 min. de program audio digital şi video analogic, iar cel de 30 cm numit CD-V-LP (long play) asigură pe ambele feţe 2*60 min. minute de program audio şi video analogic.

Ţinând seama de diversitatea discurilor optice existente s-au făcut aparate de redare combinate care să asigure redarea tuturor discurilor CD, LV şi CD-V ca de exemplu: mini CD (8 mm), CD (12 mm), CD-V single (12 cm) CD-V-EP (20 cm), CD-V-LP (30 cm) şi discurile clasice LV de 20 şi 30 cm.

O realizare în curs este discul CD-I (CD INTERACTIVE).Se ştie că o imagine cu definiţie de TV are 4 milioane pixeli(elemente de imagine), respectiv 4Mbit sau 500Kbyte şi într-o secunda în care se succed 25 imagini avem 100 Mbit, respectiv 12, 5 Mbyte şi că ora de program înseamnă 360 Gbit sau 45 Gbyte. Pe de alta parte, o pagină de format A4 cu text reprezintă circa 4Kbyte Un disc optic are o capacitate de memorare de circa 1 Gbyte, deci ar putea înmagazina multe imagini şi cel puţin 150000 de pagini (care reprezintă 150*1000*4*1000byte=600Mbyte). Acest disc poate fi folosit în învăţământ, perfecţionare, turism, ca enciclopedie, etc. fiindcă un singur disc poate stoca informaţia menţinută în 20 de volume. De exemplu un disc de 12 cm asigură 5 ore de muzică, 800 de imagini statice şi 150000 de pagini de text. Pentru unele articole de text se poate da pronunţia, se pot da corespondente în mai multe limbi, ca text şi pronunţie, etc.

Ar mai trebui menţionate discurile înregistrabile CD-DA, CD-V, LV şi dezvoltările legate nu neapărat de aparatele destinate marelui public. Aşa au apărut memorii cu disc optic CD-ROM (READ ONLY MEMORY-memorie ce poate fi doar citită), CD-WORM(WRITE ONCE READ MANY TIMES-înscrierea o dată, citirea de mai multe ori), memoriile de tip CD-RAM (RANDOM ACESS MEMORY-memorie cu acces aleator) care poate fi citită şi scrisă de mai multe ori.