6. .

Cuprins1TV analogic41.1Noiuni de baz. Principiul de realizare a Televiziunii41.2Parametrii de descompunere a imaginii51.3Metode de explorare a imaginii61.3.1Explorarea progresiv61.3.2Explorarea ntreesut71.4Semnalul video91.4.1Noiuni de nivel i polaritate a semnalului video.101.4.2Spectrul semnalului video101.4.3Semnalul de stingere131.4.4Semnalul de sincronizare141.4.5Formarea semnalelor de sincronizare171.4.6Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute181.5Analizorul vizual. Noiuni colorimetrice.211.5.1Legile colorimetrice221.5.2Sistemul colorimetric231.5.3Sistemul XYZ241.6Spectrul semnalului video251.6.1Spectrul semnalului video n cazul explorrii progresive271.6.2Spectrul semnalului video n cazul explorrii ntreesute271.6.3Suprapunerea spectrelor semnalelor de luminan i crominan282Televiziunea digital312.1Noiuni generale.312.2Digitalizarea imaginii.332.2.1Alegerea frecvenelor de discretizare.342.2.2Discretizarea video342.3Structuri de discretizare a semnalelor de crominan.362.4Particularitile cuantizrii372.5Viteza fluxului digital (bitrate-ul).392.6Codarea in MPEG392.7Sistemul de codare MPEG2412.7.1Pregtirea informaiei video412.7.2Grup de imagini statice432.7.3Prognoza i diferena ntre cadre432.7.4Prognoza bidirecional442.7.5Transformarea cosinusoidal discret452.8Reprezentarea digital a semnalelor audio n sisteme de difuziune de diferite nivele.462.8.1Diapazonul dinamic472.8.2Diapazonul de frecvente i banda de frecvene ocupat.472.8.3Discretizarea semnalului audio.482.8.4Cuantizarea semnalului audio482.9Procesul de compresie a semnalului audio dup standardul MPEG2492.10Amestec i scremblare.502.10.1Scremblarea512.11Metode de modulare utilizate la transmisiunea semnalului TV.532.11.1Manipularea n amplitudine ASK542.11.2Manipularea prin frecven FSK.542.11.3Manipularea n faza PSK.553Dispozitive de afiare a imaginii. Monitoare.593.1PDP (plasma display panel)593.1.1Structura celulei n PDP.603.1.2Modulaia luminaiei613.1.3Formarea rastrului613.2LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)624. Sistemul de televiziune prin cablu (STC)684.1Structura STC684.1.1STC-1 (pn la 1000 abonai)704.1.2STC-2 (pn la 10000 abonai)714.1.3STC-3 (pn la 100000 abonai)724.2IP televiziune.734.2.1Ce este IP incapsulaie764.3Sistemul de control a accesului abonailor774.3.1Sisteme fr adresare cu filtre negative i pozitive774.3.2Cu filtre negative774.3.3Cu filtre pozitive794.3.4Sisteme cu adresare794.4Sisteme de codare n STC814.4.1Sync Suppression suprimarea purttoarei de sincronizare824.4.2SSAVI (Sync Suppression & Active Video Inversion)854.4.3Line Cut & Rotate87

TV analogicNoiuni de baz. Principiul de realizare a TeleviziuniiTeleviziunea din grecete vedere la distan, este tiina creia i se asociaz un domeniu corespunztor al tehnicii care se ocup cu transmiterea la distan a diferitor imagini cu mijloace electrice.Un obiect luminos const dintr-o distribuie de strluciri (luminate), care sunt funcie de cele 3 dimensiuni ale spaiului X Y Z, de timpul t i lungimea de und a informaiei luminoase.

distribuia real(1.1.1)Analogic poate fi descris imaginea acestui obiect.L(x, y, z, t, ) distribuia pe suprafa(1.1.2)Adic imaginea captat n punctul iniial este transmis prin lanul de televiziune spre punctul de recepie.Din funciile definite mai sus rezult c gradul de asemnare ntre distribuia de strluciri a imaginii televizate i a obiectului luminos va fi dependent de sistemul de Televiziune prin care este transmis imaginea obiectului adic de gradul distorsiunilor introduse de sistem.

L(x, y, z, t, )=P{}(1.1.3)La baza sistemului de Televiziune stau 3 procese fizice1. Conversia energiei luminoase a imaginii n semnalul electric (este utilizat fenomenul fotoelectric);2. Prelucrarea semnalului electric i transmiterea spre punctul de recepie pe un canal (canal Radio);3. Conversia invers a semnalului electric n semnal luminos (imagine);

Fig. 1.1.1 Schema bloc a sistemului de televiziune.Parametrii de descompunere a imaginii

Se disting 4 parametri:1. Raportul de aspect k;2. Numrul de linii Z;3. Frecvena liniilor f ;4. Numrul de elemente de descompunere n;

La alegerea parametrilor de descompunere a imaginilor trebuie s se in cont de posibilitile vizuale ale omului.1. Raportul de aspect este raportul dintre lungimea orizontal i vertical a imaginii de televiziune. n sistemul TV, raportul ales este 4 : 3. Aceast mrime s-a ales n urma perceperii vizuale specifice a omului. Omul vede sub un unghi de 180 pe orizontal i 125 pe vertical. 2. Numrul de linii. Lund n consideraie rezoluia ochiului, folosirea unei rezoluii mai mari n sistemul TV este iraional (ochiul nu va percepe detalii foarte mici). Lund n consideraie deschiztura unghiular a ochiului optim pe vertical care este aproximativ egal cu 14 (840) i rezoluia ochiului egal cu o minuta, rezult c depirea rezoluiei de 840, nu va fi perceput de telespectatori. n sistemul TV post-sovetic Z=625 linii, standard american Z=525 linii, standardul francez Z=819, standardul englez Z=405.3. Frecvena cadrelor empiric a fost demonstrat pentru a obine o imagine continu la reproducerea scenelor n micare este suficient de transmis de la 12 pan la 16 imagini statice pe secund. Dar, la astfel de frecvena apare efectul ,, plpirii,, (miranie). Din acest motiv frecvena cadrelor se alege mai mare dect frecvena critic care este de la 43 la 48 Hz. Valoare frecvenei cadrelor este aleas 50 Hz, egal cu frecvena sistemului de alimentare (pentru excluderea influenei tensiunii de alimentare asupra semnalului de televiziune).4. Numrul de elemente Rastru o structur de linii paralele i inclinate care formeaz imaginea sau traiectoria de micare a fasciculului de electroni (elemente de descompunere) n timpul formarii imaginii.Experimental s-a artat daca imaginea este vizualizat de la distana optim (4 6 V) nlimi, atunci structura rastrului nu este sesizat ncepnd cu Z= 420 pn la 450 linii.V nlimea imaginiiMetode de explorare a imaginiiExplorarea progresivExplorarea ntregii suprafee a imaginii se produce n urma micrii simultane a fasciculului de electroni pe 2 direcii reciproc perpendiculare cu viteze constante. Pe orizontal, de-a lungul axei x cu viteza mai mare i pe vertical, de-a lungul axei y cu viteza mai mic. Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei x se numete explorarea pe linii (baleiajul orizontal).Micarea fasciculului de electroni de-a lungul axei y se numete explorarea de cadru (baleiajul vertical). Dac liniile se traseaz unul sub altul ncepnd din colul stng de sus pn n colul drept de jos, linie dup linie, atunci exploatarea se numete progresiv. Fig. 1.3.1 Traiectoria fascicolului i semnalele de dirijare a acestuia. 575 linii formeaz rastru

(1.3.1)

(1.3.2)

- durata cursei directe i inverse de explorare pe orizontalPe timpul cursei inverse de explorare pe linii i pe cadru, fasciculul de electroni este blocat (cursa pasiv).

(1.3.3)

(1.3.4)Timpul cursei inverse pe cadru este mult mai mare dect perioada unei linii i cuprinde cteva perioade care nu participa la formarea rastrului. Din 625 linii, 575 sunt active i 50 pasive.

Fig. 1.3.2 Cursa invers de explorare pe linii.

(1.3.5)Cursele inverse de explorare pe linii i cadru sunt invizibile.

Neajunsul: banda ocupat de semnalul video este mare.

(1.3.6)

Explorarea ntreesutExplorarea ntreesut const n transmiterea unei imagini statice n mai multe etape (2 etape). Imaginea este descompus n dou cmpuri: cmpul liniilor pare i cmpul liniilor impare. Explorarea ntreesut ncepe cu explorarea cmpului a liniilor impare i se termin cu explorarea cmpului a liniilor pare. Fiecare din cmpuri conine jumtate din elemente a imaginii, ns datorit ineriei ochiului se percep ambele ca o singur imagine.

Fig. 1.3.3 Forma rastrului n cazul explorrii ntreesute

Pentru realizarea explorrii ntreesute este necesar de ndeplinit urmtoarele condiii:1. Numrul de linii n cadru trebuie s fie impar:Z= 2n+1(1.3.7)n numr ntreg de linii ntr-un cmp2. Corelaia ntre frecvena explorrii orizontale i explorarea vertical este:

(1.3.8)

(1.3.9)

(1.3.10)Avantaje:1. Micorarea de 2 ori a benzii de trecere.2. Excluderea efectului ,,plpirii (clipirii).Dezavantaj:1. Crete complexitatea sistemului de recepie.Semnalul video

Din principiu de realizare a sistemului de televiziune semnalul video este funcie de timp, iar valoare semnalului n fiecare moment de timp, care este proporional cu luminana elementului transmis.

Fig. 1.4.1 Trasarea imaginii.Din Fig. 1.4.1 se observ:1. Semnalul are caracter unipolar.2. Luminana elementului imaginii poate varia de la min pn max, ce corespunde nivelului de negru i nivelului de alb.

Pe timpul cursei inverse de explorare n semnalul video se introduce impulsul de stingere. Noiuni de nivel i polaritate a semnalului video.

Fig. 1.4.2 Semnale de luminan.Dac luminanei maxime (nivel de alb) i corespunde valoarea maxim a semnalului video, iar luminanei minime (nivelul de negru) i corespunde valoarea minim, atunci semnalul video este de polaritate pozitiv, n caz contrar este de polaritate negativ.Spectrul semnalului videoPentru definirea condiiilor optimale de transmitere a semnalului video prin canalul TV este necesar de cunoscut spectrul semnalului video i caracterul de influen a fiecrei componente asupra calitii imaginii.

1. Fie se transmite imaginea alb-negru ce const din 2 plane orizontale alb-negru.

Fig. 1.4.3 Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru orizontale.Spectrul imaginii din Fig. 1.4.3 const din componenta continu i componenta egal cu frecvena cadrelor cu armonici impare(este suficient limitarea la a 5 armonic).

(1.4.1)

2. Fie se transmite imaginea din 2 cmpuri verticale alb-negru.

Fig. 1.4.4 Transmisiunea imaginii din 2 cmpuri alb negru verticale.

Este suficient de limitat la a 3 sau a 5 armonic.3. Vom analiza cea mai complicat imagine din punct de vedere a numrului de detalii care const din n ptrele alb-negru.

Fig. 1.4.5 Transmisiunea imaginii din n ptrele alb-negruExplorare progresiv:

(1.4.2)

(1.4.3)Explorare ntreesut:

(1.4.4)

(1.4.5)Semnalul de stingere

Definiie: Asigurarea blocrii fasciculului de electroni pe timpul cursei inverse pentru excluderea iluminrii suplimentare a ecranului, care reduce contrastul (K). - raportul ntre luminana maxim i minim pe ecran.

Fig. 1.4.6 Prezentarea semnalului video i de stingere.Deoarece semnalul de stingere asigur blocarea fasciculului el este aplicat astfel nct semnalul i valoarea lui s corespund zonei mai negru dect negru indiferent de polaritatea semnalului video.Durata impulsului de stingere trebuie s fie mai mare dect timpul de ntoarcere a fasciculului de electroni, evitnd apariia neregularitilor pe marginile imaginii unde viteza este constant

; (1.4.6)

;(1.4.7)Semnalul de sincronizareDefiniie: Sincronizarea fasciculului TVR cu fasciculul TVC pentru reproducerea corect a imaginii (TVR tubul video reproductor; TVC tubul video capturtor).Deoarece nu se pot realiza generatoare de baliaj de mare stabilitate n timp, dect cu preul unor dimensiuni mari i cost ridicat pentru ndeplinirea acestor cerine se prefer folosirea sincronizrii ntreinute. Se realizeaz sincronizarea ntreinut cu semnale specifice aplicate la sfritul liniilor i fiecare cmp.Pentru sincronizarea dispozitivelor de baleiaj din receptorul TV se formeaz semnalul de sincronizare care se transmite n canalul comun cu semnalul de imagine.

Cerine impuse sistemului se sincronizare:1. Lipsa semnalului de sincronizare pe imagine;2. Posibilitatea separrii uoare a semnalelor de sincronizare linie i cadru;3. Meninerea corect a ntreeserii corect a liniilor i cmpurilor;4. Stabilitatea la perturbaii;

Din cerine rezult urmtoarele caracteristici a semnalului de sincronizare:1.

Vrecvena ; ;2. Forma dreptunghiular cu fronturi abrupte;3. Pentu a nu ocupa timpul prevzut pentru transmiterea informaiei despre imagine sunt plasate n timpul imaginii (durata cursei inverse);4. Pentru a nu fi vizibile pe imagine semnal lor se alege ca i la semnale de stingere, ctre negru;Domeniul de amplitudine pentru semnalele SV i SH i se aloc 25% din amplitudinea semnalului video complex. Separarea semnalelor de sincronizare poate fi efectuat n 2 moduri:1. Dup amplitudine SH< SV2. Dup durat

Fig. 1.4.7 Semnalul video complex alb-negru

Na nivel de alb; Nn nivel de negru; Nst nivel de stingere;SH, SV semnale de sincronizare linie i cadru;BH, BV semnale de stingere pe linie i cadru.

n primul caz se efectueaz separarea prin limitare succesiv la 2 nivele diferite.n cazul al doilea separarea se efectueaz dup durat diferit, diferena de durat a impulsurilor SH i SV se transform cu ajutorul circuitelor de difereniere i integrare n diferen de tensiune.

Fig. 1.4.8 Circuitele de integrare i difereniereFig. 1.4.9 Forma impulsului iniial, integral i diferenial

n acest caz diferena de tensiune poate fi obinut att de mare, nct s nu influeneze baleiajul de linii pe cel de cadru.Avantaj: Stabilitate mai nalt la perturbaii (impulsul perturbtor avnd durate mici nu reuete s produc o tensiune suficient de influen).Dezavantaj: Imposibilitatea obinerii semnalelor integrate cu fronturi abrupte, n consecin apare instabilitatea momentului de sincronizare.

Formarea semnalelor de sincronizareDup trecerea semnalului Ui prin circuitul de difereniere se va obine semnalului Uod.

Fig. 1.4.10 Formarea semnalelor de sincronizare n cazul explorrii progresive.Impulsurile pozitive se folosesc pentru sincronizarea baleiajului de linii n receptor, iar cele negative nu au nici o influen. n timpul aciunii impulsurilor de sincronizare cmpuri n canalul de sincronizare linii semnalul de sincronizare lipsete. Generatorul de baleiaj pe orizontal iese din sincronism i oscileaz pe frecvena proprie f0H. Dup apariia primelor impulsuri de sincronizare va intra n sincronism, ca rezultat primele linii vor fi nesincronizate. Pentru nlturarea dezavantajului se introduc crestri n impulsul de sincronizare pe cadru.Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute

Fig. 1.4.11 Semnalele de sincronizare n cazul explorrii ntreesute cu crestri frecvena fH. Z numrul de linii din care este format un cadru, care este format din 2 cmpuri: cmpul liniilor pare i impare, care este format la rndul lui din Z/2 linii sau n1/2 linii.n figur este prezentat forma impulsurilor de sincronizare a liniilor i a cadrelor, pentru cmpul liniilor pare i impare. Deplasarea impulsurilor de sincronizare a cadrelor cu jumtate de linie duce la formarea diferit a frontului impulsului integrat. n cazul cmpului liniilor pare distana de la extremitatea stng a impulsului pn la prima crestare este aproape egal cu o linie ntreag. n cazul cmpului liniilor impare distana se micoreaz pn la jumtate de linie.Sincronizarea generatorului de baleiaj cu impulsuri de sincronizare reprezentat n figur poate duce la deplasarea nedorit a cmpurilor n timp. Aceast deplasare poate atinge valori de uniti a liniei i ca rezultat poate provoca suprapunerea cmpurilor, care va duce la nrutirea imaginii. Lund n consideraie c intensitatea inpulsurilor integrate se datoreaz deplasrii cu jumtate de linie i crestrilor care au frecvena fH rezult c introducerea crestrilor cu intervalul egal valorii deplasrii va duce la formarea egal a fronturilor.n timpul transmiterii de sincronizare a cadrelor, impulsurile de sincronizare a liniilor sunt extrase cu frecven dubl. De aceea generatorul de baleiaj a liniilor este acordat n aa mod ca el s funcioneze n regim de divizare a frecvenei cu coeficientul de divizare 2.

Fig. 1.4.12 Influiena tensiunii remanente asupra formei integrale a semnalului de sincronizare cadru.

Fig. 1.4.13 Formarea semnalelor de sincronizare n cazul explorrii ntreesute cu crestri frecvena 2fH.Vom analiza intensitatea frontului a impulsurilor integrat.Condiiile iniiale de integrare a impulsurilor de sincronizare a cadrelor pentru cmpul liniilor pare i impare sunt diferite. Ca rezultat apare o deplasare nedorit n timp a cmpurilor egal cu 2.

, dar este suficient pentru nrutirea ntreeserii cmpurilor. Pentru nlturarea neajunsului este destul de introdus nainte i dup impulsul de sincronizare a cadrelor cteva impulsuri cu frecven 2fH. Aceste impulsuri se numesc impulsuri egalizatoare.

Fig. 1.4.14 Impulsuri egalizatoareTabel 1.4.1Denumirea semnaluluiDurata n uniti de linieDurata n S

A liniilorA cadrelor0,07-0,0834,28-5,21192

Crestri i semnale egalizatoare0,035-0,0452,24-2,88

Semnale de stingere pe linieSemnale de stingere pe cadru0,16-0,1823-2510,24-11,521470-1600

Analizorul vizual. Noiuni colorimetrice.Lumina prezint oscilaii electromagnetice cu lungimea de und de le 380 pn la 780 nm la care ochiul uman este sensibil. Fiecrei lungimi de und i corespunde o culoare.

Fig. 1.5.1 Domeniul lungimilor de und.Orice culoare este caracterizat prin parametri subiectivi stabilii de ochiul uman i parametri obiectivi caracterizai prin elemente de msur.Orice culoare real poate fi definit prin intermediul a trei caracteristici: strlucire, nuan, saturaie.Parametrii obiectivi:1. Luminana pentru strlucire;2. Lungimea de und dominant pentru nuan;3. Factorul de puritate a culorii pentru saturaie;Strlucirea unei surse de lumin este determinat de senzaia de lumin, care se manifest asupra ochiului(strlucirea stelelor noaptea este mai mare ca ziua). Luminaa depinde de caracteristicele sursei.Nuana exprim senzaia de culoare a unei surse, a unui obiect. Cu ajutorul nuanei reuim s determinm culorile din spectru vizibil. Albul, negru i gri nu au nuan.Cracteristica obiectiv a nuanei culorii se face prin lungimea de und dominant.Saturaia exprim intensitatea senzaiei de culoare i se caracterizeaz prin gradul de diluare cu alb a culorii pure. Saturaia culorii este maxim atunci cnd prezena albului este nul.Legile colorimetriceVom analiza legile de baz utilizate n colorimetrie. n colorimetria tricromatic acioneaz 3 legi Grossmann. Acestea legi se aplic unui sistem de culori primare, independent de alegerea acestora.Legea 1Orice culoare se poate obine prin amestecul aditiv al celor trei culori primare. Aceast lege se prezint prin ecuaia:mM m1M1 + m2M2+ m3M3(1.5.1)unde:M senzaia;M1, M2, M3 cantiti unitare a culorilor primare;m1, m2, m3 module colorimetrice ce prezint ponderile n amestecul culorilor.m = m1 + m2 + m3(1.5.2)Legea 2Dac 2 suprafee luminoase colorate produc aceeai senzaie de culoare, aceast echivalena se menine dac luminanele lor snt multiplicate sau divizate cu o aceeai cantitate.KmM Km1M1 + Km2M2+ Km3M3(1.5.3)K factor de multiplicare sau divizare.Aceasta lege exprim independena luminaiei n cadrul echivalenei cromatice.Legea 3Dac o culoare M ai crui module colorimetrice snt m1,m2,m3 este amestecat cu culoarea M culoare rezultat va fi echivalent cu adunarea celor 3 culori primare M1, M2, M3 multiplicate cu cantiti m1 + m1, m2+ m2 i m3 + m3:mM + mM (m1 + m1)M1 + (m2+ m2)M2 + (m3 + m3)M3; (1.5.4)Sistemul colorimetricn sistemul RGB (rou unitar, verde unitar i albastru unitar) n calitate de culori au fost alese culorile monocrimatice.R= R= 700 nm; G= G= 546,1 nm;B= B= 435,8 nm;Catiti unitare a culorilor primare sunt alese astfel ca ponderea luat in msur egale s produc senzaia de alb.

;(1.5.5)L[R]:L[G]:L[B]=1:4,5907:0,0601(1.5.6)Sistemul RGB este comod pentru c toi parametrii lui pot fi aflai experimental i culorile primare RGB sunt reale.Expresiile colorimetrice: F=rR+gG+bB(1.5.7)

; (1.5.8)

;(1.5.9)

;(1.5.10)unde:r, g, b sunt coordonate n sistenul RGB,mr, mg ,mb ponderile culorilor.

Fig. 1.5.2 Triunghiul culorilor, reprezentarea grafic a amestecului culorilorLocus locul punctelor n sistemul RGB; poziia culorilor monocromatice n sistemul colorimetric.Dezavantajul sistemului RGB - prezena componentelor negative n relaia colorimetric pentru unele culori.Sistemul XYZPentru uurarea calculelor n 1931 Comitetul Internaional a inventat acest sistem.Culorile XYZ sunt culori fictive, nu sunt reale, care sunt folosite doar pentru calcule, fiindc coordonatele fiecrei culori sunt pozitive.

w alb;1 roie;2 galben;3 verde;4 albastru deschis;5 albastru;6 purpuriu;

Fig. 1.5.3 Diagrama culorilorunde:x, y, z coordonatele culorilor n sistemul XYZ.x+y+z=1Toate culorile monocromatice sunt n triunghiul XYZ.Pentru reprezentarea culorilor se va folosi ca n RGB o reprezentare plan cu un sistem de coordonate rectangulare, coordonatele fiind X i Y.n centrul de greutate a triunghiului se afla corespunztor culorii albe cu coordonatele :

()(1.5.11)C=xX+ yY+zZ;(1.5.12)

;(1.5.13)

;(1.5.14)

;(1.5.15)

Spectrul semnalului videoSpectru semnalului video poate fi descris prin relaia:f=mZ0fcad+nfcad=mfH+nfV(1.6.1)O proprietate a spectrului este structura discret care conine componente (armonice) de ordinul m , unde 0m+ i multiple cu frecvena de explorare pe orizontal:fH=Z0fcad, fcad frecvena cadrelor(1.6.2)n jurul acestor frecvene se grupeaz armonicile de ordinul n2 unde - n+, multiple frecvenei de explorare pe vertical.

Fig. 1.6.1 Structura spectrului(discret)n caz particular cind luminana semnalului se modific pe vertical, n spectrul semnalului se pastreaz frecvene multiple, frecvene de explorare pe vertical:f=nfv(1.6.3)Dac luminaa cadrelor se schimb pe orizontal atunci spetrul semnalului se pastreaz, frecvenele multiple frecvenei de explorare pe orizontal:f=mfH=mZ0fv(1.6.4)Explorarea ntreesut: fH=15625 HzExplorarea progresiv: fH=31250 Hzn cazul cnd luminana semnalului se modific pe orizontal i vertical atunci componetele spectrului se grupeaza n jurul armonicii fH, nfaurtoarea cruia depinde de distana luminanei de-a lungul linie.

Spectrul semnalului video n cazul explorrii progresiveFig. 1.6.2 Spectrul semnalului video n cazul explorrii progresive

n acest caz raportul frecvenelor i este numrul de linii n cadru. Pe intervalul ntre dou armonici vecine a frecvenei liniei se ncadreaz Z0 intervale ntregi a frecvenei cadrului. Rezult c la suprapunerea spectrului inferior i superior componetele se suprapun. nsumarea componentelor duce la apariia distorsiunilor pe ecran. Spectrul semnalului video n cazul explorrii ntreesuten acest caz explorarea pe vertical se efectueaz cu frecvena cmpurilor. Aici raportul frecvenelor de explorare pe orizontal i vertical nu este un numr ntreg:

(1.6.5)unde: z valoarea ntreag de linii n cmp valoarea fraciona a liniei n cmp Dac reprezentm matematic numrul de linii transmise prin cmpul numrul 1 prin relaia z+ , prin dou cimpuri 2(z+ ) i prin cmpuri (z+ ), atunci rezult (z+ )= z+=Z0.

Fig. 1.6.3 Spectrul semnalului video n cazul explorrii ntreesuteFiindc Z0 i z sunt numere ntregi atunci i tot este ntreg.n cazul descompunerii ntreesute pe intervalul ntre dou armonici vecine a frecvenei liniilor se ncadreaz z+ intervale cu frecvena fV i la suprapunerea spectrelor componentele lor sunt plasate la mijlocul intervalelor spectrelor vecine.Concluzie: creterea n ori a timpului de transmitere a cadrului ce conine cmpuri duce la ndesarea de ori a spectrului.Transmiterea imaginii mobile este nsoit n modulare n amplitudine a componentelor spectrale i apariia n vecintatea fiecrei componente a benzilor laterale adugtoare, limea crora depinde de viteza de micorare i nu depete 5 HzSuprapunerea spectrelor semnalelor de luminan i crominanLund n consideraie c pareta cea mai important a energiei este cocentrat n jurul componentelor spectrale cu frecvena liniilor i 90% din energia total este concentrat n banda de frecven de la 0 pn la 0,6, 0,7 MHz.B=[0.0,6, 0,7] MHzn sistemele de televiziune n culori semnalul de crominan este transmis pe o subpurttoare aparte care este plasat n partea superior a spectrului destinat transmiterii semnalului de crominan.

Fig. 1.6.4 Suprapunerea spectrelor.Intercalarea spectrelor se obine prin metoda de sincronizare dup frecven sau faza a subpurttoarei de culoare.n cazul sincronizrii dupa frecvena subpurttoarei de culoare frecvena subpurttoarei se alege ca armonica impar a semifrecvenei liniilor: fc=(2m+1)fH/2(1.6.6)n acest caz subpurttoarea se plaseaz strict la jumtate ntre armonicile vecine a frecvenei liniei i cadrului a semnalului de crominan:Dac trecem de la frecven la timp atunci obinem:

;(1.6.7)

;(1.6.8)Din expresie rezult ca intervalul frecvenei liniei se plaseaz numr impar de semiperioade a frecvenei subpurttoare de crominan. Ca rezultat semnalul subpurttoarei de crominan duce la apariia pe ecran a imaginii adugtoare punctiforme, polaritatea creia se schimb de la linie la linie, i fiindc cadrul conine numr impar de linii i de la cadru la cadru.

Fig. 1.6.5 Suprapunerea spectrelor.Televiziunea digitalNoiuni generale.Transmiterea semnalului de TV implica utilizarea purttoarei analogice care este modulata de semnalul video i audio. Nectnd la aceea c purttoarea este analogic informaia poate fi analogic sau digital.n TV analogic totalitatea semnalelor video,stingere i sincronizare este transmis ntr-o form original analogic.n TV digital semnalele video si audio sunt convertite in format digital compus din0i1(bii). Seriile de bii sunt utilizate pentru modularea purttoarei analogice. n punctul de recepie semnalul audoi si video digitale sunt convertite napoi n formatul analogic (original).n cazul TV analogice lrgimea benzii este de la 6-8 MHz. Pentru digital este de 10 ori mai mare. Deoarece tehnicile de compresie sunt utilizate pentru micorarea lrgimii benzii pn la valori admisibile (6-8MHz).n realitate compresia este aa de eficient ca mai multe canale digitale pot fi transmise n aceeai band de frecven alocat canalului analogic.Avantajele TV digital fa de analogice1. Rezisten ridicat la zgomot;2. Putere mai mic a emitoarelor;3. Numr mai mare a canalelor de TV transmise n aceeai band;4. Creterea calitii imaginii i a sunetului;5. Crearea sistemelor TV cu noi standarde de descompunere a imaginii;6. Transmiterea n semnalul de TV a informaiilor suplimentare;7. Crearea sistemelor interactive de TV;

Transmiterea semnalului de TV digital implic 3 etape:

1. digitalizarea2. compresia3. codarea canalului

Fig. 2.1.1 Schema de structur a unui emitor digital.unde:ADC - convertorul analog digitalFEC-(forfor eror corection) procesor de adugare a biilor de corecieM-modulatorV-videoA-audio

Digitalizarea este un proces de conversie a semnalului video si audio analogice n serii de bii prin intermediul convertorului ADC. Pentru reducerea lrgirii benzii se utilizeaz compresia de date att video ct i audio. Acest lucru este realizat de codorul video i audio MPEG care produce o serie de pachete elementare video i audio. Are loc mai departe divizarea n pachete mai mici cu lungimea de 188 byi. Pachete ce aparin diferitor canale sunt aplicate la multiplexor unde se produce fluxul de transport. Dup, are loc adugarea datelor de corecie a erorilor de procesorul FEC. Fluxul de transport este utilizat pentru modularea purttoarei, care pentru standardul DVB-S se afl n domeniu de 10,7pn la 12,75 GHz ce utilizeaz modulaia QFSK-n timp ce n DVB-T este n banda UHF ce corespunde cu frecvena de lucru a TV analogice cu lrgimea benzii de la 8-6MHz, 3-10 canale DVB n dependen de calitatea semnalelor transmise.

Digitalizarea imaginii.

Fig. 2.2.1 Eantionarea semnalului.Digitalizarea imaginii de TV reprezint discretizarea coninutului a imaginii, cadru dup cadru i linie dup linie. Pentru a pstra calitatea imaginii ar trebui s fie attea eantioane n fiecare linie cte exist pixeli fiindc fiecare eantion reprezint un pixel. Pentru DTV imaginea static este o matrice de pixeli orizontali i verticali. Numrul de pixeli va depinde de formatul utilizat: TV cu definiie standard SDTV este PAL sau NTSC TV cu definiie nalt HDTVStandardul PAL are 625 linii dintre care 576 active.NTSE-525 linii - 480 active n ceea ce privete numrul de pixeli pe o linie SDTV specific valoarea de 720 de pixeli pe linie pentru ambele standarde. Oferind numr total de pixeli pe imagine pentru PAL:PAL 576 x 720 = 414 720NTSC 480 x 720 = 345 600Concluzie:Fiecare linie a imaginii va fi reprezentat de 720 de eantioane. Pentru a asigura c eantionul s fie format n poziie exact corespunztoare pixelului, frecvena de eantionare trebuie fixat cu frecvena liniilor. n cadru standardului: PAL fH=15 625 Hz NTSC fH=15 734 HzDin aceste considerente frecvena de discretizare trebuie s fie multipl frecvenei liniilor.Alegerea frecvenelor de discretizare.Semnalul video analogic conine informaia video cu semnale de sincronizare a liniilor dar numai informaia video e necesar de convertit n fluxul digital.Cum se cunoate durata unei linii este : 64 s PAL; 12s-pentru transmiterea semnalelor de sincronizare; 52s-pentru transmiterea semnalului video;Din aceste considerente rezult:

n TV analogice fe=13,5 MHzPentru satisfacerea condiiei de multiplicitate a frecvenei liniei n standardul PAL i NTSC s-a ales valoarea de 13,5 MHz, ea este frecvena de discretizare n sistemul DVB, iar13,5 este a 864 armonic n PAL i a 858 n NTSC:13,5=864x15625;13,5=858x15734;Ca rezultat numrul de pixeli pe linie pentru PAL: 13,5*52=702;pentru NTSC:13,5*52,6=710;Se obine prin frecvena i durata liniei active.Discretizarea videoDin bazele TV se cunoate c teledifuziunea color implic transmiterea a 3 componente: luminana(Y) i diferena de culoare (Cr i Cb). n TV analogic semnalul de luminan este modulat n amplitudine (pentru Radiodifuziune terestr) sau modulat n frecven (Radiodifuziune prin satelit).Pentru componentele de crominan este utilizat modulaia n cuadratur cu subpurttoare de:4,43 MHz n sistemul PAL3,58MHz n NTSC4,40625MHz 4,25MHz n SECAMn DVB cele 3 componente sunt independent eantionate, convertite n 3 fluxuri digitale nainte de compresie i modulaie. Pentru semnalul de luminan care conine cea mai nalt frecven fdiscretizare=13,5 MHz, la crominan dup recomandarea CC/RT feantionare de 2 ori mai mica 6,75 MHZ.

Fig. 2.2.2 Discretizarea semnalului de crominan.Dup procesul de digitalizare se formeaz 3 fluxuri independente ce formeaz un flux unic cu frecvena 27 MHz.

Structuri de discretizare a semnalelor de crominan.

Fig. 2.3.1 Structura 422.Structura 422 reduce rezoluia doar pe orizontal lsnd intact rezoluia vertical.Proporia 422 indic c ambele semnale Cr si Cb sunt discretizate cu rata mai mic de 2 ori fa de rata de discretizare a semnalului de luminan. Din desen rezult c componentele discrete sunt distribuite uniform formnd structura alternant de culoare cu componenta de luminan Y unica i coloane compuse din luminan i 2 componente de crominan.

Fig. 2.3.2 Structura 411.Pentru reducerea benzii de frecven i ca rezultat a vitezei fluxului poate fi utilizat structura 411. Aici componenta de crominan este discretizat cu rata de discretizare mai mic de 4 ori fa de semnalul de luminan. Fiecare al 4-lea pixel. Structura a fost utilizat cu succes n primele aplicaii digitale. Din Fig. 2.3.2 se observ un dezbalans ntre rezoluia cromatic pe orizontal i vertical (rezoluia pe orizontal mai mic ca pe vertical).Pentru depirea problemei cu meninerea bitrate-ului (viteza fluxul digital de TV) s-a introdus structura 420.

Fig. 2.3.3 Structura 420.Aceast tehnic de discretizare prevede utilizarea a semiratei de discretizare att pe vertical ct i pe orizontal, discretiznd fiecare al II-lea pixel i fiecare al II-lea rnd. Ca rezultat apare o structur alternant a rndurilor i coloanelor cu componenta de luminan unic ca n Fig. 2.3.3.Particularitile cuantizriiCuantizarea proces de divizare a diapazonului de valori continue n numr finit de intervale. Cuantizarea reprezint un proces de discretizare a semnalului de TV nu dup timp dar dup amplitudine.n urma cuantizrii fiecrui nivel i se atribuie un numr a unei zone corespunztoare. Aa apare o structur de nivel ce exprim valori cu eroare de cuantizare, adic cuantizarea const n aproximarea valorilor momentane pn la cel mai apropiat nivel de cuantizare.n Fig. 2.4.1 ntr-o form simplificat este prezentat procesul de codificare si decodificare a semnalului de luminana liniar cresctor utiliznd cuantizarea cu adncimea de cuantizare cu 8 nivele.

Fig. 2.4.1 Procesul de codificare i decodificare a semnalului de luminan.Codarea proces de atribuire a fiecrui nivel a unui numar din sistemul binar. Aceast metoda se mai numete modularea impulsurilor in cod.Viteza de transmitere a unui flux informaional bitrate-ul reprezint cantitatea simbolurilor binare transmise intr-o unitate de timp.(uniti de msura bit/s).Birate-ul va fi egal cu produsul frecvenelor de discretizare si adncimii de discretizare (a numrului de simboluri atribuite unui nivel).(2.4.1)Numrul de simboluri binare k ntr-un cuvnt de cod are o legtur cu numrul de nivele de cuantizare:(2.4.2)Numrul de nivele de cuantizare m trebuie luate nu mai puin dect numrul de gradaii de luminan care le percepe ochiul uman. n dependen de condiii numrul de gradaii poate fi de la 90-400, ca rezultat k=6,4+7,6.Adncimea cuantizrii poate lua valori doar ntregi de aceea k primete de la 7 i 8. Lund n consideraie c 128 nivele nu poate fi o valoare universal pentru orice condiie de vizualizare s-a hotart utilizarea valorii 8 . n aparatul profesional adncimea de cuantizare este 10.Viteza fluxului digital (bitrate-ul).PAL720 pixeli/linieNTSC720 pixeli/linie576 linii active480 linii active

PALNTSC

PAL:NTSC:unde:25;30 numrul cadrelor82944000 numrul de bii pe secund

82,944 MbpsLa 420 i 411 (de 4 ori mai mic)

bitrate-ul final

Codarea in MPEGLund n consideraie c bitrate-ul total:

bitrate-ul total=2*20,736+82,944=124,146 Mb/s

pentru 2 componente de crominan i unul de luminan. Pentru rezolvarea acestei probleme a fost elaborat un ir de tehnici pentru micorarea vitezei de transmitere (biterate-ul) pentru estimarea gradului de rezolvare a ei si introduce noiunea de gradul de compresie. Cu ct gradul este mai mare cu att mai mic e viteza de transmitere rezult c este mai mic lrgimea benzii canalului utilizat. Un aspect negativ al compresiei este creterea degradrii inevitabile a imaginii ceea ce reprezint plata pentru micorarea biterate-ului.De ce creterea bitrate-ului duce la creterea benzii de frecven, care e legtura dintre numrul detaliilor transmise i lrgimea benzii de frecven?Tehnicile compresiei avansate permit ascunderea degradrii imaginii cu preul unor tehnici i costisitoare.Exist 2 standarde de baz de compresie :- JPEG- MPEGJPEG-asociat cu imagini digitale MPEG-dedicat videodigitaluluiCele mai populare standarde sunt MPEG 2 i MPEG 4.MPEG 2 asociat cu SDTV

MPEG4 cu HDTV

Fig. 2.6.1 Caz generalizat a codorului MPEG.Un canal digital e construit din 3 elemente -video-sunet-date tehnice care conin informaii adugtoare ca tele textul, informaii specifice a recepiei plus ghidul electronic a programelor (EPG) snt generate n form electronic i nu necesit codarea.Scopul codorului este s comprime datele prin excluderea a prilor neeseniale sau redundante a imaginii i a sunetului realiznd operaia de reducere a numrului de bii diviznd n fluxuri de pachete elementare.

Sistemul de codare MPEG2Exist 2 caracteristici distincte a imaginilor dinamice. Ambele sunt utilizate de MPEG n compresia datelor .1. Video reprezint o secven de imagini statice ca rezultat putem folosi aceleai tehnici de compresie utilizate de JPEG. Se cunoate sub denumirea de: compresare spaial ntre cadre.2. Const ca succesiunea imaginilor statice din videoclip difer foarte puin dup coninut i permite s renunm la o parte din informaie ce nu se schimb de la o imagine static la alta numit redundan i transmind doar informaii despre diferene dintre 2 imagini statice vecine. Se cunoate sub denumire de DCT (transformarea cosinusoidal complet).

Codare MPEG consta din 3 pri:-pregtirea datelor;-compresia temporal i spaial;-cuantizarea;

Pregtirea informaiei video Scopul pregtirii este de a asigura o organizare potrivit pentru o compresie a cuvintelor de cod proaspt eantionate. Informaia video nimerete n codor sub forma eantioanelor de cod liniar a semnalului de luminan i crominan.Pregtirea prevede regruparea acestor eantioane n blocuri 8x8, pentru utilizarea eliminrii redundanelor spaiale. Aceste blocuri sunt dup rearanjate n macroblocuri de 16x16, pentru excluderea redundanei temporale. Dup care, macroblocurile sunt grupate n pachete care vor reprezenta uniti de baz pentru compresie.Structura macroblocului este determinat de profilul MPEG2 ales utiliznd structura de eantionare 420, macroblocul va avea o structur format din 4 blocuri luminan i cte un bloc pentru cel diferen de culoare.Teoretic un pachet poate varia de la macrobloc pn la ntreaga imagine dar n practic pachetul acoper o linie complet sau o parte din linii.Compresia temporal sau compresia ntre cadre este realizat pe cadre succesive. Aceast compresie este datorat diferenelor nesemnificative ntre dou cadre succesive. Din acest motiv nu este necesar de transmis coninutul n ntregime a fiecrei imagini statice fiindc majoritatea informaiei este o repetare banal a cadrului precedent. Necesar este de transmis doar diferenele ntre cadre. Pentru descrierea diferenelor dintre cadre sunt utilizate dou componente: vectorul de deplasare i diferen ntre cadre. Pentru ilustrarea acestei tehnici vom analiza dou cadre consecutive artate n Fig. 2.7.1

310Coninutul primului cadru este 1,2,3,4,5,6,7,8,9;Coninutul cadrului doi este 10,2,3,4,1,6,7,8,9;

614Analiznd aceste cadre se observ c elementul 2,3,4,6,7,8,9 se repet. Elementele ce se repet se vor numi 987redundane, deoarece ele nu aduc nimic nou n compoziia original a cadrului.Pentru excluderea redundanei, vor fi transmise doar schimbrile coninutului. Aceste schimbri vor fi redate prin dou aspecte: micarea coninutului nr1. din celula A1 n B2 i introducerea n celula A1 a coninutului nr10. Adic primul aspect este vectorul de micare. Iar al doilea este coninutul nr10. care reprezint diferena ntre cadre i deriva dintr-o metod mai complex. De mai inti vectorul de micare este adugat la primul cadru pentru producerea cadrului prezis

Fig. 2.7.1 Analiza compresiei temporalePentru obinerea cadrului diferen din cadrul secund se scade cadrul prezis. Ambele componente (vectorul de deplasare i cadrul diferen) sunt combinate pentru formare cadrului P.

Grup de imagini statice

Fig. 2.7.2 Grup de imagini staticeCompresia temporal se realizeaz n grup de cadre (GOP group of pictures) de obicei compuse din 12 cadre ne ntreesute. Primul cadru din grup reprezint un cadru de referin i este numit I-frame. Care este urmat de P-frame obinut prin comparare a cadrului doi cu I-frame. Acest lucru se repeta a treilea cadru se compara cu P-frame precedent pentru producerea a al doilea P-frame, n aa mod pn la a 12-lea cadru dup care urmeaz cadru I. Acest tip de predicie se numete predicia nainte.

Prognoza i diferena ntre cadre

Fig. 2.7.3 Schema bloc a procesului de prezicere temporar.n Fig. 2.7.3 este schema bloc a procesului de prezicere temporar. Cadrul iniial Fo se aplic la bufer unde se pstreaz un timp, de asemenea acest cadru nimerete la intrarea MVG (generator al vectorului de intrare) care utilizeaz coninutul cadrului precedent F1 stocat n memoria video VM, pentru obinerea vectorului de micare MV0. Vectorul de micare se adaug la F-1, pentru obinerea Po care este comparat cu coninutul cadrului F0, pentru obinerea erorii remanente, sau Do - cadru diferen. Eroarea remanent D0 se aplic ca cadru spaial DCT, apoi se transmite n canal. D0 codat se aplic concomitent la decodorul DCT spaial pentru obinerea D0 care va fi recepionat n punctul de recepie.Dup care, acest semnal se adaug la P0 care ateapt n bufferul2, pentru restabilirea cadrului iniial F0 utilizat pentru pstrarea pe durata unui cadru n memoria video.Prognoza bidirecionalViteza fluxului de ieire n mare msur depinde de precizia vectorului de deplasare.Pe cadru care se prezice din vectorul de nalt precizie i va fi asemntor cu cadrul iniial intrat nct eroarea remanent va fi foarte mic. Ca rezultat vom obine mai puini bii informaionali, i ca rezultat mai mic vitez datelor. n caz dac se utilizeaz un vector de micare speculativ prezicerea cadrului va fi imprecis, rezult c eroarea remanent crete i crete viteza fluxului.Scopul prognozrii bidirecionale este de a mri precizia vectorului de programare.Aceast metod se bazeaz pe poziia viitoare i trecut a blocului n micare. Prognoza de bidirecional folosete estimarea micrii vectorului direct i invers folosind cadrul trecut i viitor pentru formarea cadrului prezis. n rezultat se obin 2 vectori: nainte i napoi. Al 3 lea vector se obine prin interpolarea primilor 2 vectori bidirecionali.Aceti 3 vectori sunt utilizai pentru formarea a 3 cadre prezise P cadru , B cadru, B cadru.Toate aceste cadre se compar cu cadrul iniial obinnd 3 erori remanente. Se utilizeaz acel vector a crui eroare remanent este mai mic.

Fig. 2.7.4 Structura GOP - cadruluiCadrele de 1-15 formeaz grupul de grad GOP= 15 formeaz un grup de cadre ce pot avea diferite dimensiuni, dar se ncepe numai dect cu cadrul I. P cadrul 4 se prezice dup cadrul I1. P cadrul 7 dup P cadru 4, P10 dup P7.I10 se transmite doar cu codarea spaial i n dependent de cadrele precedente. B2,3 se prezice dup I1 i P4 ; B 5,6 dup P4, P7 ; B14,15 dup P13,I 16;nainte de codare consecutivitatea se schimb deoarece B cadru trebuie se urmeze dup ambele cadrele pe care se prezice.n aa form cadrele se codeaz i se transmit iar n procesul de decodificare se restabilete consecutivitatea iniial.

Transformarea cosinusoidal discretTransformarea cosinusoidal discret este fundamentul tuturor metodelor de compresie cu pierdere ( IPEG; HP3; MPEG 1,2,4)Transformarea cosinusoidal prezint un caz particular a transformrii Fourier discret. n caz general DCT este un produs ntre vector i o matrice.(2.7.1)Este o reprezentare matricial a procesului DCT unde: x matricea iniial;C i CT matrice cu coeficieni de transformareAlgoritmul MPG 124 divizeaz cadru n blocuri 8x8 pixeli asupra crora se realizeaz DCT.Iniial asupra liniilor dup fiecare coloan de aceea transformarea se numete DCTS .Dup, transformarea n matricea Y nu sunt pixeli, dar o totalitate de unde cu amplitudini i frecvene diferite.Frecvenele joase sunt concentrate n colul stng sus i corespunde detaliilor mari.Frecvenele nalte corespund detaliilor mici i ocup colul dreapta de jos.Dup care se utilizeaz metoda lui Hauffman sau codarea aritmetic ce utilizeaz coduri cu lungimi variabile.Codurile cu lungimi mai mici se se atribuie se atribuie coeficienilor ce sunt prezeni n colul stng sus, iar mai lungi din colul drept jos. Aceast conversie deja asigur o compresie, dar compresia definitiv se realizeaz prin excluderea componentelor ne semnificative.

Imaginevalori discrete coeficieni DCTFig. 2.7.5 Reprezentarea imaginii iniiale, valorilor discrete atribuite luminanei i a coeficienilor DCTReprezentarea digital a semnalelor audio n sisteme de difuziune de diferite nivele.Alegerea parametrilor de reprezentare digital a semnalului audio depinde de proprietile a aparatului auditiv al omului, dar i de parametrii sistemului audio analogic. Diapazonul dinamic Bonda de frecven ocupat

Diapazonul dinamicSemnalul audio dup natur sa are o form aleatorie. Determinarea dimensiunii unui astfel de semnal este posibil n caz dac sunt determinate anumite nivele numite cuazimaximale sau cuaziminimale.Cuazimaximal - acest nivel care este ntrecut de semnll n 2% de timp n care este analizat semnalulNivelul cuaziminimal nivel care este ntrecut de semnal n 98% din timpul analizat.Rezult diapazonul dinamic reprezint diferena ntre nivelul cuazimaximal i cuaziminimal.(2.8.1)Este nevoie de difereniat 2 dimensiuni : Diapazonul a semnalului audio; Diapazonul dinamic a canalului de transmisiuni;Diapazonul dinamic a semnalului este limitat n canalul de transmisiuni prin caracteristicile de lucru a amplificatoarelor i prin nivelul zgomotului n tractul de transmisiune.Diapazonul dinamic a canalului de transmisiuni mereu e mai mic dect diapazonul dinamic a semnalului audio (diapazonul dinamic a canalului este 40 dB, iar diapazonul dinamic al orchestrei simfonice este de 80 dB). Deoarece pentru semnale reale se efectueaz un proces de micorare a diapazonului dinamic.

Diapazonul de frecvente i banda de frecvene ocupat.Diapazonul de frecven teoretic a semnalului audio este n limitele de percepere a aparatului auditiv de la 20Hz la 20 kHz, dar diferite surse de sunete au diferite distribuii energetice n spectru de aceea se vorbete despre frecvena ocupat de un semnal audio sub aceast noiune se nelege un interval de frecven unde nivelul componenei de frecven ntrece o anumit valoare, n afar acestui interval frecvenele snt egale cu zero. De exemplu banda ocupat de pian de la 100-5000 Hz, flaut 250-14000, glasul barbatului 100-7000 Hz.n dependen de diapazonul frecvenelor ocupate se disting urmtoarele clase de radiodifuziune:1. Clasa nr.2 diapazon 100Hz 5,6kHz2. Clasa nr.1 diapazon 50 10000 Hz 3. Clasa superioar 30 Hz - 15 kHzCategoriile de calitate a semnalelor audio utilizate n radio i teledifuziune.Exist 3 categorii de calitate a sunetului:1. Calitate foarte nalt semnalul audio are o rezerv destul de nalt n calitate pentru conectarea n serie a codec-elor i realizarea prelucrrii semnalului audio;2. Calitate nalt;3. Calitate medie;Calitatea lor este echivalent cu calitatea a unui post de radio analogic cu modulare n frecven.Discretizarea semnalului audio.n conformitate cu recomandrile frecvena de discretizare pentru sistemul digital, radio i TV trebuie s fie de valoarea 48 kHz.Pentru calitate nalt a semnalului audio. n caz cnd nu este necesar transmiterea unui semnal de calitate nalt, frecven de discretizare poate fi aleas la 32kHz.n caz MPEG2 este posibil de utilizat frecvene de discretizare njumtite de 16kHz; 22,05kHz; 24kHz. Se mai utilizeaz i sferturi de frecven 8kHz; 11,025kHz; 12kHz, astfel de valori a frecvenei de discretizare sunt utilizate la transmiterea semnalului audio cu viteze mici i foarte mici a fluxurilor digitale n reelele internet.Cuantizarea semnalului audioSe realizeaz lund n calcul diapazonul dinamic a aparatului auditiv (diferena ntre pragul de sensibilitate i nivelul de durere este de 120 dB). Pentru asigurarea reproducerii de nalt calitate n conformitate cu recomandrile adncimea cuantizrii trebuie s fie mai mare de 16 bii ce este 216 nivele ceea ce are o valoare de 65536.n aa caz diapazonul dinamic a semnalelor transmise va fi apropiat diapazonului dinamic al aparatului auditiv: 106 110 dB. Pentru aparatajul profesional adncimea cuantizrii este 18,20,24 bii.Viteza fluxului digital

unde: FS frecvena de discretizare;n- m de canale audio;m- adncimea de cuantizare;Tabel 2.8.1Domeniul de utilizareFrecvena de discretizare (kHz)Adncimea cuantizrii (bii)Viteza fluxului digital (kbps)

1. Compact disc44,116705,6 (1canal)

2. Tele i radiodifuziune4816-20768-960

Procesul de compresie a semnalului audio dup standardul MPEG2Algoritmul de compresie a semnalului audio se sprijin pe modelul psihoacustic a auzului. Se mai analizeaz coninutul spectral a semnalului audio. Se cunoate c pragul sensibilitii a aparatului audio depinde de frecvena sensibilitatea urechii are diapazonul maxime de la 1-5kHz.

Fig. 2.9.1 Reprezentarea grafic a pragului de sensibilitate.unde:PS pragul de sensibilitate.P.S lent crete n msura ndeprtrii de la acest diapazon. Se mai cunoate un fapt c prezena n spectrul audio a oricrei componente puternice coboar sensibilitatea la alte componente adiacente. Acest efect se numete mascarea.

Fig. 2.9.2 Mascarea static.n afar de mascarea static exist noiunea de mascare dinamic.Semnalul slab de nivel jos ce pare imediat dup finisarea semnalului puternic de nivel nalt rmne o perioad de timp neobservat, astfel de componen se poate numi element redundant.Utilizarea efectelor de mascare permite considerabil de micorat volumul de informaie lsnd intact calitatea sunetului. n rezultatul analizei s-a realizat msurri a limii i poziiei a benzilor de frecven n limitele crora acioneaz mascarea. Aceste benzi sunt numite critice. n diapazonul de 1kHz limea benzii critice este aproximativ egal cu 100 Hz. n diapazonul de 2kHz este de 300 Hz, 10 kHz crete pn la 1kHz.Amestec i scremblare.Una din metodele efective pentru micorarea influenei erorilor de pachet este amestecul (interleaving) metoda const n rearanjarea biilor dup un algoritm nainte de a transmite informaia n canalul de transmisiune.n punctul de recepie se restabilete consecutivitatea iniial. n urma influenei erorii de pachet n punctul de recepie erorile sunt distribuite uniform n timp obinnd erori unitate care mai uor se depisteaz i se corecteaz cu ajutorul codurilor de corecie a erorilor.

Fig. 2.10.1 Procesul de amestec i restabilire a consecutivitii iniiale.a) Este semnalul digital iniial ce reprezint o consecutivitate de cuvinte de cod cu o lungime de 4 bii. Amestecul este realizat n limita a 4 cuvinte, adic asupra 16 bii. Numerele reprezint poziia bitului n consecutivitate. n rezultatul amestecului biii se aranjeaz ca n figura b ; prin puncte sunt artai bii deteriorai n urma influenei zgomotului formnd o eroare de pachet. n urma restabilirii consecutivitii biii eronai se distribuie uniform n timp. Aceast metod poate fi utilizat nu doar pentru bii dar i pentru grupuri de bii ( de exemplu bait).n standardul de TV DVB amestecul se realizeaz n limitele unui pachet de transport. Dup codare cu corecia erorilor care mrete dimensiunea pachetului de la 188 la 204 baii.Fiecare pachet se mparte n 12 grupe cte 17baii.Mi nti se transmit primii bai din grup ( 1,18......, 171, 188);apoi (3,19..---...172, 189 );i ultimii ( 17,34.....187, 204 );n aa mod n procesul de amestec, diferii baii sunt amestecai la distane de la 0 pn la 176 a poziiei n limitele fluxului de transport. n punctul de recepie se restabilete consecutivitatea baiilor. Amestecul poate fi utilizat n calitate de criptare a semnalelor transmise, deoarece restabilirea corect a consecutivitii este posibil doar la cunoaterea legii de amestec.Scremblarean standardul MPEG2 cest termen caracterizeaz modificarea caracteristicilor fluxului de date (video-audio, sau alte informaii) cu scopul blocrii accesului nesancionat. Procesul de de scremblare este procesul invers. n sistemele digitale de transmisiune pentru sclembarea, la semnalul digital se mai adaug un semnal adiional care are un caracter pseudo-aleator. Acest semnal reprezint o consecutivitate de bii ce are proprieti a semnalului aleator. Zerourile i unitile n aceast consecutivitate la prima vedere cu un angajament haotic dar n realitate se formeaz n conformitate cu un algoritm care poate fi descris de un numr de parametri.n aceast metod de scremblare fiecare bit transmit se nsumeaz dup modulul 2 cu bitul din consecutivitatea pseudoaleatoare.(2.10.1)unde:x-simbolul binar care corespunde semnalului digital iniialp simbolul din consecutivitatea aleatoare;y semnalul digital scremblat; - suma modulo doi.Din aceast expresie rezult c orice bit care este nsumat de 2 ori cu unul din simbolurile binare va primi la ieire un semnal iniial, deaceea pentru descremblare este necesar de adunat dup modulul 2 fiecare bit scremblat cu acelai bit a consecutivitii pseudoaleatoare.X(n) = y(n) p(n)(2.10.2)Rezult pentru descremblare n receptor este necesar de creat aceeai consecutivitate pseudoaleatoare. Pentru aceasta n receptor se transform parametrii algoritmului de formare. Lipsa acestora limiteaz accesul la flux.Exist variante de acces cnd algoritmul de formare a consecutivitii de formare pseudoaleatoare e cunoscut dar nu se tie din segmente a consecutivitii pseudoaleatoare este necesar de utilizat pentru descremblare. n aa caz n componena cheii de decriptare se va introduce un marker (indicator) ce va semnifica nceputul segmentului. n standardul de TV digital DVB, scemblarea e utilizat n cazul cnd accesul este nelimitat, adic pentru programe libere, i este utilizat pentru proprieti specifice a semnalului scremblat. Proprietile acestui semnal se apropie la proprietile zgomotului adic energia componentelor spectrale uniform se distribuie pe axa frecvenelor ce permite utilizarea eficient a canalului de comunicare i mrirea rezistenei la zgomot.Un alt aspect al scremblrii este obinerea probabilitii de apariie a zeroului sau a 1 apropiat de 0,5

Fig. 2.10.2 Schema bloc de amestecare.

Fig. 2.10.3 Schema bloc de scremblare.Metode de modulare utilizate la transmisiunea semnalului TV.Particularitatea de baz a modulaiei purttoare cu un semnal digital const n aceea ca parametrul modulat a purttoarei poate primi n rezultatul modulaiei un ir de valori discrete. Astfel de modulaie se numete manipulare (modulare). Parametru a oscilaiei purttoare variaz direct i n timp. Intervalul de timp n decursul cruia parametrul rmne constant este intervalul simbolului (denot un simbol).Pentru durata unui simbol se transmite un bit de informaie sau mai muli bii, formnd astfel un simbol de canal. Pentru mrirea eficienei de utilizare a benzii de frecven, simbolul de canal este dorit s conin ct mai muli bii informaionali. Pentru aceasta n fiecare moment de timp semnalul n canalul de transmisiune trebuie s posede nu doar 2 dar mai multe valori.n cazul manipulrii n amplitudine acest lucru se atinge prin prezena a unui numr de nivele a amplitudinii.n cazul manipulrii n frecven prin prezena a mai multor valori de frecvene. Este evident c creterea a numrului de stri a purttoarei duce la scderea rezistenei la perturbaii a sistemului, deoarece receptorul trebuie s identifice nu doar 2 stri a semnalului dar mai multe. Pentru aceasta trebuie de asigurat o identificare clar a acestor stri prin mrirea raportului semnal zgomot ce duce la crearea puterii emitorului.Manipularea n amplitudine ASKEa const n variaia discret a nivelului amplitudinii a semnalului purttor. n cel mai simplu caz unui din nivele ca corespunde prezena purttoarei iar altui nivel lipsa purttoarei. Un dezavantaj al modulaiei n amplitudine sunt variaiile mari ale puterii radiate.

Fig. 2.11.1 Modularea n amplitudine.Manipularea prin frecven FSK.Se realizeaz prin variaia discret a frecvenei purttoare la valori constante de amplitudine

Fig. 2.11.2 Modularea n frecven.Manipularea n faza PSK.Const n variaie discret a fazei purttoare. n cel mai simplu caz purttoarea poate primi 2 valori: 0 i 180

Fig. 2.11.3 Manipularea n faz.Pentru crearea eficienei de realizare a benzii de frecven se utilizeaz manipularea n mai multe nivele

a)b)Fig. 2.11.4 Manipularea in faz cu 4 i 8 nivelen desenul a) este prezentat manipularea n faz cu 4 nivele unde pe durata unui simbol se transmit 2 bii informaionali ceea permite creterea eficienei de utilizare a benzii de frecven de 2 ori.n desenul b) este prezentat manipularea n faze cu 8 nivele. Pe durata unui simbol se transmite 3 bii . Eficiena de utilizare a benzii de frecven crete de 3 ori. Defazajul ntre valori discrete este 45. Manipularea n faz pe larg se utilizeaz n standardul DVB-S.Urmtorul tip de modulaie des utilizat n transmiterea semnalelor digitale este manipularea n cuadratur i amplitudine cu mai multe nivele.Dup cum se tie modularea QASK const n modularea concomitent n amplitudine cu 2 semnale: Ui i Uq a unei purttoare, unde prin i se are n vedere infaz, q-cuadratur; care sunt n cuadratur Semnalul sumar:

Pentru demodulare se utilizeaz detecia sincron ce const n nmulirea semnalului sau unde are loc nlturarea componenelor de nalt frecven. n rezultat se extrag semnalele UI i Ua.Modulaia n amplitudine i cuadratur deja asigur o cretere a eficienei de utilizare a benzii de 2 ori, deoarece pe aceeai purttoare se transmit 2 semnale UI i Ua. n cazul QASK nivelele fiecrei componente din cuadratura variaz discret.

a)b)Fig. 2.11.5 QASK cu 4 nivelen desenul a) este prezenta QASK cu 4 nivele unde fiecrei componente din cuadratur i se atribuie 2 nivele. Fiecare din componen poate fi prezent sau s lipseasc.n desenul b) fiecare component poate fi n faza ce corespunde nivelului + 0,5 sau n contrafaz ce corespunde nivelului -0,5.Varianta b) este mai preferabil deoarece asigur un raport mai sczut a culorii maxime de putere ctre valoarea medie a puterii.Dac fiecrei componene din cuadratur de asigurat 4 nivele ce va corespunde cu 2 bii se va obine QASK 16 cu 16 nivele. Astfel de modulaie ne d un ctig de utilizare a benzii de 4 ori deoarece se transmit concomitent 4 bii. Pe larg sunt utilizat QASK 64, QASK 256.

Fig. 2.11.6 QASK cu 16 nivele

QPSKn cazul modulrii discrete a fazei a fiecrei din componente din cuadratur vom obine manipularea n faz i cuadratura. Semnalul obinut:

, - amplitudinea i faza rezultant n momentul de timp cnd faza ambelor componente din cuadratur se schimb n salt la 180 asta provoac apariia modulaiei n amplitudine parazit.Pentru nlturarea acestui efect nedorit se utilizeaz QPSK cu deplasare care const n aceea c faza ambelor componente din cuadratur nu se schimb concomitent dar consecutiv. n rezultat saltul fazei la 180 se exclude.Tabel 2.11.1

00

00

/4- /43/4-3/4

Dispozitive de afiare a imaginii. Monitoare.PDP (plasma display panel)Datorit succeselor n domeniul microelectronicii i schemotehnicii digitale au aprut o mulime de tipuri de ecrane la care principiul de funcionare difer principial. Practic n toate dispozitivele se utilizeaz metoda analogic de dirijare cu luminan n celul, cnd ntr-un mod continuu are loc o variaie a unui parametru dup legea de variaie a semnalului electronic. De exemplu:1. n display cu emisie electronic FED. Aici are lor variaia a intensitii emisiei electronilor.2. MEMS sistem micro-electro-mecanic. Aici se variaz cu nclinarea i forma oglinzilor.3. TFT LCD se variaz cu unghiul de rotaie a cristalelor lichide.Dar exist dispozitive n care reglarea luminanei nu este posibil ntr-un mod continuu, ci ntr-un mod digital (discret). Astfel de sistem este PDP. La baza construciei PDP stau 2 dou straturi de sticl plasate la o distan mic Fig. 3.1.1.Volumul ntre aceste 2 sticle este umplut cu un amestec de gaze: Neon, Xenon de o presiune foarte joas.

Fig. 3.1.1 Structura PDP.unde:1. stratul de sticl din fa (exterior);2. electrodul de descrcare;3. stratul protector;4. luminofor;5. stratul de reflecie;6. electrod de adresare;7. stratul din sticl din spate (inferior);8. fie neagr;Structura celulei n PDP.

Fig. 3.1.2 Structura celulei PDPPe suprafaa inferioar a sticlei sunt situai electrozi verticali i orizontali care formeaz un sistem ortogonal. n punctul de intersecie a 2 electroni de descrcare i a electrodului de adresare este realizat cu o celul (subpixel) care poate fi rou, verde sau albastru. La apariia n subpixel a unui cmp electric puternic apare o descrcare n gaze. Plasma care se obine emite o radiaie ultra-violet, care excit luminoforul provocnd apariia luminii n domeniul vizibil. Radiaia aprut se propag n toate direciile. O bun parte din aceast radiaie se propag n adncimea panelei i doar o mic parte este ndreptat spre spectator. Pentru utilizarea radiaiei care se propag n interiorul panelei se folosete un strat de reflexie. Intensitatea de radiaie a celulei depinde de tensiunea aplicat pe electrozii de descrcare i este important c reglarea poate fi realizat n limite foarte mici. Tensiunea limit de descrcare a electrozilor este tensiunea limit de meninere a descrcrii, iar tensiunea maxim de prindere este limita de tensiune de mbtrnire care determin durata de lucru a sistemului. Se deduce c cu variaia tensiunii nu se poate de variat ntr-un domeniu mare intensitatea luminoas. De aceea n acest scop este utilizat metoda modelrii impulsurilor n durat i const n variaia raportului dintre durata de conectare i deconectare a celulei.Modulaia luminaieiFormarea unei imagini de PDP se realizeaz pe fiecare cmp de tensiune (20ms) se mparte in 8 subcmpuri (SF) de durat diferite

Fig. 3.1.3 Forma semnalului de modulare a luminanei

td perioada de formare a luminanei pentru un subcmp este diferit i raportul ntre subcmpuri este dat de expresia 1ta perioada de adresare

Pe durata timpului de formare a luminanei se aplic a tensiune de descrcare la toi electrozii de descrcare care au fost adresai preventiv n perioada de adresare. Ca rezultat, pe durata se aprind doar acei subpixeli care au fost adresai. De aici deducem ca adresnd subpixelul n deferite subcmpuri putem obine diferite numere de strlucire, n decursul a unui cmp, de la zero (cnd nu se adreseaz pixelul n nici un subcmp) pn la 255 (adresnd subpixelul n toate cele 8 subcmpuri), adic de obinut 256 de gradaii de luminan. n cazul panelei color, numrul de culori este egal cu 2563 = 16, 78 milimetri de gradaii de culori.Formarea rastruluiStructura matricial a electrozilor n panel permite dirijarea concomitent doar a unui rnd (orizontal sau vertical). Pentru adresarea a tuturor celulelor din panel s-a realizat urmtoarele: fiecare celul este construit n aa mod c n punctul de intersecie a electrodului de adresare i a unui de descrcare (electrod de iniiere) se formeaz un condensator, una din cerinele fr de care este curent de scurgere mic Fig. 3.1.4. n procesul de adresare are loc o scanare consecutiv a tuturor celulelor de pe panel i anume ncrcarea condensatoarelor elementare din celul ar trebui s se aprind n acest subcmp i descrcarea celor care nu ar trebuie s fie aprinse. Datorit curentului mic de scurgere a condensorului, sarcina lui se menine pe durata ntregului subcmp pn la urmtoarea adresare.

Fig. 3.1.4 Procesul de adresare a celulelor

LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY)

Fig. 3.2.1 Structura unui display-lui LCDPrincipiul de funcionare a subpixelului matricei cristal lichide se poate de descris n felul urmtor. Lumina alb nepolarizat de la dispozitivul de iluminare trece prin polarizatorul de intrare i devine plan polarizat. Prin urmare lumina trece prin stratul substanei cristal lichide, unde polaritatea lui se schimb i apoi nimerete la polarizatorul de ieire (analizator). Intensitatea luminii dup ce trece de analizator se determin c gradul de schimbare a polarizaiei luminii care la rndul su depinde de orientarea spaial a moleculelor substanei cristal lichide. Poziia moleculelor depinde de tensiunea cmpului electric care se determin de tensiunea pe nveliul celulei. n aa fel modularea fluxului de lumin se obine schimbnd tensiunea pe nveliul celulei.

Fig. 3.2.2 Dependena transparenei de tensiunea aplicatCu prere de ru cristalelor lichide le este caracteristic o inerialitate mare, ceea ce este foarte important nu numai la stingerea celulei dar i la aprinderea ei. Sub aprindere se nelege proprietatea de transparen a subpixelului. De exemplu n matricea TN cu polarizatoarele ncruciate (Normalle white), sporirea intensitii luminii corespunde micorrii tensiunii externe a cmpului electric i micrii cristalelor lichide sub influena puterii intermoleculare de interaciune. Acest proces constituie 20-40 ms. Corespunztor, pentru primirea strlucirii maxime a subpixelilor liniei, timpul de scanare a ei trebuie s fie foarte mare. Dac matricea este constituit de ex. din 768 linii atunci pentru formarea rastrului este nevoie de 15...30 sec. .Metod de explorare este neadmisibil pentru primirea strlucirii i contrastului a imaginii n matrice ce constituie un numr mare de linii.Pentru sporirea frecvenei de mprosptare este nevoie, ca scanarea liniei (indicarea nivelului de transparen a fiecrui din subpixel) s aib loc ct mai repede posibil, dar concomitent ca tensiunea de pe suprafeele fiecrei celule s rmn la nivelul dat ct mai mult posibil, aceasta s-a efectuat la matricele active.

Fig. 3.2.3 Principiul de lucru al pixelilor LCDCelulele matricei active posed o memorie ndelungat, adic timpul necesar de meninere a tensiunii cmpului electric dat n timpul de scanare a liniei. Fiecare celul a matricei are electrodul su propriu condensator i tranzistor pe pelicula subire (TFT-Thin Film Transistor). Contactul sursa a tranzistorului este conectat cu magistrala de date vertical, contactul poarta - cu magistrala orizontal de alegere a liniei.

Fig. 3.2.4 Baleiajul imaginii n matricea activExplorarea imaginii se efectueaz n felul urmtor (Fig. 3.2.4). La aplicarea tensiunii pozitive la electrodul orizontal a liniei cu numrul N, tranzistoarele tuturor celulelor se deschid. Concomitent la magistralele de date verticale se aplic un potenial corespunztor fiecrei celule a liniei respective. Prin tranzistoarele deschise se efectueaz remprosptarea condensatoarelor cu sarcin i capacitilor celulelor. Datorit conductibilitii nalte a magistralelor verticale de date acest proces constituie doar 10...20s. n aa fel timpul de scanare a liniei este foarte mic, i corespunztor, frecvena de mprosptare a imaginii (frecvena cadrelor) poate fi nalt (60...85 Hz la 768...1080 de linii ). La finisarea de rencrcare a capacitii pe electrodul orizontal se aplic potenialul nul i toate tranzistoarele liniei se nchid. Electrozii proprii a celulelor se deconecteaz de la magistrala de date, dar datorit prezenei condensatoarelor tensiunea cmpului n celule se menine la acelai nivel pe parcursul ntregului ciclu de explorare pn la urmtoarea scanare. Corespunztor procesul de reorientare a moleculelor cristalului lichid are loc nu numai n timpul de scanare a liniei dar i dup ea. n aa fel cu toate c timpul de scanare a liniei este foarte mic, moleculele cristalului lichid dovedesc s se ntoarc sub unghiul dat i celula primete valoare dat de strlucire.Descrierea procesului de explorare de mai sus poate fi schematic i simplificat reprezentat n felul urmtor (Fig. 3.2.5).

Fig. 3.2.5 Descrierea procesului de explorareIST impulsul de sincronizare a tactuluiISL impulsul de sincronizare a linieiISC impulsul de sincronizare a cadruluiSemnalul video vine n form digital la schema integrat specializat-scaler, unde se modific n corespundere cu permisiunea fizic a matricei (K linie, L elemente n linie). De la ieirea scalerului semnalul video de N bii (de obicei 8 bii) a liniei K vine la registrul de deplasare de N bii care este comandat de sincroimpulsurile de tact (). Frecvena de urmare a sincroimpulsurilor de tact este egal cu frecvena de urmare a elementelor imaginii.La apariia fiecrui impuls consecutivitatea digital n registru se deplaseaz n stnga. Cnd cantitatea impulsurilor venite este egal cu permisiunea orizontal a matricei, datele digitale de strlucire a pixelilor se afl la ieirea corespunztoare registrului de deplasare. n acest moment dup frontul din fa a sincroimpulsurilor liniei se efectueaz nscrierea codurilor de n bii n registrele de pstrare de N bii, dar starea contorului de adrese se mrete cu o unitate i la magistrala de alegere a liniei K se aplic tensiunea pozitiv. Datele de la registrele de pstrare se transform n semnale analogice care vin prin tranzistoarele deschise la celulele liniei K, n registrul de deplasare se strng datele liniilor urmtoare. La finisarea procesului de strngere a datelor n registru de deplasare se nscriu n bistabilul D, dar contorul adreselor se anuleaz de sincroimpulsul cadru n unitate. Se ncepe procesul de ncrcare a capacitii celulelor a primii linii i strngerea datelor liniei a doua.n aa fel elementele de baz a schemei de explorare ndeplinete urmtoarele funcii. Contorul de adrese transform consecutivitatea impulsurilor n coduri unitare (de poziionare). Registrul de deplasare dup sens reprezint transformator a codului consecutiv digital n paralel. Dar registrele de pstrare ndeplinesc dou funcii alegere i pstrarea, memoriznd semnalul la ieirea registrului de deplasarea numai n acele momente de timp cnd acolo s-a strns datele pentru o linie ntreag.. Sistemul de televiziune prin cablu (STC)Structura STCSTC poate fi difereniat dup dimensiuni i funciile ndeplinite. Principiul de lucru a STC const n aceea c semnalul n acest sistem se transmite dintr-un punct care se numete staie de baz spre mai multe puncte care se mai numesc puncte-abonat. (principiul: punct spre mai multe puncte).Staia de baz este un complex de utilaje care include: antenele direcionale acordate pe un canal antene de canele amplificatoare de canale convertoare de frecven modulatoare emitoare sumatoare

Scopul staiei de baz este: formarea unui radio-canal nchis pentru transmiterea semnalului de TV. Staia de baz poate funciona servind ca o surs primar a semnalului de TV.Arhitectura STC include urmtoarele nivele:1. Nivelul de transport2. Nivelul de magistral3. Nivelul de distribuie1. Nivelul de transport furnizarea semnalului spre segmentele de distribuie. (linii optice)2. Nivelul de magistral distribuia semnalului n interiorul segmentului.(linii mixte coaxiale i optice)3. Nivelul de distribuie reea de distribuie local care deservete abonaii. (linii coaxiale)Scopul de baz a celor 2 nivele de sus transmiterea semnalului la distane mari de o calitate nalt.n dependen de dimensiunea STC sunt difereniate urmtoarele staii de baz:1. Staia de baz local2. Staia de baz nodal3. Staia de baz central

1. Nivelul de transport este nivelul de baz n reea, cerina impus pentru acest nivel este calitatea nalt de transmitere n reea, capacitatea nalt a canalului, de aceea acest nivel se realizeaz pe baza liniilor optice. Reeaua de transport conecteaz emitorul central optic situat la staia de baz central cu cteva receptoare optice situate la staiile nodale.2. Nivelul de magistral reea de magistral este partea component a tactului lineic ntre ieirea nodal i punctul de conectare al reei coaxial de distribuie. Acest nivel poate fi construit att pe liniile optice ct i pe cablurile coaxiale din seria 565 destinate special construciei magistralei. n ultimul caz se mai folosesc i amplificatoare de magistral conectate n cascad unul dup altul. Exist i o variant combinat de sistem.3. Nivelul de distribuie este un nivel local al reelei de abonat care sunt conectate la reele de magistral print-un ramificator de magistral. Reeaua de distribuie se construiete pe cablul coaxial de tip RG6 i RG11. Pe acest segment se folosesc dispozitive de distribuie amplificatoare i ramificarea de abonat. Ramificatorul de abonat este realizat din cablu coaxial RG6 i reprezint cel mai mic nivel de distribuie care se termin cu o priz de abonat. Reeaua local este cea mai critic parte din tractul liniar, de aceea c se afl la o distan cea mai ndeprtat de la staia central de baz. Reeaua local este cea mai vulnerabil la zgomot de frecven joas din reeaua de distribuie. Segmentul de reea de la staia nodal pn la priza de abonat se numete ,,ultima mil,,.Toate cele 3 nivele sunt prezente obligatoriu doar n sistemul STC-4. n sistemul STC-3 (Fig. 3.1.3) poate s lipseasc nivelul de sus (de transport). n sistemul STC-2 (Fig. 3.1.2) sunt prezente 2 nivele de jos, magistral i distribuie. n sistemul STC-1 (Fig. 3.1.1) este prezent doar nivelul de distribuie, reea local i de abonat.

STC-1 (pn la 1000 abonai)

Fig. 4.1.1 Schema bloc a STC-1

unde:SBL staia de baz local;D divizor; amplificatoare din reea local;H ramificator de abonat;ND nivel de distribuie; priz de abonat.

STC-2 (pn la 10000 abonai)

Fig. 4.1.2 Schema bloc STC-2

unde: emitor optic;RD reea digital;NM nivel de magistral;AM amplificatoare de magistral;RM ramificator de magistral; receptor optic.Din primele 2 figuri se observ c n cazul STC-1 i STC-2 lipsete nivelul de transport.STC-3 (pn la 100000 abonai)

Fig. 4.1.3 Schema bloc a STC-3.

Fig. 4.1.4 Topologii de reea.Implementarea reelei n cadrul unui nivel poate fi realizat dup diferire topologii fizice. Reeaua de transport este realizat sub form de stea i inel.Mai des este utilizat configuraia de inel, cnd staia central de baz este conectat cu toate staiile de baz nodale prin intermediul unei linii de transport nchis ntr-un inel.Semnalul n aceast structur de inel se transmite de la o staie la alta dup principiul etafetei.Structura reelei stea este construit dup principiul radial. Structura arbore este pe larg utilizat la nivelul magistralei i nivel local.Reeaua de magistral poate fi construit dup cele 3 configuraii, dar n cazul utilizrii liniilor optice se construiete dup configuraia inelului. Nivelul inferior din reea, de obicei se construiete dup configuraia arbore.IP televiziune.IP-TV reprezint o parte component a unui pachet de servicii numite tripl play (telefonie, internet TV).Staia de baz IP-TV realizeaz tehnologii adiacente a TV digital prin cablu i transmisiuni de date sup form de pachet.

Elementele IP tv

1. Receptare satelit cu utilizarea formatului MPEG-2 SPTS i MPTS;2. Receptarea de semnal necompresat (att digital ct i analogic);3. Interfee de conectare cu reeaua IP i ATM ce utilizeaz transportul terestru (video, IP sau ATM);4. Severele de biling i management (de eviden a abonailor i gestionarea cu reea)5. Servere video ON DEMANDE formarea serviciului video la cerere.6. Receptare similare cu receptrile utilizatorilor ( STB set to box) utilizate pentru monitorizarea coninutului transmis.7. Comutatoare optice.8. Staie de baz IP-TV n componena reelei de transport.DSLAMS

Fig. 4.2.1 Staia de baz a IP-TV n componena reelei de transport.

Fig. 4.2.2 Partea magistral a sistemului IPTV i nivelul de acces

Staia de baz IPTVFuncia de baz este formarea coninutului video i transmiterea fluxului de ieire n formatul video over IP ( video dup protocolul IP)

Cerinele fa de stadiul de bazO staie de baz contemporan trebuie s asigure o compatibilitate larg a diferitor surse de coninutul video:1. Canale de TV recepionate de la satelit recepionate n formatul DVB-S obinute prin interfa DVB ASI; n regim de SPTS (single program transport stream sau regimul MPTS ( multi program transport stream);2. Video coninut necompensat analogic sau digital de la echipamentul de studiou n formatul SDI sau formatul video, video composit, DVI i HDMI.3. Programele digitale ce utilizeaz interfaa DVB ASI, semnalele de la receptoare DVB T i semnale analogice.4. Coninutul video transmis n formatele IP-TV prin reele de transport n formatul MPEG , OVER IP-DVB-ASI interfaa serie asincron pentru transmisiuni video-digitale

Termenii utilizai la descrierea procesului de lucru a staiei de baz IP-TV:1. IP ncapsulare funcia de baz a staiei ce include pachetele MPEG de transport n compoziia cadrului a protocolului PDU i transmiterea de mai departe a acestor date n reele de telecomunicaie2. Transraiting modificarea (micorarea) a vitezii fluxului de date.3. Transcodint proces de modificare a formatului de compresii de exemplu din MPEG2 se schimb formatul MPEG44. Inconding compresia a semnalului vidio necompresat cu scopul obinerii la ieirea lui a unui flux de transport n formatul MPEG2 sau 4 sau VC15. Decoding decodarea i restabilirea informaiei iniiale necompresate.6. Reincoding se utilizeaz n sisteme TV digitale pentru restabilirea informaiei necompresate, dup, se realizeaz iar o codare cu scopul modificrii mai mari a vitezei fluxului7. Scrembling este criptarea informaiei cu scopul excluderii accesului nesancionat8. Descrembling procedura invers9. PSI redaction- redactare a tabelelor de informaie specific.Ce este IP incapsulaieEste cel mai important proces realizat de staia IP-TV. Pentru transmiterea pachetelor de transport MPEG prin reelele tradiionale de transmitere a datelor prin pachete.Staia IP-TV unete o multitudine de pachete de lungimea 188B i formeaz din ele un cadru PDU.

Fig. 4.2.3 Structura pachetului de transport a standardului MPEG

Fig. 4.2.4 Incapsularea pachetului MPEG n reele Gigabit Ethernet1. Transport packet un pachet de transport n standardul MPEG-2;2. MAC Header 3. IP Header4. UDP Header5. RTP HeaderProtocolul RTP determin i compeseaz pachetele pierdute. Asigur protecia coninutului transmis i identificarea informaiei . Protocolul RTP funcioneaz deasupra UDP care e plasat n stopul deasupra protocolului IP.Sistemul de control a accesului abonailorProviderii de TV au 2 probleme importante accesul nesancionat i colectarea plii de abonat. Din cauza poziiei financiare deplorabile a providerilor, aceste probleme sunt rezolvate organizat. Personalul special periodic inspecteaz casele i i deconecteaz pe utilizatorii nesancionai. Cu colectarea plii de abonat situaia e mai grav. n cele mai dese cazuri cu aceasta se ocup anumite persoane.Sisteme fr adresare cu filtre negative i pozitiveNu este neaprat necesar codarea tuturor canalelor n reeaua cablu. Uneori operatorului i este destul s limiteze accesul la o parte din canale sau la un canal anumit. Cu aceast problem, de minune se descurc sistemele de codare fr adresare, construite n baza filtrelor de rejecie. O astfel de sistem nu poate fi considerat n totalmente o sistem de codare, deoarece semnalul nu se codeaz. Pentru limitarea accesului sunt utilizate dou tehnologii:Cu filtre negativen ramificatorul abonatului se introduce un filtru de rejecie, ce nltur din spectrul semnalului de grup, pachetul de canale cu plat. Aceste filtre au primit denumirea Negative Traps (filtre negative capcan) dac abonatul achit taxa, filtrul este exclus. Filtrul prezint n sine un element pasiv ntr-o carcas cilindric de dimensiunea unei igri. Intrarea i ieirea filtrului posed prize de tip F, aceasta permite cuplarea i decuplarea rapid a acestuia la cablul abonatului.

Fig. 4.3.1 Filtre negative Negative TrapsPentru ca operatorul s poat propune canale cu plat n diferite combinaii, se utilizeaz combinaii FTB (Notch Filters), FTJ (Low Pass Filters) i FTS(High Pass Filters). O astfel de combinare poate fi realizat constructiv ntr-un singur filtru cu o CAF complicat, la comand.

Fig. 4.3.2 Forma semnalului dup trecerea prin filtreAvantajele acestor sisteme sunt: operatorul de la staia de baz nu are nevoie de aparataj adiional, nsi filtrele au un pre sczut.Dezavantajele:1. Filtrul trebuie s se afle ntr-un loc inaccesibil abonatului;2. Pentru conectarea i deconectarea abonatului, este nevoie de un grup specializat de persoane.3. Securizarea unei astfel de sisteme la accesuri nesancionate este minimal utilizatorului i este de ajuns s exclud filtrul sau s se conecteze la vecin, care a achitat pentru canalele sale. n Occident sistemele de limitare a accesului n baza filtrelor negative se utilizeaz n sistemele hoteliere. Cei mai cunoscui productori de filtre - Eagle Comtronics, Microwave Filter Company. Cu filtre pozitiveLa staia de baz se introduce un generator de zgomot, cu frecvena de 1,5 2,5 MHz mai sus de la frecvena purttoare a canalului. Receptorul de TV sesizeaz acest semnal i l consider de un nivel foarte nalt, ca rezultat sistemul de reglare automat a amplitudinii micoreaz coeficientul de amplificare a amplificatoarelor de radiofrecven. Ca rezultat vizionarea acestui canal este interzis. Pentru permiterea accesului sunt utilizate filtre de rejecie de o band ngust. Astfel de filtre trebuie s posede un factor de calitate foarte nalt, pentru suprimarea sigur i definitiv a zgomotului fr distorsionarea sistemelor TV. Sistema dat rezolv problema conectrilor nesancionate, ns rmne problema colectrii plii de abonat.Sisteme cu adresareSistemele de limitare a accesului, utilizeaz dispozitive adresabile ramificatoare i splitere. De la ramificatoarele obinuite i splitere, acestea se deosebesc prin faptul, c nainte de ieirea spre fiecare abonat este inclus o cheie elecronic. Fiecare cheie are numrul de identificare propriu i poate fi dirijat individual de la staia de baz. Schema de structur a reelei de cablu cu ramificatoare adresabile este reprezentat n urmtoarea figur.

Fig. 4.3.3 Schema de structur a reelei de cabluLa staia de baz este prezent un PC-contabil, unde se duce evidena plilor abonailor. Datele despre starea abonatului sunt transmise consecutiv la dispozitivul de comand, care formeaz un flux de date pentru activarea cheilor electronice. Pentru transmiterea datelor se utilizeaz o frecven purttoare aparte. Semnalul datelor activrii se nsumeaz cu semnalul de ieire a staiei de baz, de aceea pentru instalarea unei astfel de sisteme nu este necesar de a modifica configuraia staiei de baz, este ndeajuns instalarea unui singur sumator. n carcasa fiecrui ramificator este prezent un receptor de date, reglat pe un canal fixat canalul de transmisiune a datelor despre activare. Datele de la ieirea receptorului sunt furnizate la un chip special, care detecteaz comenzile de activare a cheilor sale electronice i conecteaz (sau deconecteaz) anumii abonai. Pentru ca cheia permanent s se afle n regim activ, este necesar ca statutul acestuia s fie permanent actualizat, adic comanda despre activarea cheii trebuie s fie furnizat de la unitatea de comand periodic.Utilaj pentru reelele de cablu cu ramificatoare adresabile produce, spre exemplu, compania canadian Electroline Equipment Inc.

Fig. 4.3.4 Utilaj pentru reelele de cablu cu ramificatoareLa fiecare priz de abonat este instalat o singur cheie electronic i accesul abonatului la canalele de cablu este organizat dup principiul totul sau nimic. Astfel de ramificatoare sunt numite ramificatoare de ordinul 1 (1-tier taps). n ramificatoarele de ordinul 2 (2-tier taps), pentru fiecare priz sunt destinate cte dou chei electronice, una dintre care conecteaz abonatul direct la linie, i cea de-a doua printr-un filtru de rejecie. Astfel, accesul abonatului se realizeaz dup principiul deconectat / numai pachetul de baz / pachetul de baz+pachet adiional.Neajuns: este ndeajuns conectarea n submagistrala liniei lng ramificatorul cu adresare a unuia simplu i acesta va obine acces nelimitat la toate canalele reelei.Sisteme de codare n STCSistema de codare a staiei de baz realizeaz 2 funcii de baz:1. Codarea semnalului (scremblarea). Pentru aceasta se schimb unul sau cteva elemente a semnalului video complex (uneori i a sunetului), astfel nct imaginea este distrus. Codorul modific parametrii semnalului dup un anumit algoritm. Pentru restabilirea semnalului decodorul abonatului trebuie sincron cu codorul s realizeze transformarea.2. n reeaua de distribuie, printr-o anumit metod, se introduce informaia care determin statul tuturor decodoarelor sistemului.Ambele aceste cerine asigur urmtoarele cerine:1. Semnalul video este distorsionat n aa mod nct vizionarea fr decodor i achitarea plii de abonat s nu fie posibil;2. Calitatea imaginii restabilit de decodor trebuie s fie subiectiv nu mai rea dect calitatea imaginii ntr-un canal deschis;3. Sistemul trebuie s fie rezistent la spargere;4. Sistemul trebuie s fie compatibil la reeaua TV prin cablu.

Sync Suppression suprimarea purttoarei de sincronizare

Fig. 4.4.1 Ecranul TV, reglat pe canalul codat Sync SuppressionLa semnalul video se adaug un semnal de mascare de forma unor impulsuri dreptunghiulare, care coincid n timp cu impulsurile de sincronizare linie. Ca rezultat n semnalul codat nivelul semnalelor de sincronizare coincide cu nivelul de sur. Sincroimpulsul mascat este recepionat de televizor ca element al imaginii, iar prile ntunecate ale imaginii, invers, sunt interpretate ca sincroimpulsuri. Ca rezultat, totalmente are loc nclcarea sincronizrii pe orizontal, liniile haotic sunt deplasate pe orizontal, sincroimpulsul linie i o parte sin impulsul de stingere linie devin vizibile (linia frnt din centrul ecranului).Pentru restabilirea semnalului decodorului i este ndeajuns s posede informaie despre poziionarea n timp a sincroimpulsului suprimat. n sistemele PAL i NTSC se utilizeaz un semnal special al sincronizrii culorii (strob), care prezint 8-11 perioade a purttoarei de culoare nemodulate. nceputul strobului este legat dup timp de sincroimpulsul liniilor. n sistemul SECAM strobul, nu se utilizeaz, dar n partea posterioar a sincroimpulsului linie se transmite purttoarea nemodulat a albastru sau rou, nceputul primei perioade este legat dup timp de sincroimpuls. Pentru excluderea posibilitii de restabilire a sincroimpulsurilor dup semnalul de strobare, n sistemele de codare Sync Suppression, toat regiunea impulsului de stingere linie este completat cu semnale sinusoidale cu o frecven apropiat de frecvena purttoare de crominan. Datele despre starea decodoarelor se transmit n serie n cteva linii a impulsului de stingere cadru (similar se transmite i opiunea teletext). Pentru codare/decodare nu este necesar nici un fel de cheie, algoritmul restabilirii este stabil n timp. Decodorul primete comenzile dup principiul s decodez sau s nu decodez.Aceste sisteme au cteva avantaje evidente. n primul rnd, procesul de codare i decodare uor se realizeaz tehnic, respectiv i preul echipamentului este redus. La recepia unui astfel de semnal de ctre televizor, fr decodor imaginea nu poate fi reprodus. Dimpotriv, imaginea reprodus nu este diferit dup calitate cu cea iniial, deoarece la transformare este supus numai partea invizibil a liniei, semnalul imaginii nu se modific.

Fig. 4.4.2 Oscilogramele semnalelor video la ieirea codoarelor Sync Suppression

Nivelul sincronizrii este schimbat, dar impulsurile sunt prezente n semnal, fronturile acestora rmn stabile n timp (b). Pentru realizarea citirii corecte a informaiei i funcionarea corect cu codorul, decodorul trebuie sincronizat n timp, de aceea sincroimpulsurile liniilor, care corespund intervalului de stingere cadru, rmn fr schimbri. Aceasta permite uor de a restabili sincroimpulsurile suprimate.Al doilea nivel presupune o protecie nalt. Sincroimpulsul nu este deplasat dup nivel, ci este tiat, fiind nlocuit cu un semnal al unui nivel stabil (nivel de sur, (c)). Toat perioada de stingere este completat cu purttoarea cvazicolor, astfel, nu rmn urme evidente a sincroimpulsului. Decodarea unui astfel de impuls este mai complicat, deoarece nu este nevoie de restabilirea sincroimpulsurilor, ci sintetizarea.Al treilea nivel este realizat dup principiul prelucrrii digitale a semnalelor de luminan i crominan cu utilizarea sincronizatorului de cadru.SSAVI (Sync Suppression & Active Video Inversion)

Fig. 4.4.3 Distorsiuni de imagineSincroimpulsurile liniilor nu sunt terse, dar sunt deplasate pn la nivelul de negru. n unele linii semnalul imaginii (regiunea activ a liniei) este invertit nivelul alb devine nivel de negrui invers. Sunt posibile urmtoarele combinaii (regimuri): suprimarea sincroimpulsurilor / video normal; sincroimpulsuri normale / video invertit; i n final, video normal / sincroimpulsuri normale. Combinrile se modific de la un cmp la altul, ntr-o succesiune pseudontmpltoare. Semnalul inversiei video este transmis printr-un impuls special n iniile 22 i 335 (a cmpului par i impar respectiv). Informaia dirijrii cu decodoarele se transmite sub form de impulsuri cu amplituda de la nivelul de negru pn la nivelul de alb prin patru pachete n partea activ a liniilor n liniile 6-9 a cmpului nti i 319-322 a cmpului secund. Pe lng informaia pentru dirijarea cu accesul se transmite un bit special semnal crede/nu crede fanionului inversiei. Prezena unui astfel de semnal complic problema pirailor. Sincroimpulsurile liniilor, situate n intervalul de stingere cadru i impulsurile egalizatoare sunt transmise fr distorsiuni. Ele sunt folosite de decodor ca semnal de baz pentru restabilirea sincroimpulsurilor deplasate a prii active a cmpului.

Fig. 4.4.4 Line Shear (Retezarea liniilor)Esena procesului de scremblare: prin metode digitale partea activ a liniei este deplasat n timp fa de poziia normal cu o oarecare valoare, iar semnalele de sincronizare rmn neschimbate. Deplasarea poate fi att pozitiv (reinere), ct i negativ (naintare), iar valoarea acestuia se schimb n oarecare limite de la o linie la alta printr-o metod pseudoaleatoare. Imaginea fiecrei linii este deplasat fa de linia vecin, i structura vertical a imaginii este distrus.Pentru a nu putea msura durata de deplasare i de a restabili imaginea, utilizn o linie de reinere pentru linie. nceputul i sfritul iniiale ale liniei sunt mascate. Dac linia este transmis cu reinere, atunci intervalul de la locul unde ar trebui s fie nceputul normal al liniei i pn la nceputul de facto al liniei reinute este completat cu sinusoide. Iar sfritul liniei reinute, care atrn mai departe de locul unde ar trebui s fie sfritul normal este retezat. Dac linia este transmis cu naintare, atunci invers, nceputul este retezat i sfritul finisat.Astfel structura semnalului codat nu se deosebete de structura semnalului iniial, iar restabilirea imaginii utliznd numai informaia coninut n semnal este imposibil. Deoarece sincroimpulsurile linie nu se modific, nu este necesar de a terge sau de a masca semnalele de sincronizare a culorii, care sunt folosite de decodoarele de crominan a televizoarelor.

Fig. 4.4.5 Principiul tehnologiei PhaseKryptLine Cut & RotateEsena procesului de scremblare: fiecare linie a prii vizibile a cmpului se mparte n dou pri neegale, i apoi aceste pri sunt schimbate cu locul n dreapta este transmis sfritul liniei, iar apoi nceputul. Poziionarea punctului de tiere se schimb de la o liniei la alta printr-o metod pseudoaleatoare.

Fig. 4.4.6 Imaginea dup i nainte de procedura Line Cut & RotateSistema Cut & Rotate, presupune 256 poziii posibile a acestui punct, adic poziia acesteia se determin printr-un numr binar (cheie) de 8 bii. Cheia nu este transmis independent pentru fiecare linie, ci este sintetizat de generatorul urmrilor pseudoaleatoare n nsui decodor. n caz general acest generator reprezint un registru de deplasare cu reacii inverse. Cu periodicitatea de la zecimi de secund pn la cteva secunde este efectuat instalarea iniial a registrului, prin ncarcarea cheii de start, care este evideniat din semnalul recepionat. Pentru restabilire, semnalul codat a f