Цель работы: изучение принципов построения телевизионных растров различных типов и их сравнительный анализ.
Лабораторная работа 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ
ТЕЛЕВИЗИОННЫХ РАСТРОВ
Цель работы: изучение принципов построения телевизионных растров различных типов и их сравнительный анализ.
В процессе телевизионной передачи изображение объекта сканируется разлагающим элементом (апертурой) фотоэлектрического преобразователя. Разлагающий элемент формирует элементарные участки – элементы изображения. Последовательность передачи элементов изображения определяется траекторией разложения, полная реализация которой за время кадра образует телевизионный растр.
Эффективность сокращения полосы пропускания канала связи обеспечивается применением чересстрочного разложения. При этом все изображение передается не за один период вертикальной развертки, что имеет место при построчном разложении, а за несколько периодов (полей).
Чересстрочное разложение имеет ряд недостатков (межстрочные мелькания, ухудшение передачи движущихся объектов и др.), заметность которых возрастает с увеличением его кратности (числа полей в кадре). Вследствие этого в практике телевизионного вещания используют преимущественно разложение с кратностью 2.
1.1. Лабораторная установка
В состав лабораторной установки входят: блок формирования сигналов, демонстрационный и контрольный осциллографы (рисунок).
Блок формирования сигналов служит для получения сигналов горизонтального и вертикального отклонения, а также импульса подсвета, обеспечивающего визуальное наблюдение последовательности построения растров на экране электронно-лучевой трубки демонстрационного осциллографа. Контрольный двухлучевой осциллограф служит для определения фазовых соотношений и параметров сигналов в контрольных точках блока формирования. Задающий генератор блока формирования вырабатывает импульсный сигнал, частота повторения которого понижается делителем частоты полей до частоты вертикального отклонения, а делителем частоты строк – до частоты горизонтального отклонения.
Генераторы горизонтальной и вертикальной разверток формируют сигналы вертикального и горизонтального отклонения электронного пучка трубки демонстрационного осциллографа, на экране которого наблюдают получаемый растр.
 |
Возможность синхронизации с сетью реализуется схемой автоматической подстройки частоты задающего генератора в зависимости от разности фаз между напряжением питающей сети и сигналом на выходе делителя частоты полей.
Генератор импульсов подсвета вырабатывает прямоугольные импульсы переменной длительности, отпирающие электронный пучок осциллографической трубки на регулируемое время (от времени передачи одной строки до времени передачи кадра). Начало импульса подсветки совпадает с началом кадра (первого поля). Генератор запускается импульсами от делителя частоты полей, понижающего частоту вертикального отклонения до частоты кадров. Импульсы частоты кадров поступают также на генератор вертикальной развертки для формирования дополнительного ступенчатого сигнала (подставки) при построении растра с целым числом строк в поле.
На генераторы импульсов подсвета, вертикального и горизонтального отклонений подается синусоидальное напряжение с частотой сети для формирования регулируемых по амплитуде помех, вводимых в видеосигнал, строчную и кадровую развертки.
Размер наблюдаемого растра и его формат устанавливают регулировкой чувствительности демонстрационного осциллографа по входам X и Y.
На лицевую панель блока формирования сигналов выведены:
– органы управления частотой задающего генератора;
– органы управления коэффициентами деления частоты строк и частоты полей;
– выключатели схемы синхронизации с сетью;
– выключатели наводок от сети на видеосигнал, строчную и кадровую развертки и ручки регулировки их уровней;
– выключатель и ручки регулировки параметров дополнительного ступенчатого сигнала вертикального отклонения;
– переключатель времени обратного хода по кадру.
1.2. Программа экспериментальных исследований
1.2.1. Подготовка к выполнению работы
До выполнения работы необходимо предварительно изучить рекомендованную литературу [1], [2] и [3, лабораторная работа № 1] и по заданию преподавателя рассчитать установочные параметры лабораторного макета; определить ожидаемые структуры растров и характер искажений при воздействии наводок от сети, характер влияния потерь на обратные ходы по строкам и кадрам на структуру растров; оформить результаты подготовки в виде материалов к отчету, содержащих структурную схему установки и ожидаемые результаты в виде расчетов, оценочных значений, ожидаемых осциллограмм и т. п.
1.2.2. Порядок выполнения работы
1. Включить лабораторную установку.
2. Настроить задающий генератор, делители частоты строк и частоты полей в соответствии с расчетом.
3. Получить на экране осциллографа требуемый растр при минимальных (нулевых) потерях на обратный ход по кадрам.
4. Включить генератор импульсов подсвета и, изменяя длительность его импульсов, проследить порядок построения полученного растра.
5. Определить влияние длительностей обратных ходов по кадрам на структуру растров. Зарисовать осциллограммы разверток и растров.
6. Включить поочередно наводку на кадровую и строчную развертки, а также на видеосигнал (яркостную наводку). Определить влияние наводки на искажения растра. Зарисовать осциллограммы соответствующих разверток с помехой, помеху и вид растра.
7. Измерить на экране контрольного осциллографа пороговые значения размахов наводок при работе генератора в режиме синхронизации с сетью автономном режиме.
8. Установить в макете растр с наложением строк. Ввести дополнительный ступенчатый сигнал (подставку) в кадровую развертку таким образом, чтобы получить растр без наложения строк с их равномерным распределением по растру. Зарисовать осциллограммы кадровой развертки и дополнительного ступенчатого сигнала и оценить полученное соотношение между размахом кадровой развертки и введенной подставки.
Полученные в процессе выполнения работы экспериментальные результаты оформляются в форме отчета, анализируются, сопоставляются с ожидаемыми, выявляются и комментируются их расхождения. В конце отчета формулируются общие выводы.
1.2.3. Рекомендации к домашнему заданию для отчета.
1. Оформить титульный лист, на котором должны быть отражены: название учебного учреждения, кафедра, название работы, состав бригады исполнителей и номер группы, преподаватель, проверяющий отчет, год выполнения.
2. Каждому участнику бригады изобразить (построить) линейно–строчные растры согласно выданному индивидуальному заданию. Все растры строятся с нулевыми обратными ходами по обоим разверткам. Для удобства построения желательно использовать бумагу, разлинованную в клетку. У каждого студента должны получиться одинаковые по габаритам растры. Например, при построении растров на 15 строк, желательно выбрать габариты растров: по ширине–12 клеток, по высоте –15 клеток. (Вообще желательно придерживаться ширины при построении всех растров в 12 клеток).
3. При построении растров прямой ход луча развертки показывать сплошной наклонной линией (наклон отражает ненулевое время развертки во время прямого хода развертки), а обратный – штриховкой без наклона (обратный ход – нулевой). Допускается изображать строки растра в разных полях разноцветными. Каждая новая строка в растре должна начинаться с левого края рамки растра, она же должна быть пронумерована у этого же левого края рамки, начиная с первой и кончая последней. Номера строк растра должны нарастать соответственно времени появления их в растре по кадру. Первая строка в растре должна начинаться с верхнего угла рамки растра. При наложении строк в рамке растра нумерацию таких строк провести через запятую. Например, если соответствующие строки в растре из Z=18 строк и W=2 полях накладываются, то нумерация слева от рамки растра сверху вниз будет такая: «1,10», «2,11» и так далее
4. Рядом с каждым растром (желательно сверху рамки растра) должны быть указаны параметры растра в виде числа строк (Z) и полей (W), из которых он состоит.
5. Около каждого растра (снизу или сверху) построить временные диаграммы строчной и кадровой разверток, соответствующие данному растру. Оси временных диаграмм должны быть обозначены соответствующими единицами измерения. Вид каждой развертки – линейная функция, пилообразное напряжение. Строки в растрах по времени тоже нумеруются, начиная с начала кадра: первая строка в начале кадра, последняя – в конце. Номера строк в растре по времени и в рамке растра обязаны быть одинаковыми.
6. В отчете должна быть приведена (зарисована из методических указаний) структурная схема лабораторной установки.
7. Каждый из студентов в бригаде должен рассчитать для каждого из своих растров частоты кадровой (fк) и строчной (fс) разверток исходя из положения, что частота полей (fп) для всех растров неизменна и составляет 50 Гц. Рассчитанные значения соответствующих частот также привести рядом с рамкой соответствующего растра.