ANALOGISEN VÄRITELEVISION RAKENNE JA TOIMINTA

Esitys aiheesta: "ANALOGISEN VÄRITELEVISION RAKENNE JA TOIMINTA"— Esityksen transkriptio:

1 ANALOGISEN VÄRITELEVISION RAKENNE JA TOIMINTA

2 Videosignaalin VSB-modulaatio analogisessa TV-järj.
Analogisen väritelevision videosignaalin siirrossa käytettiin VSB-modulaatiota. Edelleen toiminnassa useita anal. TV-standardeja (esim. PAL suurimmassa osassa Eurooppaa ja Australiassa, NTSC esim. USA ja Kanada, SECAM esim. Ranska ja Venäjä). Poikkeavat järjestelmäparametrit. Digi-TV -tekniikassakaan ei ole päästy globaaliin standardiin. DVB-S: satelliittivastaanotto. DVB-T (terrestial): antennivastaanotto. DVB-C (cable): kaapelitelevisiovastaanotto. HUOM: Nykyiset digiboxit muodostavat analogisen kantataaj. videosignaalin, jotta vanhaa analogista TV-vastaanotinta voidaan hyödyntää. Siirtotiellä signaali moduloitu digitaalisella kantoaaltomodulaatiolla (QAM-periaatteella siirretään bittejä & symboleita), mutta lopussa videosignaali biteistä takaisin analogiseksi. Tietoa digi-TV-lähetyksistä:

3 Videosignaalin VSB-modulaatio
Lähettimessä tavallinen kaistanpäästösuodatin, joka rajaa spektrin. Vastaanottimessa siirtymäkaistaltaan lineaarinen VSB-suodatin. Kuvan kantataajuisen videospektrin leveys noin 6 MHz, josta tynkäkaistan osuus on noin 1,25 MHz.

4 Kuvan pyyhkäisy Vertical retrace Horizontal retrace Videosignaalin kuva muodostetaan rasteripyyhkäisyllä (raster scan). Kehyksessä (frame) esim. 525 (NTSC) tai 625 (PAL) juovaa. Kuva on jaettu kahteen lomittuneeseen kenttään (interlaced fields), joissa kummassakin esim. 262,5 juovaa. Juovat kentässä I pyyhkäistään ensin ja kenttä II heti perään. Kehyksen juovat on synkronoitava. Pyyhkäisytaajuus riippuu verkkotaajuudesta (NTSC=60 Hz  1/30 s/kuva  1/60 s/kenttä, PAL=50 Hz  1/25 s/kuva  1/50 s/kenttä). Juovataajuus (line scanning frequency) verrannollinen siihen (NTSC: 262,560 = Hz; PAL: 262,550 = Hz).

5 Pimennysjakso & juovasynkronointi
4:3 kuvasuhteella juovalla 700 pistettä. Yht. 700525= pikseliä, joten siirretään 70052530= pistettä sekunnissa (NTSC). Juovan vaihdossa elektronitykki sammutetaan pimennysjaksolla, joka generoidaan lähettimessä. Pimennyspulssin aikana suoritetaan vaakapoikkeutuksen synkronointi. Huom: digitaalisessa HDTV- lähetyksessä käytössä erilainen kuvasuhde 16:9. Perusmuotoinen digipoxi tuottaa Suomessa (PAL) 625 juovaa vanhoille analogisille televisioille. HD-DTV:llä juovatarkkuus suurempi (integroidut uudet HD-valmiudella olevat digi-TV:t).

6 Pimennysjakso & juovasynkronointi
Pystysynkronointi vie enemmän aikaa kuin vaakasynkronointi. Juovataajuus n. 15 kHz kuuluu pienenä juovamuuntajan Vinkumisena vanhoissa analogisissa vastaanottimissa (osuu korvan kuuloalueelle).

7 VÄRIEN MUODOSTUS

8 Värien muodostus Luminanssi = kirkkaus, ja krominanssi = väri, joka voidaan esittää polaarimuodossa käsitteillä sävy ja värikylläisyys (suhteessa valkoiseen). Sävy (hue) ja värikylläisyys (saturation) värikaaviossa mahdollisine värikorjauksineen kuvataan QM-periaatteella I/Q-tason vektorin kulmaksi ja pituudeksi.

9 Luminanssisignaali & värit silmän kannalta
Värit saadaan 3 värin avulla: punainen, vihreä ja sininen. MV-television harmaasävy (luminanssisignaali) mL(t) saadaan R&G&B -yhdistelmänä: Hue = värisävy Saturation = värikylläisyys Nämä lähetetään Näillä piirretään kuva vastaanottimen CRT:lle.

10 Värisignaalikomponenttien kvadratuurinen modulointi
mI(t) ja mQ(t) ovat krominanssisignaaleja, joilla kuvataan värisävy ja kylläisyysaste. Ne kvadratuurimultipleksoidaan (QM) kosini- ja sini- väriapukantoaaltoihin. Sijaitsevat (pää)kuvakantoaallosta oikealle. Kuvainformaatio muodostuu siis mL(t) mI(t) ja mQ(t)-signaaleista. Kaikki kantataajuinen kuvainformaatio ilmenee siis lopulta I/Q-moduloidusti VSB:na SSB-periaatteella. NTSC- ja PAL-järjestelmissä apukantoaallon taajuudet ja kaistat eroavat, joten järjestelmien televisiot eivät ole ristiin yhteensopivia. NTSC PAL Luminanssi- ja värisignaalit summautuvat superpositioperiaatteella  luminanssi & krominanssi eroteltavissa VSB-ilmaisun jälkeen

11 Värien muodostus Krominanssisignaalin vaihe I/Q-tasossa (huom. koordinaatiston kääntö perustuu standardin määrittelyyn):

12 Krominanssisignaalin kvadratuurinen modulointi
Silmä tulkitsee valon valkeaksi, jos R=30%, G=59% ja B=11% (ei siis 33,3% kukin). Katso luminanssisignaalin määritelmäkaava. Käytännössä ei lähetetä värejä R, G ja B vaan värien R ja B sekä luminanssin Y erotukset (R−Y) ja (B−Y), jotka tietenkin sisältävät kätketysti informaation 3 väristä ja luminanssin. Vastaanotin siis demoduloi signaalit: (ER−EY), (EB−EY) ja EY. Viimeisessä yhtälössä, joka kuvaa värin polaarivektoria, vektorin itseisarvo kuvaa värikylläisyyttä ja vaihekulma sävyä.

13 Väri vektoriesityksenä
Taulukossa on esitetty krominanssisignaalin värien (itseasiassa erosignaalien) kuvautuminen I/Q-tason vektoreiksi .

14 Värisignaalin skaalaus
Taulukossa on esitetty skaalatut (korjatut) väriarvot täysin saturoituneiden värien huippuarvojen pienentämiseksi. Sillä halutaan pienentää maksimilähetysamplitudia ja siten lähetystehoa. Temppu vaikuttaa sekä kulmaan että amplitudiin. Terrestial-UHF-alueen tehot satoja kW (klystroniputkivahistimilla). Modulaatioyhtälö amplitudikorjatulle videosignaalille:

15 VIDEOSIGNAALIN MUODOSTUS JA ILMAISU

16 Kantataajuisen videosignaalin muodostus lähettimessä
Lohkokaaviossa ei ole vielä suoritettu VSB-modulaatiota, vaan vasta kantataajuisen videosignaalin m(t) muodostus komponenteistaan. Tämä riittää MV-televisiolle

17 Kantataajuisen videosignaalin muodostus lähettimessä

18 Koko televisiolähetin (kuva & ääni)
VSB-modulaattori (moduloi I/Q-signaalin amplitudia ja vaihetta)

19 Kantataajuisen videosignaalin ilmaisu vastaanottimessa
mR(t), mG(t) ja mB(t) -signaalit viedään CRT:n juovapyyhkäisyylle. Jokaisessa kuva-alkiossa tuotetaan nuo värit, joiden summan silmä aistii lopullisena värisävynä (3 väriä/pikseli). MV-televisiossa tarvitaan vain mL(t). Tämä riittää MV-televisiolle Videosignaali

20 Kantataajuisen videosignaalin ilmaisu vastaanottimessa

21 Koko televisiovastaanotin (kuva & ääni)
Videosignaalin VSB-ilmaisu Välitaajuusvastaanottimen (superheterodyne) etupää (välitaajuusosat)

22 Mustavalkotelevisiovastaanotin

23 Esimerkki väritelevisiolähetyksen spektristä
FM-äänimodulaatio VSB-kantoaalto Periodisesti toistuvat juovapulssit aiheuttavat diskreetin viivaspektrin.