Tech. urządz. audio. 313[04].Z2.02.uczeń.doc

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Propagacja fal telewizyjnych. Transmisja wizji drogą radiową i w systemach
kablowych. Zakłócenia odbioru telewizyjnego.

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Sygnały i procesy ich przetwarzania, układy specjalne

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Systemy funkcjonalne (nadajniki, odbiorniki, wzmacniacze). Podstawy
konstrukcji urządzeń odbiorczych.

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Urządzenia telewizji programowej – vademecum

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Urządzenia wizyjne – vademecum

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Wybrane konstrukcje urządzeń elektronicznych. Parametry urządzeń
elektronicznych. Wpływ czynników zewnętrznych na pracę urządzeń elektronicznych.

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Urządzenia telewizyjne w wybranych dziedzinach życia gospodarczego

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Zagadnienia techniki pomiarowej i strojenia urządzeń wizyjnych. Zasady serwisu
urządzeń wideo.

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

103

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w kształtowaniu umiejętności na temat dobierania

urządzeń wideo do odbioru sygnału wizyjnego oraz dokonywania pomiarów sygnału
telewizyjnego.

Poradnik ten zawiera:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś
mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej,

−

cele kształcenia tej jednostki modułowej,

−

materiał nauczania (rozdział 4), zawierający wiadomości teoretyczne, umożliwiający
samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−

ćwiczenia, które umożliwiają zweryfikowanie widomości teoretycznych oraz ukształtowanie
umiejętności praktycznych,

−

sprawdzian postępów,

−

zestaw pytań sprawdzających opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki
modułowej,

−

literaturę.

Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczeń zapoznaj się z pytaniami sprawdzającymi,

które pozwolą Ci ocenić stan Twojej wiedzy, potrzebnej do wykonania ćwiczeń.

Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.

Po wykonaniu ćwiczeń sprawdź poziom swoich postępów rozwiązując test zamieszczony po

ćwiczeniach.

Poznanie przez Ciebie wiadomości i umiejętności z zakresu obsługi urządzeń

audiowizualnych będzie stanowiło dla nauczyciela podstawę do przeprowadzenia sprawdzianu
poziomu przyswojonych wiadomości i nabytych umiejętności. W tym celu nauczyciel posłuży
się zestawem pytań zawierających różnego rodzaju zadania.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni urządzeń audiowizualnych zobowiązany jesteś przestrzegać

regulaminów, przepisów bhp i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających
z rodzaju wykonywanych ćwiczeń. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

opisywać zjawiska fizyczne dotyczące fal (interferencja, odbicie, rozpraszanie, tłumienie,
dyfrakcja, refrakcja),

−

posługiwać się terminologią dotyczącą pojęć dźwięku i obrazu,

−

wyjaśnić cele stosowania modulacji i demodulacji,

−

dobierać przyrządy pomiarowe do wykonywanego ćwiczenia,

−

obsłużyć elektryczne i elektroniczne przyrządy pomiarowe,

−

odczytać schematy ideowe i montażowe układów pomiarowych,

−

połączyć według schematu układy do wykonania pomiaru parametrów wielkości
elektrycznych,

−

sprawdzić poprawność wykonanych połączeń,

−

zanalizować dokumentację techniczną,

−

omówić budowę i działanie układów zasilających,

−

omówić budowę i działanie podstawowych układów wzmacniaczy i generatorów,

−

scharakteryzować parametry wzmacniaczy i generatorów,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozróżnić podstawowe zjawiska związane z propagacją fal elektromagnetycznych i ich
wpływ na technikę odbioru telewizyjnego,

−

rozpoznać systemy odbioru telewizyjnego PAL, SECAM, NTSC,

−

określić zasady funkcjonowania toru transmisyjnego małej i wielkiej częstotliwości do
przekazu wizji,

−

wyjaśnić zasadę działania poszczególnych bloków funkcjonalnych wchodzących w skład
toru transmisyjnego,

−

rozróżnić podstawowe parametry urządzeń wizyjnych, z uwzględnieniem aspektów jakości
i niezawodności,

−

dobrać i obsłużyć standardowe urządzenia odbiorcze typu stacjonarnego, przenośnego
i samochodowego,

−

zestawić standardowe zestawy urządzeń do odbioru i wizualizacji pomieszczeń zamkniętych
i przestrzeni otwartych,

−

dokonać pomiarów podstawowych parametrów elektrycznych i wizyjnych,

−

zanalizować i zinterpretować wyniki pomiarów oraz wyciągnąć wnioski praktyczne,

−

przewidzieć zagrożenia dla życia i zdrowia w trakcie realizacji zadań praktycznych,

−

zastosować procedurę postępowania w sytuacji zagrożenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Propagacja fal telewizyjnych. Transmisja wizji drogą radiową

i w systemach kablowych. Zakłócenia odbioru telewizyjnego

4.1.1. Materiał nauczania

Fala elektromagnetyczna

Fala

elektromagnetyczna

rozchodzące

się

przestrzeni

zaburzenie

pola

elektromagnetycznego, mające charakter fali poprzecznej w której składowa elektryczna
i magnetyczna prostopadłe do siebie i kierunku ruchu, nawzajem się przekształcają. Zmieniające
się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza
pole elektryczne. Fala elektromagnetyczna ma postać kolejnych zagęszczeń i rozgałęzień linii sił
pola elektromagnetycznego, przy czym kierunek strzałek (wektorów) zmienia się okresowo
(rys. 2.).

Rys.2. Elektryczna i magnetyczna składowa fali elektromagnetycznej. Oś Z wskazuje kierunek propagacji [1, s. 33].

Odległość

między

kolejnymi

minimami

(lub

maksimami)

natężenia

pola

elektromagnetycznego określa długość fali λ, która jest tym krótsza, im większa jest
częstotliwość prądu elektrycznego w antenie. Zależność pomiędzy długością fali
elektromagnetycznej i jej częstotliwością określa wzór:

[m],

w którym:

λ – długość fali [m],
c – prędkość światła [m/s],
f – częstotliwość fali elektromagnetycznej [Hz].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Fala elektromagnetyczna jest nośnikiem energii i może być wykorzystywana do

bezprzewodowego przenoszenia energii na duże i małe odległości.

W tabeli 1 przedstawiono szerokie spektrum fal elektromagnetycznych, podzielone na

szereg zakresów (widm). Widmo częstotliwości radiowych również jest podzielone na wiele
podzakresów, tj. fale długie (LF), średnie (MF), krótkie (HF) oraz ultrakrótkie (VHF, UHF,
SHF, EHF). Od długości fal zależą warunki ich propagacji, a więc i ich zastosowania.

Tabela 1. Spektrum fal elektromagnetycznych wraz z podziałem zakresów fal radiowych [1, str. 34]

Propagacja fal radiowych

Wykorzystanie fal elektromagnetycznych do celów łącznościowych wymaga trzech

elementów:  nadajnika  emitującego  falę,  odbiornika  przyjmującego  tą  falę  oraz  drogi,  po  której
porusza się  fala. Elementem wypromieniowującym i odbierającym  falę elektromagnetyczną  jest
antena. Ze względy  na powiązanie długości  fali z  gabarytami  anteny do  łączności  wykorzystuje
się fale elektromagnetyczne o częstotliwościach powyżej 15 kHz.

Antena znajdująca się nisko nad ziemią emituje fale rozchodzące się stycznie do

powierzchni  ziemi  (fale  powierzchniowe) oraz  pod różnymi  kątami  (fale  przestrzenne).  Anteny
o  znacznych      wysokościach  emitują  przeważnie  fale  przestrzenne,  które  docierają  do  anteny
jako  fale  bezpośrednie  lub  odbite.  Fale  powierzchniowe  i  bezpośrednie  noszą  nazwę  fal
przyziemnych.  Fale  przestrzenne  odbite  od  poszczególnych  warstw  atmosfery  –  tzw.  fale
troposferyczne  i  jonosferyczne,  odgrywają  istotną  rolę  w  łączności  radiowej.  Poszczególne
rodzaje propagacji przedstawiono na rys. 3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.3. Sposób propagacji różnych rodzajów fal radiowych [1, s. 36].

Na falach UKF odbiera się głównie falę przyziemną. Jednak jej zasięg niewiele przekracza

zasięg pola widzenia z masztu antenowego. Radiofonia i telewizja, nadająca na falach VHF
i UHF, służy zatem głownie do odbioru bliskiego.

Propagacji fal radiowych towarzyszy wiele zjawisk fizycznych takich jak:

−

rozpraszanie,

−

tłumienie,

−

odbicie,

−

dyfrakcja (ugięcie),

−

interferencja,

−

refrakcja (załamanie).

Zjawiska te w różnym stopniu wpływają na proces rozprzestrzeniania się (propagacji) fal

o różnych długościach i zależą m.in. od charakterystyki promieniowania anteny nadawczej, jej
polaryzacji, lokalizacji i wysokości nad poziomem terenu, warunków atmosferycznych itp.

Zjawisko refrakcji i odbicia fal radiowych uwydatnia się w atmosferze ziemskiej.

Poszczególne warstwy atmosfery: troposfera, stratosfera i jonosfera, w różnym stopniu odbijają
i załamują przestrzenne fale radiowe o różnych częstotliwościach.

Czynnikiem oddziałującym na falę przyziemną, a szczególnie na jej składową bezpośrednią,

jest  refrakcja  troposferyczna.  Zasięg  fali  przyziemnej  przy  braku  wpływu  troposfery  byłby
ograniczony do horyzontu optycznego. Oddziaływanie troposfery powoduje zakrzywienie drogi
wskutek refrakcji i tym samym powiększenie zasięgu do tzw. horyzontu radiowego. Dla obszaru
poza  horyzontem  radiowym  zasadniczą  rolę  odgrywa  fala  troposferyczna,  która  dociera  do
punktu odbioru wyłącznie za pośrednictwem troposfery. Istnienie fali troposferycznej przypisuje
się  zjawiskom  superrefrakcji  i  rozproszenia.  Istotą  superrefrakcji  jest  znaczenie  silniejsze
załamywanie  się  fali  w  troposferze  niż  w  warunkach  normalnej  refrakcji.  Propagacja  przez
rozproszenie polega na tym, że wskutek rozproszenia energii fali w troposferze pewna jej część
dociera poza horyzont radiowy.

Poza propagacją troposferyczną, drugim rodzajem dalekosiężnej propagacji fal metrowych

jest proporcja jonosferyczna, jednak w praktyce fala jonosferyczna odgrywa w telewizji
niewspółmiernie mniejszą rolę niż fala troposferyczna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Transmisja sygnału telewizyjnego i jej podstawowe procesy

Przesyłanie informacji za pomocą fal elektromagnetycznych odbywa się w zakresie wielkich

częstotliwości, w procesie polegającym na oddziaływaniu sygnałem użytkowym na jeden
z wybranych parametrów fali nośnej. Proces ten nazywa się modulacją. W telewizji
wykorzystuje

się

dwa

podstawowe

rodzaje

modulacji:

amplitudową

(AM)

oraz

częstotliwościową (FM).

Ponieważ korzystne jest, aby szerokość kanału w.cz. zajmowanego przez stację była jak

najmniejsza,  do  transmisji  sygnału  wizji  nie  stosuje  się  dwuwstęgowej  modulacji  AM,  tylko
system  z  częściowo  wytłumioną  wstęgą  boczną  (AM-VSB).  Przy  przesyłaniu  fonii  stosuje  się
modulację  częstotliwości  z  dewiacją  ±50  kHz  i  wartością  częstotliwości  fali  nośnej  większą
o  5,5  MHz  (CCIR)  lub  6,5  MHz  (OIRT)  niż  częstotliwość  nośna  fonii  (rys.  4).  Zastosowanie
różnych  rodzajów  modulacji  ogranicza  możliwości  wzajemnego  zakłócania  pomiędzy
nadajnikami wizji i fonii.

Rys.4. Ograniczenie pasma wizji i fonii w kanale telewizyjnym [1, s. 42].

W celu odzyskania informacji użytkowej w końcowej fazie przekazu radiowego należy

odebrany  sygnał  wielkiej  częstotliwości  tak  przetworzyć,  aby  sygnałowi  użytecznemu
przywrócić  pełne  naturalne  pasmo  zwane  widmem  częstotliwości.  Ten  proces,  zwany
demodulacją, realizowany jest w urządzeniu odbiorczym i w obecnych systemach transmisji jest
poprzedzany  z  reguły  przemianą  częstotliwości,  którą  stosuje  się  przede  wszystkim  w  celu
ułatwienia wzmacniania sygnału niosącego informację.

Zakresy częstotliwości przydzielone telewizji

W ramach fal radiowych metrowych i decymetrowych są ściśle określone zakresy

częstotliwości, na których nadawane są sygnały telewizyjne (tabela 2). W Europie stosowane są
dwa standardy telewizyjne: OIRT (przyjęty m.in. w Polsce) oraz CCIR (przyjęty
w krajach Europy Zachodniej), które różnią się m.in. rozdziałem częstotliwości na poszczególne
zakresy. Zakres II przeznaczony jest dla radiofonii UKF FM. Każdy z telewizyjnych zakresów
podzielony jest na kanały. Parametry standardów telewizyjnych przedstawiono w tabeli 3.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Wykaz częstotliwości zakresów i kanałów telewizyjnych w standardzie OIRT [3, str. 51 – 53]

Zakres fal

radiowych

Zakres

Pasmo częstotliwości

[MHz]

Oznaczenie

kanałów

Szerokość

kanału

[MHz]

VHF

48,5 – 66

K1 – K2

dolne pasmo specjalne

110 – 174

S1 – S8

VHF

III

174 – 230

K6 – K12

górne pasmo specjalne

230 – 302

S9 – S17

rozszerzone pasmo specjalne

302 – 470

S18 – S38

UHF

470 – 606

K21 – K37

UHF

606 – 862

K38 – K69

Tabela 3. Parametry obowiązujących standardów telewizyjnych

Standard

Liczba
linii na

obraz

Liczba

obrazów

sekundę

Pasmo

kanału

[MHz]

Pasmo

wizji

[MHz]

Odstęp

nośnej

fonii

[MHz]

Polaryzacja

modulacji wizji

Rodzaj

modulacji

fonii

Obowiązuje m.in.

625

+5,5

Negatywowa

Niemcy (VHF)

625

+6,5

Negatywowa

Polska (VHF)

625

+5,5

Negatywowa

Niemcy (UHF)

625

5,5

+6,0

Negatywowa

Wielka Brytania

625

+6,5

Negatywowa

Polska (UHF)

625

+6,5

Pozytywowa

Francja

525

4,2

+4,5

Negatywowa

USA, Japonia

625

4,2

+4,5

Negatywowa

Argentyna

Podstawy teorii anten

Anteną nazywa się urządzenie służące do wysyłania lub odbierania fal radiowych. Mówi się

o antenach nadawczych, w których następuje zamiana energii prądów wielkiej częstotliwości
wytwarzanych w nadajnikach na fale elektromagnetyczne, wysyłane w przestrzeń lub o antenach
odbiorczych, w których następuje zjawisko odwrotne.

Właściwości elektryczne anten określa się za pomocą charakterystyk i parametrów, takich

jak:

−

charakterystyka kierunkowa,

−

impedancja wejściowa i rezystancja promieniowania,

−

sprawność,

−

zysk kierunkowy,

−

zysk energetyczny,

−

stosunek promieniowania głównego do wstecznego,

−

szerokość wiązki głównej,

−

długość i powierzchnia skuteczna anten,

−

temperatura szumowa anteny.
W technice telewizyjnej, zarówno nadawczej jak i odbiorczej wykorzystuje się anteny

liniowe,  w  których  dominujący  jest  jeden  wymiar  –  długość.  Powszechnie  używaną  anteną
w  odbiorczej  technice  TV  jest  dipol  półfalowy,  utworzony  przez  zasilany  w  środku  odcinek
przewodnika  o  długości  równej  połowie  długości  fali.  Większość  anten  nadawczych  jest
zbudowanych z dipoli całofalowych, których długość jest równa długości fali.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Powszechnie stosowana jako odbiorcza antena telewizyjna na wszystkich zakresach jest

antena  Yagi  –  Uda.  Antena  tego typu  zbudowana  jest  zazwyczaj  z  jednego  elementu  czynnego
zasilanego,  który  wykonany  jest  jako  dipol  półfalowy  oraz  szeregu  sprzężonych  z  nim
elementów biernych. Elementy bierne umieszczone w kierunku maksymalnego promieniowania,
przed  elementem  czynnym,  nazywamy  direktorami.  Elementy  umieszczone  w  kierunku
promieniowania wstecznego nazywamy reflektorami.

Telewizyjne anteny odbiorcze

Zadaniem telewizyjnych anten odbiorczych jest dostarczenie energii wielkiej częstotliwości

do wejścia odbiornika przy odpowiednim stosunku sygnału do szumu.

Tabela 4. Porównanie parametrów anten stosowanych do odbioru telewizji [3, str. 64, 65, 76, 82]

Rysunek anteny

Liczba elementów/

rodzaj anteny

Zysk

eneregetyczny

[dB]

PG/PW

[dB]

Zakres

Dipol prosty

2,0

VHF I

Yagi-Uda, 4 elementy

2 direktory
1 dipol prosty
1 reflektor

9,0

VHF I

Antena szerokopasmowa

VHF III

Yagi-Uda, 10 elementów

7 direktorów
1 dipol

szerokopasmowy

1 reflektor podwójny

10,5

UHF IV-V

Yagi-Uda, 15 elementów

12 direktorów
1 dipol

szerokopasmowy

1 reflektor podwójny

UHF IV-V

Antena synfazowa

UHF IV-V

PG/PW – stosunek promieniowania głównego do wstecznego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

O wyborze rodzaju anteny decydują warunki odbioru i zakres odbieranej częstotliwości. Na

rys. 5 przedstawiono przykładowe anteny typu Yagi – Uda w zakresie VHF stosowane
w zależności od odległości od nadajnika. W tabeli 4 przedstawiono parametry anten
stosowanych na poszczególnych zakresach telewizyjnych.

Rys.5. Zastosowanie poszczególnych anten w zależności od odległości odbioru [3, s. 65].

Zakłócenia odbioru telewizyjnego

Energia sygnałów zakłócających rozchodzi się w przestrzeni analogicznie z zasadami

rozchodzenia się sygnałów użytecznych. Zasięg zakłóceń wzrasta ze zrostem częstotliwości
sygnału użytecznego. Sygnały zakłócające mogą być następujących rodzajów:

−

zakłócenia spowodowane nakładaniem się sygnałów emitowanych przez nadajniki pracujące
na tym samym lub sąsiednim kanale, co stacja odbierana,

−

zakłócenia przemysłowe i trakcyjne,

−

zakłócenia spowodowane promieniowaniem sygnałów harmonicznych przez generatory
lokalne w znajdujących się w pobliżu odbiornikach radiofonicznych i telewizyjnych,

−

zakłócenia wynikające z odbić odbieranych fal elektromagnetycznych,

−

zakłócenia atmosferyczne, spowodowane przez wyładowania i opady,

−

zakłócenia kosmiczne, pochodzące z promieniowania elektromagnetycznego galaktyk.
Zakłócenia poszczególnych rodzajów objawiają się na ekranie odbiornika telewizyjnego

w postaci charakterystycznych deseni. Sygnały innych stacji telewizyjnych pracujących na tym
samym kanale są widoczne jako nałożone na siebie obrazy, których na ogół nie można stabilnie
zsynchronizować. Zakłócenia przemysłowe i trakcyjne powodują na obrazie pojawianie się
czarnych, poziomych kresek.

Najwięcej kłopotów sprawiają zakłócenia pochodzące od innych stacji telewizyjnych. Aby

zminimalizować zakłócenia współkanałowe i sąsiedniokanałowe stosuje się:

−

odpowiednie konstrukcje anten nadawczych i odbiorczych,

−

zróżnicowanie częstotliwości nośnych wizji stacji nadawczych pracujących w tym samym
regionie.

Telewizja kablowa

Telewizja kablowa (CATV) wykorzystuje do przesyłania sygnałów telewizyjnych kable

koncentryczne  lub  linie  światłowodowe.  Dzięki  przesyłaniu  sygnału  telewizyjnego  drogą
przewodową  unika  się  zakłóceń  pojawiających  się  przy  propagacji  fal  radiowych  w  wolnej
przestrzeni,  np.  zakłóceń  atmosferycznych,  zakłóceń  ze  strony  innych  nadajników,  zakłóceń
przemysłowych,  odbić  sygnału  dających  zjawisko  odbioru  wielodrogowego  oraz  zaników
sygnału w strefach cienia, występujących przy wysokiej zabudowie miejskiej. Podstawą rozwoju
sieci telewizji kablowej stały się antenowe instalacje zbiorcze (AIZ), obsługujące kilkudziesięciu
abonentów.

Systemy telewizji kablowej przenoszą w kierunku do abonenta sygnały zawarte w paśmie

częstotliwości 5 – 862 MHz z wyłączeniem kanałów K1 – K5, które przeznaczone są dla tzw.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

kanału zwrotnego. W porównaniu z telewizją rozsiewczą CATV wykorzystuje dodatkowe
kanały oznaczone jako S1 – S38 (tabela 2).

Systemy telewizji kablowej umożliwiają dystrybucję sygnałów:

−

naziemnych nadawczych stacji telewizyjnych,

−

nadawanych przez satelity radiodyfuzyjne,

−

przesyłanych z ośrodka telewizyjnego liniami radiowymi,

−

przesyłanych z ośrodka telewizyjnego liniami kablowymi,

−

lokalnego studia telewizyjnego,

−

radiofonicznych nadawanych z modulacja częstotliwości.
Na rys. 6 przedstawiono schemat blokowy struktury sieci telewizji kablowej. W strukturze

tej można wyróżnić kilka zasadniczych bloków:

−

stację czołową,

−

wzmacniacze magistralne,

−

sieć magistralną (główną),

−

sieć dystrybucyjną (rozprowadzającą),

−

sieć domową (abonencką),

−

zakończenie sieciowe (gniazda abonenckie i rezystory zakończeniowe).
Stacja czołowa (główna) instalacji telewizji kablowej jest zespołem urządzeń służących do

obróbki  sygnałów  radiofonicznych  i  telewizyjnych.  Przetwarzanie  tych  sygnałów  polega  na
odbiorze,  przemianie  oraz  wzmacnianiu  i  sumowaniu  w  celu  takiego  ich  przygotowania,  aby
mogły  być  przesyłane  w  standardowych  zakresach  częstotliwości  (w  tym  również  kanałów
specjalnych)  i  odbierane  bez  problemów  przez  wszystkich  abonentów.  W  instalacjach
kablowych  odbiera  się  i  rozprowadza  sygnały  emitowane  przez  nadajniki  naziemne  i  satelity
oraz  uzyskiwane  w  studiach  z  magnetowidu  lub  kamery  telewizyjnej.  Rozprowadzanie  sygnału
odbywa  się  poprzez  sieć  magistralną  i  dystrybucyjną,  z  zastosowaniem  odpowiedniego  kabla
o  niskiej  tłumienności  lub  światłowodu,  umożliwiająca  dalekie  przesyłanie  sygnałów  do  sieci
abonenckich.  Sieci  abonenckie  odpowiadają  sieciom  AIZ  i  mogą  być  zbudowane  w  systemie
gwieździstym, przelotowym lub odgałęźnym (rys. 7).

Rys.6. System podstawowy sieci telewizji kablowej [48]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Badanie przebiegów zmodulowanych amplitudowo.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5)  zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt sygnału zmodulowanego amplitudowo,
6)  na podstawie wzoru określ współczynnik głębokości modulacji:

min

max

min

max

−

gdzie: U

max

– największa wartość sygnału zmodulowanego amplitudowo, U

min

– najmniejsza

wartość sygnału zmodulowanego amplitudowo.

Schemat pomiarowy do badania modulatorów

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

modulator amplitudy,

−

generatory sygnałowe (2 szt.),

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 2

Badanie przebiegów zmodulowanych częstotliwościowo.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

modulator częstotliwości,

−

generatory sygnałowe (2 szt.),

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Badanie przemiennika kanałowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5)  ustawić na przemienniku kanałowym wybrany kanał wejściowy i wyjściowy,
6)  zmierzyć  poziom  sygnału  na  wyjściu  przemiennika  dla  kanału  wyjściowego  i  kanałów

sąsiednich.

Schemat pomiarowy do badania przemiennika kanałowego

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

regulowany przemiennik kanałowy,

−

antena telewizyjna,

−

miernik poziomu sygnału,

−

wzmacniacz kanałowy,

−

odbiornik telewizyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

rozróżnić podstawowe zjawiska związane z propagacją fal
elektromagnetycznych i ich wpływ na technikę odbioru
telewizyjnego?

określić

zależność

między

długością

fali

jej

częstotliwością?

sklasyfikować zakresy częstotliwości przydzielone telewizji?

określić źródła zakłóceń w odbiorze telewizyjnym?

określić rolę anteny w torze telewizyjnym?

dobrać rodzaj anteny do warunków odbioru i zakresu
odbieranych częstotliwości?

scharakteryzować strukturę sieci telewizji kablowej?

określić źródła zakłóceń w sieci CATV?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Sygnały i procesy ich przetwarzania, układy specjalne

4.2.1. Materiał nauczania

Struktura zespolonego sygnału wizyjnego

W wyniku procesu analizy uzyskuje się sygnał elektryczny będący odpowiednikiem

rozkładu luminancji analizowanego obrazu. Może on być negatywowy, gdy potencjał (względem
masy) maleje i podczas analizy obrazu przechodzi się od elementów ciemniejszych do
jaśniejszych lub pozytywowy, gdy potencjał (względem masy) rośnie i podczas analizy obrazu
przechodzi się od elementów ciemniejszych do jaśniejszych.

Całkowity sygnał wizyjny (rys. 8) składa się z:

−

sygnału luminancji Y – zawierającego informacje o jaskrawości elementarnych pikseli
położonych wzdłuż linii obrazu,

−

sygnału chrominancji C – zawierającego informację o kolorach nadawanego obrazu,

−

sygnału

wygaszania

–

powodującego

wygaszenie

strumieni

elektronów

w przetwornikach syntetyzujących,

−

sygnału synchronizacji poziomej S

i pionowej S

– wyznaczającym rytm analizy

i syntezy w kierunku poziomym i pionowym.

Rys.8. Całkowity sygnał wizyjny (postać negatywowa) [1, str. 44]

Kodowanie sygnałów obrazu kolorowego i zasady transmisji

Każdy z sygnałów barw podstawowych RGB zawiera i przenosi złożoną informację

o wszystkich cechach przekazywanej treści wizyjnej. Sygnały te zostają przekształcone w postać
dogodną do przesyłania w rzeczywistych torach telekomunikacyjnych. Ponadto sygnały telewizji
kolorowej  muszą  spełniać  zasadę  kompatybilności,  która  ma  zapewnić  odbiór  transmisji
kolorowej  przez  odbiorniki  monochromatyczne  oraz  odbiór  obrazów  czarno-białych  przez
odbiorniki  telewizji  kolorowej.  Praktyczną  realizację  tej  zasady  stanowi  utworzenie  sygnału
luminancji wg proporcji obowiązujących dla aktualnych systemów TVC:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B

Wzór ten świadczy o największym udziale sygnału G w sygnale luminancji i potwierdza

największą czułość oka na kolor zielony.

Ponieważ luminancja Y stanowi pełną informację o właściwościach energetycznych

kolorów  poszczególnych  elementów  obrazu,  a  więc  nie  musi  występować  w  sygnałach
podstawowych  RGB.  Usunięcie  tej  informacji  z  sygnałów  barw  podstawowych  dokonuje  się
poprzez  utworzenie  tzw.  sygnałów  różnicowych:  R-Y,  G-Y,  B-Y.  Każdy  z  wymienionych
sygnałów  różnicowych  można  odtworzyć  za  pomocą  dwóch  pozostałych,  pozwala  to  na
pomięcie w procesie transmisji sygnału G-Y o największych wartościach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sygnał koloru Q (rys. 10f) jest utworzony z sygnałów różnicowych koloru w następujących

proporcjach:

)

(

)

(

−

Jest on przenoszony w paśmie częstotliwości od 0 do 0,6 MHz. Tak wąskie pasmo

częstotliwości sygnału Q wynika z faktu, że oko ludzkie rozróżnia w kolorach zielonym
i purpurowym tylko dość duże powierzchnie obrazu. Szczegóły w tych kolorach widzi już tylko
jako szare.

Rys.10. Przebiegi sygnałów wizyjnych i odpowiadające im pasma częstotliwości w systemie telewizji kolorowej
NTSC przy przesyłaniu typowego obrazu kontrolnego, złożonego z pionowych pasów kontrolnych o nasyceniu
100% (polaryzacja pozytywowa); a) linia pozioma obrazu, b) czerwony sygnał wizyjny, c) zielony sygnał wizyjny,
d) niebieski sygnał wizyjny, e) sygnał luminancji z impulsami wygaszania, f) sygnał różnicowy koloru Q, g) sygnał
różnicowy koloru I, h) sygnał chrominancji C, i) kolorowy całkowity sygnał wizyjny (CYXS). [6, str. 25]

Sygnał różnicowy koloru I (rys. 10g) zostaje utworzony z sygnałów różnicowych koloru

w następujących proporcjach:

)

(

)

(

−

Sygnał I jest przenoszony w paśmie częstotliwości od 0 do 1,3 MHz. Szersze pasmo

częstotliwości sygnału I wynika z faktu, że oko ludzkie rozróżnia w kolorach pomarańczowym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i niebieskozielonym szczegóły obrazu, natomiast w pozostałych kolorach te same szczegóły
widzi już tylko jako szare.

Przesłanie trzech sygnałów za pośrednictwem jednego kanału w standardzie amerykańskim

NTSC wymaga przenoszenia sygnału luminancji Y w paśmie naturalnych częstotliwości od 0 do
4,2 MHz, a sygnałów różnicowych koloru Q i I za pomocą podnośnej chrominancji
zmodulowanej tymi sygnałami. Sygnał chrominancji mieści się w paśmie częstotliwości od 2 do
4,2 MHz.

Dla uniknięcia wzajemnej interferencji, a w jej wyniku wzajemnego zakłócenia sygnału

luminancji  i  sygnału  chrominancji  (przenoszonych  przez  ten  sam  kanał),  stosuje  się  modulację
z  wytłumioną  podnośną  oraz  dobiera  się  częstotliwość  podnośnej  tak,  aby  po  zmodulowaniu
sygnałami  koloru  sygnały  (prążki)  jej  wstęg  bocznych  mieściły  się  w  przerwach  widma
częstotliwościowego  sygnału  luminancji. Następuje  to  przez dobranie częstotliwości  podnośnej
równej 455-harmonicznej połowy częstotliwości odchylania poziomego:

MHz

579545

15734

455

⋅

Stałość tej częstotliwości musi być utrzymana w dopuszczalnych granicach zmian fazy ±4°,

aby nie występowały zmiany barwy obrazu oryginalnego.

Modulacja kwadraturowa (dwufazowa) umożliwia równoczesne przesłanie dwóch sygnałów

Q i I za pośrednictwem sygnałów wstęg bocznych powstałych w wyniku modulacji
w amplitudzie sygnałami Q i I dwóch podnośnych chrominancji C

i C

o takiej samej

częstotliwości, lecz przesuniętych względem siebie w fazie o 90°, przy czym faza początkowa
sygnału C

wynosi +33º. Geometryczne złożenie podnośnych C

i C

daje wypadkowy sygnał

chrominancji C. Amplituda sygnału chrominancji odpowiada wartości nasycenia koloru, kąt
przesunięcia fazowego natomiast – barwie nadawanego elementu obrazu (rys. 11).

Rys.11. Złożenie sygnału C

podnośnej zmodulowanej sygnałem Q i sygnału C

podnośnej zmodulowanej sygnałem

I w sygnał chrominancji C [6, str. 28].

Ponieważ informacja o kolorowości jest przesyłana za pomocą modulacji kwadraturowej

z wytłumioną podnośną, przeto dla prawidłowej pracy demodulatorów jest konieczne przesłanie
sygnału  umożliwiającego  odtworzenie  w  odbiornikach  sygnału  podnośnej  chrominancji
o  właściwej  częstotliwości  i  fazie.  Realizuje  się  to  przez  nadawanie  impulsu  synchronizacji
kolorów  wraz  z  sygnałem  luminancji  i  sygnałem  chrominancji  przed  początkiem  każdej  linii

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

obrazu. Impuls synchronizacji kolorów składa się z ośmiu do dziesięciu okresów
niemodulowanego sygnału podnośnej chrominancji o częstotliwości 3,58 MHz, przesyłanych na
tylnym progu każdego impulsu wygaszania poziomego (rys. 10i).

Kolorowy całkowity sygnał wizyjny w systemie NTSC (rys. 10i) powstaje przez nałożenie

na sygnał luminancji (rys. 10e) sygnału chrominancji (rys.10h) oraz impulsów synchronizacji
kolorów.

Wadą systemu NTSC jest wrażliwość na pasożytnicze przesunięcie fazowe sygnału

chrominancji  pojawiające  się  przy  różnych  poziomach  luminancji  w  przypadku  przesyłania
sygnałów  TVC  łączami  radiowymi  na  duże  odległości.  Błędy  te  wpływają  bezpośrednio  na
odcień odtwarzanych barw.

Kodowanie  sygnału  chrominancji  w  systemie  SECAM  (franc.  Séquentiel  Couleur  avec
Mémoire)

Parametry kolorowego całkowitego sygnału wizyjnego SECAM są następujące (rys. 12):

1. Kolorowy całkowity sygnał wizyjny CYXS składa się z sygnału luminancji Y i sygnału
chrominancji C. Pasmo częstotliwości sygnału chrominancji znajduje się w obszarze pasma
sygnału luminancji.
2. Sygnał luminancji Y jest wyrażony równaniem

114

587

299

3. Sygnały różnicowe koloru D:
na jednej linii

209

221

)

(

−

na linii następnej

335

885

)

(

−

4. Sygnał chrominancji C jest utworzony przez podnośną chrominancji modulowaną
częstotliwościowo przez dwa sygnały różnicowe koloru przesyłane naprzemiennie co drugą
linię. Przed modulacją sygnały D

i D

poddawane są procesowi preemfazy m.cz. Częstotliwości

podnośne chrominancji wynoszą:

−

na liniach modulowanych sygnałem D

: f

= 282f

= 282×15625 Hz = 4,40625 MHz,

−

na liniach modulowanych sygnałem D

: f

= 272f

= 272×15625 Hz = 4,25000 MHz,

przy czym f

– częstotliwość odchylania poziomego.

Dewiacja częstotliwości podnośnych chrominancji wynosi:

−

+350 kHz i –500 kHz dla modulacji sygnałem D

−

+500 kHz i –350 kHz dla modulacji sygnałem D

Sygnał chrominancji C zmodulowany częstotliwościowo jest poddawany zabiegowi preemfazy
w.cz. Na rys. 12 przedstawiono przebieg czasowy całkowitego sygnału wizyjnego w systemie
SECAM dla obrazu pasów kolorowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.12. Kolorowy całkowity sygnał wizyjny SECAM (CYXS) odpowiadający dwóm kolejnym liniom obrazu

pionowych pasów kolorowych o nasyceniu 75% (polaryzacja pozytywowa) [6, str. 32]

Kodowanie sygnału chrominancji w systemie PAL (ang. Phase Alternating Line)

Uproszczony układ kodowania w systemie PAL jest przedstawiony na rys. 13.

Z podstawowych sygnałów wizyjnych RGB tworzy się w macierzy kodującej sygnał luminancji
Y i dwa sygnały różnicowe koloru U i V.

Sygnał luminancji jest identyczny dla wszystkich trzech systemów telewizji kolorowej

114

587

299

Sygnały różnicowe koloru, oznaczone w systemie PAL literami U i V, wynoszą:

)

(

877

)

(

493

−

Sygnałami różnicowymi koloru U i V zostaje zmodulowana kwadraturowo podnośna

chrominancji C. Częstotliwość podnośnej

43361875

15625

284

⋅













−

z dopuszczalną odchyłką ±5 Hz.

W systemie PAL, podobnie jak w systemie NTSC, stosuje się modulację kwadraturową

(dwufazową)  z  wytłumioną  podnośna  chrominancji.  Podnośna  chrominancji  wytworzona  przez
generator  o  bardzo  stabilnej  częstotliwości  zostaje  doprowadzona  do  modulatorów  U  i  V.  Do
modulatora  U  doprowadza  się  sygnał  podnośnej  chrominancji  bez  przesunięcia  fazowego,
natomiast  do  modulatora  V  –  ten  sam  sygnał  podnośnej  chrominancji,  ale  przesunięty  w  fazie
o  +90°  dla  jednej  linii  i  o  –90°  dla  linii  następnej.  Służy  do  tego  przełącznik  elektroniczny
uruchamiany impulsami o częstotliwości linii.

Na wyjściu modulatora V otrzymuje się na przemian co linię sygnał +C

podnośnej

chrominancji V przesuniętej w fazie o +90º względem podnośnej w modulatorze U oraz sygnał
–C

podnośnej chrominancji zmodulowanej sygnałem V przesuniętej w fazie o –90° względem

podnośnej w modulatorze U (rys. 14). Równocześnie występują więc dwa składowe sygnały

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zmodulowanej podnośnej chrominancji: składowa C

i +C

dla jednej linii (linii a) oraz C

i – C

dla linii następnej (linia b).

Wektorowe złożenie składowych C

i +C

linii a daje wypadkowy sygnał – sygnał

chrominancji C

= C

+ C

, a sygnałów C

i –C

linii b daje sygnał chrominancji C

= C

– C

Do wiernego odtworzenia kolorów w systemie PAL do odbiornika musi zostać przekazana

informacja, jaki sygnał podnośnej chrominancji C

czy C

jest w danej chwili przesyłany.

Informacja  ta  jest  przekazywana  za  pośrednictwem  kąta  fazowego  impulsu  synchronizacji
kolorów  burst.  Faza  impulsu  burst  +135º  jest  przekazywana  z  treścią  linii,  w  której  podnośna
modulatora V ma  fazę +90º, odpowiednio faza impulsu  burst –135º jest przekazywana z treścią
linii, w której podnośna modulatora V ma fazę –90º.

Sygnał luminancji Y zostaje podany do linii opóźniającej, która wprowadza niezbędne

opóźnienie dla wyrównania czasu przejścia z sygnałem chrominancji i zostaje następnie
doprowadzony do sumatora. Do tego samego sumatora są także doprowadzane: całkowity sygnał
synchronizacji i impulsy synchronizacji kolorów (burst) tak, że na wyjściu sumatora powstaje
całkowity sygnał wizji systemu telewizji kolorowej PAL.

Rys.13. Kodowanie w systemie telewizji kolorowej PAL; 1 – kamera telewizyjna, 2 – macierz kodująca, 3 – linia
opóźniająca w torze luminancji, 4 – modulator U, 5 – modulator V, 6 – generator podnośnej chrominancji, 7 –
przesuwnik fazy ±90º, 8 – przesuwnik fazy ±135º, 9 – przełącznik elektroniczny, 10 – układ nakładania impulsów
synchronizacji koloru S

na sygnał X

, 12 – układ sumujący sygnał Y i C oraz impulsy S i X, 12 – synchrogenerator

[6, str. 29].

Rys.14. Sygnał chrominancji następujących po sobie linii a i b [6, str. 30]

Na rys. 15 przedstawiono przebiegi czasowe całkowitego sygnału wizyjnego dwóch

następujących po sobie linii dla obrazu testowego pasów pionowych o nasyceniu 75%, zaś na
rys. 16 przedstawiono wektory sygnałów chrominancji dla tego obrazu z uwzględnieniem
impulsu synchronizacji koloru burst.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Droga sygnału wizyjnego od kamery w studio do anteny nadawczej [18, str. 59]

Sygnały z kamery (R, G, B) są zamieniane na sygnały component video: dwa sygnały

różnicowe  koloru  i  sygnał  luminancji  (wraz  z  synchronizacją).  Do  tego  momentu  nie  tracimy
jakości  obrazu,  gdyż  zachowane  jest  pasmo  przenoszenia  częstotliwości.  Po  kodowaniu  PAL,
NTSC  lub  SECAM  zostaje  ograniczone  pasmo  chrominancji  z  3  MHz  do  1,5  MHz  (utracona
zostaje w ten sposób część informacji wizyjnej) i powstają sygnały luminancji Y i chrominancji
C nazywane również sygnałami S-Video.

Nałożenie do celów nadawczych sygnałów luminancji i chrominancji, które od tej pory

znajdują  się  w  jednym  zakresie  częstotliwości,  powoduje  dalszą  degradację  jakości  sygnału
wskutek zakłóceń interferencyjnych toru luminancji i chrominancji. W wyniku złożenia sygnału
luminancji  i  chrominancji  w ramach  jednego pasma częstotliwości otrzymywany  jest całkowity
sygnał  wizyjny  (composite  video).  Sygnał  ten  jest  doprowadzony  do  modulatora  w.cz.  w  celu
przesłania go przez antenę nadawczą.

W odbiorniku telewizyjnym zachodzi odwrotny proces, przemiana zmodulowanego

całkowitego sygnału wizyjnego w sygnały R, G, B (rys. 18).

Rys.18. Sygnały wizyjne w odbiorniku telewizyjnym [18, str. 59]

Podstawowe dane wizyjnego sygnału cyfrowego

Sygnały kolorów podstawowych R, G i B tworzone w telewizyjnej kamerze kolorowej są

przekształcane na sygnał luminancji Y i sygnały chrominancji C

=R-Y i C

=B-Y. Pasma

sygnałów chrominancji mogą być zredukowane w stosunku do pasma sygnału luminancji bez
widocznego wpływu na jakość obrazu.

R

G

B

Wydzielenie

luminancji

i sygnałów

różnicowych

Kodowanie

PAL,

SECAM lub

NTSC

Złożenie

luminancji i

chrominancji

w jeden

sygnał

wizyjny

Modulacja

w.cz.

sygnału

wizyjnego

Sygnały różnicowe

+ luminancja

(tzw. component video)

Sygnał Y/C

(S-Video)

Całkowity sygnał wizyjny

(composite video)

RGB +Ys

Y+Ys

(R-Y)

(B-Y)

Y+Ys

Pełne pasmo częstotliwości

Ograniczenie pasma

częstotliwości

Ograniczenie pasma

częstotliwości

i wzajemne zakłócenie

luminancji

i chrominancji

Ograniczenie pasma

częstotliwości,

zakłócenia Y/C,

zakłócenia modulacji

w.cz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Składowe sygnału wizyjnego Y, C

i C

mogą być próbkowane zgodnie z zaleceniem ITU-R

BT  601,  a  ich  wartości,  określone  w  formie  cyfrowej  tworzą  obraz  dyskretny,  składający  się
z  poszczególnych  pikseli.  Struktura  próbkowania  obrazu  4:2:2  oznacza,  że  częstotliwość
próbkowania  w  poziomie  sygnałów  chrominancji  jest  dwukrotnie  mniejsza  niż  częstotliwość
próbkowania  sygnału  luminancji,  która  wynosi  13,5  MHz.  Struktura  4:2:0 oznacza,  że  sygnały
chrominancji  są  próbkowane  z  częstotliwością  dwukrotnie  mniejszą  niż  sygnał  luminancji  nie
tylko w poziomie, lecz również w pionie. Oznacza to, że sygnały chrominancji nie są przesyłane
jednocześnie, lecz na kolejnych liniach.

Przy próbkowaniu zgodnym z zaleceniem 601 dla obrazu 625-liniowego i częstotliwości

obrazu 25 Hz liczba pikseli na czynnej szerokości linii wynosi 720. Ponieważ czynna liczba linii
wynosi 576, a każda próbka ma reprezentację 8-bitową, to szybkość bitowa strumienia danych
wizyjnych wyniesie:

−

dla struktury próbkowania 4:2:2

−

dla sygnału Y: 720x576x25x8 = 82944000 b/s,

−

dla sygnałów Cr + Cb:360x576x25x8x2 = 82944000 b/s,

łącznie: 165888000 b/s,

−

dla struktury próbkowania 4:2:0

−

dla sygnału Y: 720x576x25x8 = 82944000 b/s,

−

dla sygnałów Cr + Cb:360x288x25x8x2 = 41272000 b/s,

łącznie: 124216000 b/s.

Przesyłanie sygnału cyfrowego wymaga więc bądź wprowadzenia szerokopasmowego

systemu transmisyjnego, bądź redukcji strumienia informacji, czyli redukcji szybkości bitowej.

Kompresja obrazu w systemie MPEG (ang. Motion Pictures Expert Group)

W telewizji wysokiej rozdzielczości HDTV (ang. High Definition TV) oraz w cyfrowym

systemie telewizji DVB (ang Digital Video Broadcasting) stosuje się przetwarzanie sygnału
wizyjnego według standardu MPEG-2. Został on opublikowany w 1994 roku i określa sposób
kodowania sygnału wizyjnego zarówno w telewizji standardowej, jak i wysokiej rozdzielczości.

Sygnał wizji jest traktowany jako ciąg następujących po sobie obrazów. Każdy obraz

stanowi dwuwymiarowy zbiór elementów (pikseli). Każdy element kolorowy obrazu jest
reprezentowany przez 3 składowe sygnału: luminancję Y oraz dwie składowe chrominancji C

i C

. Sygnał wizyjny wykazuje znaczną nadmiarowość, tzn. można zmniejszyć ilość zawartych

w nim danych, czyli poddać ten sygnał kompresji.

Kompresja sygnału wizyjnego jest możliwa dzięki:

−

korelacji przestrzennej w sygnale wizyjnym, czyli zależnościom pomiędzy poszczególnymi
fragmentami każdego z obrazów, opartej na dyskretnej transformacie kosinusowej DCT
(ang. Discrete Cosine Transform),

−

korelacji  czasowej  (kompensacji  ruchu),  wykorzystującej  fakt,  że  kolejne  obrazy
w sekwencji  zazwyczaj  niewiele  różnią  się  pomiędzy  sobą,  najczęściej  występuje  tylko
przesunięcie  pewnych  fragmentów  obrazu;  następny  obraz  może  być  więc  wyznaczony
z poprzedniego  przez  podanie,  które  fragmenty  obrazu  i  w  jakim  kierunku  uległy
przesunięciu,

−

właściwościom oka ludzkiego, które nie jest idealnym przetwornikiem analizującym i nie
jest
w stanie dostrzec wszystkich detali w przekazywanym obrazie,

−

zależnościom statystycznym wykorzystującym fakt, że w transmitowanym sygnale pewne
wartości występują częściej, a inne rzadziej; pozwala to na zmniejszenie przepływności
bitowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.19. Przykładowa struktura ramek w standardzie MPEG-2 [20, str. 65]

Obrazy składające się na przesyłany program telewizyjny są w standardzie MPEG-2

zorganizowane w grupy. Każda grupa może składać się z dowolnej liczby trzech typów obrazów
różniących się zastosowaną metodą kompresji (rys. 19):

−

Obrazów  typu  I  (ang.  Intra  Frame  –  wewnętrzny  obraz),  kompresowanych  z
wykorzystaniem  kodowania  wewnątrzobrazowego  (korelacji  przestrzennej),  a  więc  tak,
jakby  to  był  pojedynczy  obraz.  Obraz  typu  I  musi  pojawić  się  na  początku  każdej  grupy
obrazów. Stopień kompresji tych obrazów jest niewielki.

−

Obrazów typu P (ang. Predicted Frame – prognozowany obraz), kompresowanych
z wykorzystaniem korelacji czasowej, czyli kompensacji ruchu. Obraz typu P jest tworzony
na podstawie informacji (wektorów ruchu) o przemieszczeniu bloków wcześniej
transmitowanego o

−

brazu, stanowiącego dla niego odniesienie. Obrazami odniesienia mogą być obrazy typu I
lub P. Uzyskuje się znaczny stopień kompresji.

−

Obrazów  typu  B  (ang.  Bidirectional  Frame  –  dwukierunkowy  obraz),  kompresowanych
z wykorzystaniem korelacji czasowej w stosunku do dwóch: wcześniejszego i późniejszego
(prognozowania  dwukierunkowego  z  kompensacją  ruchu).  Obraz  typu  B  jest  tworzony  na
podstawie  dwóch  zestawów  wektorów  ruchu  opisujących  przemieszczenie  bloków  obrazu
w  stosunku  do  dwóch  obrazów  stanowiących  dla  niego  odniesienie.  Obrazami  odniesienia
dla obrazów typu B mogą być obrazy typu I lub P, obraz typu B nie może być odniesieniem
dla  żadnego  innego  obrazu.  Stopień  kompresji  jest  w  tym  przypadku  największy,  ale  przy
ich  przesyłaniu  jest  konieczna  zamiana  kolejności  transmitowania  obrazów  –  najpierw
muszą być przesłane dwa obrazy stanowiące odniesienie dla obrazu typu B. odbiornik musi
więc dysponować odpowiednio dużą pamięcią mogącą przechować obrazy odniesienia.

Na rys. 20 przedstawiono schemat bloków funkcjonalnych kodera MPEG-2. Dla

uproszczenia rysunek obejmuje tylko tor luminancji. Do wejścia kodera zostaje doprowadzony
cyfrowy sygnał komponentowy, składający się z sygnału luminancji Y oraz sygnałów
różnicowych koloru: C

=R-Y i C

=B-Y.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.20. Zasada działania kodera MPEG-2 [25, str. 17]

Ze względu na stosowanie obrazów B, przed przystąpieniem do kodowania konieczna jest

zmiana naturalnej kolejności występowania obrazów w sekwencji po to, aby nie tylko obraz
wcześniejszy, ale i późniejszy wyprzedzał obraz, który ma być zakodowany z dwukierunkowym
prognozowaniem. Dokonuje się tego na wejściu kodera.

Koder określa typ kodowania każdego z kolejnych obrazów. Następnie wyznacza się

wektory  ruchu  dla  wszystkich  makrobloków  (o  wymiarach  16x16  pikseli),  na  które  został
podzielony  obraz.  Wektory  ruchu  są  wyznaczane  w  torze  luminancji.  Nie  wyznacza  się
wektorów  ruchu  dla  makrobloków  obrazu  I,  dla obrazów P  jest wyznaczony  jest  jeden  wektor,
a dla obrazów B – dwa wektory.

Makrobloki każdego obrazu są kodowane kolejno z lewej do prawej i z góry na dół. Jest to

podstawowa jednostka kodowania, która jest dzielona na cztery bloki o strukturze 8x8 pikseli
a następnie poddawana dyskretnej transformacji kosinusoidalnej DCT.

Kolejnym krokiem jest prognozowanie międzyobrazowe z kompensacją ruchu, w którym do

wyliczenia prognozy aktualnie nadawanego obrazu trzeba mieć obraz odniesienia, a więc wpisać
go  uprzednio  do  pamięci.  Do  obliczenia  prognozy  w  koderze  używa  się  zdekodowanego
sygnału,  co  wymaga  wbudowania  w  koder  lokalnego  dekodera  składającego  się
z  dekwantyzatora  IQ  i  inwertera  DCT  –  IDCT.  Konieczność  zastosowania  lokalnego  dekodera
wynika  z  faktu,  że  obraz  dekodowany  różni  się  od  obrazu  doprowadzanego  do  kodera  ze
względu na redukcję szybkości bitowej.

Proces prognozowania międzyobrazowego z kompensacją ruchu jest w koderze rozdzielony.

Obliczanie  prognozy  musi  się  odbywać  w  gałęzi  sprzężenia  zwrotnego.  Utworzona  w  układzie
„Pamięć  obrazu/Prognozowanie”  prognoza  aktualnie  nadawanego  obrazu  jest  liniową
kombinacją  poprzednio  zdekodowanych  wartości  próbek  obrazu.  Prognoza  ta  jest  następnie
odejmowana  od  aktualnie  nadawanego  obrazu,  tworząc  w  ten  sposób  sygnał  różnicowy,  tzw.
błąd prognozy. Obraz typu I oraz obraz błędu prognozowania są poddawane transformacji DCT,
kwantowaniu i kodowaniu entropowemu, a więc kodowaniu ciągu symboli ze zmienną długością
słowa.

W multiplekserze do sygnałów wizji dodaje się sygnały wektorów ruchu oraz trybu

kodowania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

1.  Z jakich sygnałów składa się całkowity sygnał wizyjny?
2.  Z jakich sygnałów składa się Component video?
3.  Z jakich sygnałów składa się Composite video?
4.  Z jakich sygnałów składa się S-Video?
5.  Omów kodowanie sygnałów koloru w systemie NTSC.
6.  Przedstaw kodowanie sygnałów koloru w systemie SECAM.
7.  Scharakteryzuj kodowanie sygnałów koloru w systemie PAL.
8.  Jaka jest zasadnicza wada systemu NTSC?
9.  Na czym polega kompresja obrazu w systemie MPEG?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Obserwacja oscyloskopowa sygnałów w systemie PAL.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5)  zaobserwować  na  ekranie  oscyloskopu  kształt  sygnału  wizyjnego  dla  danego  obrazu

telewizyjnego.

Schemat pomiarowy do obserwacji obrazu telewizyjnego linia po linii w systemie PAL i NTSC

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator sygnałowy PAL,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

odbiornik telewizyjny ze złączem AV,

−

instrukcje obsługi urządzeń,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Obserwacja oscyloskopowa sygnałów w systemie NTSC.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5)  zaobserwować  na  ekranie  oscyloskopu  kształt  sygnału  wizyjnego  dla  danego  obrazu

telewizyjnego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator sygnałowy NTSC,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

odbiornik telewizyjny ze złączem AV,

−

instrukcje obsługi urządzeń,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 3

Obserwacja sygnałów różnicowych R-Y, B-Y na wyjściu dekodera chrominancji

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem poniżej,
5)  wybrać sygnał pasów kolorowych w generatorze obrazów,
6)  zaobserwować  na oscyloskopie kształt sygnałów  różnicowych R-Y, B-Y dla danego obrazu

telewizyjnego na wyjściu dekodera chrominancji OTVC.

Schemat pomiarowy do obserwacji sygnałów różnicowych koloru w OTVC

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator sygnałowy PAL – sygnał pasów kolorowych,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

odbiornik telewizyjny ze złączem AV,

−

instrukcje obsługi urządzeń,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

omówić strukturę całkowitego sygnału wizyjnego?

Zidentyfikować sygnał component video?

Zidentyfikować sygnał composite video?

Zidentyfikować sygnał S-Video?

omówić sposób kodowania sygnału w systemie NTSC?

omówić sposób kodowania sygnału w systemie SECAM?

omówić sposób kodowania sygnału w systemie PAL?

omówić sposób kompresji obrazu w systemie MPEG?

rozpoznać treść wizyjną prostego obrazu na podstawie
przebiegu elektrycznego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Systemy funkcjonalne (nadajniki, odbiorniki, wzmacniacze)

Podstawy konstrukcji urządzeń odbiorczych

4.3.1. Materiał nauczania

Nadajniki telewizyjne

Transmisja obrazu i dźwięku towarzyszącego drogą radiową jest realizowana w torze

transmisyjnym nadawczo – odbiorczym przedstawionym na rys. 21.

Rys.21. Tor transmisyjny nadawczo odbiorczy TVC [1, str. 9]

Zasadę działania telewizyjnego urządzenia nadawczego ilustruje rys. 22. Nadajnik

telewizyjny  składa  się  z  trzech  torów:  wizyjnego  w.cz.,  modulacji  i  nadawczego  fonii.
W  wizyjnym  torze  w.cz.  następuje  kolejno:  wytworzenie  częstotliwości  nośnej  (generator
kwarcowy i powielacz częstotliwości), modulacja tej częstotliwości sygnałem wizji (wzmacniacz
w.cz.) oraz wytłumienie części jednej wstęgi bocznej powstającej w procesie modulacji (funkcję
tę  w  rozwiązaniu  z  dwoma  oddzielnymi  nadajnikami  spełnia  filterplexer).  Tor  modulacji
zapewnia uzyskanie takiego kształtu obwiedni modulacji, aby była ona odwzorowaniem kształtu
wejściowego  sygnału  wizji  z  ośrodka  nadawczego.  Tor  nadawczy  fonii  to  praktycznie
konwencjonalny  nadajnik radiofonii  ultrakrótkofalowej, pracujący  wraz z  nadajnikiem wizji  na
jedną  szerokopasmową  antenę  nadawczą.  W  celu  uniknięcia  wzajemnego  oddziaływania
nadajników na siebie łączy się je ze wspólną anteną za pomocą filterplexera, łączącego w sobie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

funkcje diplexera (łączącego sygnał z dwóch nadajników do jednej anteny) i filtru wstęgi
bocznej.

Rys.22. Schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia nadawczego [1, str. 133]

Wszystkie nadajniki telewizyjne są zbudowane w zasadzie ze stopni wstępnych, w których

drgania w.cz. są modulowane (zgodnie ze standardem) sygnałami wizji i fonii, oraz stopni
wzmacniających, które zwiększają moc z ok. 1 ÷ 3W, do pożądanej mocy wyjściowej, np. 1, 10
lub 100 kW. W celu uniknięcia zakłóceń obrazu przez nośną fonii, jej częstotliwość (również
przy transmisji dwukanałowej) jest synchronizowana z częstotliwością nośną wizji.

W stopniach wstępnych wytwarza się również częstotliwości nośne wizji i fonii oraz

przeprowadza się modulację tych nośnych. Ponieważ rodzaj i liczba stopni wzmacniacza może
być różna w zależności od pożądanej mocy wejściowej, przeto również właściwości układów
korekcyjnych można zmieniać w szerokim zakresie.

Na wejście nadajnika przychodzą dwa sygnały: wizyjny i foniczny. Te sygnały mogą być

(jak to było przyjęte na początku rozwoju telewizji) oddzielnie wzmacniane i dopiero na wyjściu
nadajnika sumowane w filterplexerze, jak przedstawia to rys. 23. Mogą też być oddzielnie
kształtowane (w stopniach wstępnych), lecz wspólnie wzmacniane i wtedy nie zachodzi potrzeba
stosowania filterplexera, jak to pokazano na rys. 24.

Rys.23. Schemat funkcjonalny nadajnika z oddzielnymi wzmacniaczami sygnałów wizji i fonii [1, str. 134]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.24. Schemat funkcjonalny nadajnika ze wspólnym wzmacniaczem sygnałów wizji i fonii [1, str. 134]

Odpowiednio do tego są stosowane dwa rodzaje stopni wstępnych, które jednak najczęściej

są budowane z jednakowych bloków. Przy wspólnym wzmocnieniu oszczędza się wprawdzie na
stopniach  wzmacniających,  jednak  prowadzi  to  do  zwiększenia  produktów  intermodulacji,  a  to
z kolei zmusza do umieszczenia na wyjściu nadajnika dodatkowego układu korekcyjnego. Z tego
względu  wspólne  wzmacnianie  jest  stosowane  tylko  dla  mocy  5  ÷  10kW.  Wzmacniacze  do
1000W  w  pasmach  UHF  i  1kW  w  ramach  VHF  są  budowane  w  technice  tranzystorowej.  Dla
mocy  większych,  tzn.  do  10kW,  ze  względów  ekonomicznych  stosuje  się  wzmacniacze
tetrodowe. Natomiast powyżej 20kW możliwe jest tylko stosowanie klistronów.

Transmisja cyfrowego sygnału wizyjnego DVB (ang. Digital Video Broadcasting)

W roku 1993 powstała grupa złożona z przedstawicieli stacji telewizyjnych, producentów

sprzętu  elektronicznego  i  organizacji  standaryzacyjnych  –  Digital  Video  Broadcasting  (DVB).
Jej  celem  stało  się  opracowanie  cyfrowych  standardów  telewizyjnych,  które  umożliwiłyby
cyfrową  transmisję  programów  telewizyjnych  w  sieciach  naziemnych  (DVB-T),  satelitarnych
(DVB-S)  i  kablowych  (DVB-C).  Standardy  te  miały  być  możliwie  najbardziej  zbliżone  do
siebie, aby zmniejszyć koszty ich opracowywania i ułatwić wymianę programów.

Przyjęto, że we wszystkich opracowywanych przez DVB standardach wykorzystywana jest

metoda kompresji wizji i fonii określona w standardzie MPEG-2. Do transmisji wykorzystywany
jest  strumień  transportowy  MPEG-2,  w  którym  blok  informacji  o  przekazywanych programach
(PSI  –  ang.  Program  Specific  Information)  uzupełniono  dodatkowym  blokiem  informacyjnym
(SI  –  ang.  Service  Information).  Blok  SI  umożliwia  m.in.  opracowanie  jednolitego  systemu
szyfrowania nadawanych programów telewizyjnych. We wszystkich standardach stosowane jest
zabezpieczenie  kodem  Reeda-Solomona  w  pierwszym  (zewnętrznym)  stopniu  zabezpieczenia
przed  błędami  transmisji.  Poszczególne  standardy  (rys.  25)  różnią  się  natomiast  metodą
modulacji  i  drugim  (wewnętrznym)  stopniem  zabezpieczenia  przed  błędami  transmisji.
W standardzie satelitarnym DVB-S stosowana jest modulacja QPSK, w kablowym DVB-C 16-,
32-  lub  64-stanowa  modulacja  QAM,  a  w  naziemnym  DVB-T  modulacja  OFDM  z  1704  (2K)
lub 6816 (8k) nośnymi. W standardach DVB-S i DVB-T dodatkowo stosowane jest przeplatanie
bitów i zabezpieczenie kodem splotowym przed błędami transmisji.

Rys.25a. Schemat blokowy emisji w standardzie DVB kablowym – DVB-C [28, str. 10]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.25b. Schemat blokowy emisji w standardzie DVB naziemnym – DVB-T [28, str. 10]

Odbiornik telewizyjny

Na rys. 26 przedstawiono podstawowy schemat funkcjonalny odbiornika telewizji

kolorowej.

Rys.26. Schemat funkcjonalny odbiornika telewizji kolorowej [1, str. 161]

Sygnał zaindukowany w antenie odbiorczej zostaje doprowadzony do tunera w.cz., którym

jest  zintegrowana  głowica  wyposażona  w  zwrotnicę  oraz  rozdzielone  stopnie  przemiany
częstotliwości w zakresie VHF/UHF. Przełączanie tych pasm, a tym samym zaprogramowanych
stacji,  odbywa  się  w  układzie  programatora.  W tunerze  jest  realizowana  również  automatyczna
regulacja wzmocnienia (ARW) oraz automatyczna regulacja częstotliwości (ARCz) heterodyny,
które  zapewniają  nie  tylko  stabilność  amplitudy  sygnału  i  stabilność  pośrednich  częstotliwości
wizji  i  fonii,  lecz  również  separację  zbędnych  produktów  przemiany  częstotliwości  i  innych
sygnałów  zakłócających.  Ekranowanie  tunera  zapewnia  skuteczną  izolację  jego  układów  od
wszelkich wpływów zewnętrznych, jak również od szkodliwego promieniowania heterodyny.

Tor częstotliwości pośredniej musi spełniać szereg wymagań, aby zapewnić właściwe

ukształtowanie  charakterystyki  przenoszenia  oraz  wzmocnienia,  a  przy  tym  jest  objęty
dodatkową  wewnętrzną  pętlą  ARW  z  detektora  wizji,  od  strony  wejścia  zaś  jest  wyposażony
w skomplikowany filtr z akustyczną falą powierzchniową SAW (ang. Surface Acoustic Wave).
Sygnał  wizyjny  po  detekcji  zostaje  poddany  procesom  selekcji  i  separacji  w  bloku  odchylania
w  celu  uzyskania  impulsów  synchronizacji  linii  i  ramki,  zapewnienia  właściwej  synchronizacji
układów  generacyjnych  oraz  korekcji  fazy  i  liniowości  przebiegów  odchylania  pionowego
i  poziomego.  Sygnały  odchylania  po  wzmocnieniu  w  stopniach  końcowych  oraz  dokonanej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

korekcji zniekształceń i geometrii zostają podane do cewek odchylania pionowego L

i poziomego L

w celu ostatecznej realizacji syntezy obrazu.

W bloku sygnałowym zostaje wydzielona również częstotliwość różnicowa fonii, która po

wzmocnieniu w selektywnym wzmacniaczu częstotliwości różnicowej i demodulacji FM zostaje
doprowadzona  do  postaci  użytkowego  sygnału  m.cz.,  który  po  wzmocnieniu  steruje  pracą
przetwornika  elektroakustycznego.  Również  w  bloku  sygnałowym  po  demodulacji  jest
dokonywane  dekodowanie  sygnałów  chrominancji  C  (w  istocie  jest  to  proces  odtwarzania
sygnałów  różnicowych  R-Y  i  B-Y),  a  układ  dekodera chrominancji  wraz  z  torem  luminancji  Y
i matrycą tworzą kompletny dekoder koloru, odtwarzający finalnie sygnały RGB. Sygnały te po
wzmocnieniu w stopniach końcowych (wzmacniaczach wizyjnych) sterują katodami kineskopu,
natomiast  poprzez  zmianę  amplitudy  i  zawartości  składowej  stałej  oraz  wzajemnych  relacji
między sygnałami RGB uzyskuje się możliwość regulacji jaskrawości, nasycenia i kontrastu.

Zasilacz sieciowy to najczęściej asynchroniczna przetwornica impulsowa zasilana z sieci

przemysłowej,  zapewniająca  galwaniczną  separację  pozostałych  układów  odbiornika  od  sieci,
a  umieszczona  w  tym  bloku  pętla  rozmagnesowująca  kineskop  wspomaga  uzyskiwanie
właściwej czystości kolorów oraz zbieżności. Zasilany z przetwornicy układ zasilania kineskopu
stanowi  synchroniczną  przetwornicę  napięcia,  pracującą  w  torze odchylania  poziomego.  Układ
ten  wytwarza  m.in.  napięcie  żarzenia  kineskopu,  napięcia  korekcyjne  zniekształceń
poduszkowatych, wreszcie napięcia siatek kineskopu, ostrości i napięcie anody kineskopu.

W nowoczesnych rozwiązaniach urządzeń odbiorczych przystosowanych do cyfrowych

technik przekazu są stosowane układy mikroprocesorowe, które wykonują lub nadzorują
podstawowe procesy sterowania, regulacji i przestrajania, łącznie z przystosowaniem do wyboru
określonego typu emisji. Tak więc w przedstawionym na rys. 27 schemacie odbiornika, główne
funkcje realizuje mikroprocesor (

P), który komunikuje się z określonymi modułami za

pośrednictwem dwuprzewodowej zwrotnej szyny danych, zwaną magistralą I

C (ang. Inter-

Integrated Circuit), a z pozostałymi modułami za pośrednictwem dyskretnych lub analogowych
poziomów napięć stałych. Komunikacja użytkownika z odbiornikiem TVC jest realizowana za
pomocą pilota (układu zdalnego sterowania), odseparowanego galwanicznie od odbiornika.

Współpraca odbiornika z urządzeniami zewnętrznymi (kamera, video, tuner TV sat) odbywa

się przy wykorzystaniu modułu AV i za pośrednictwem zunifikowanego złącza SCART (Euro
Connector).

Charakteryzując najogólniej sposób realizacji podstawowych funkcji przetwarzania

sygnałów,  należy  stwierdzić,  że  sygnał w.cz.  z anteny  zostaje doprowadzony  do  zintegrowanej
głowicy  i  po  przemianie  zostaje  podany  do  filtru  z  akustyczną  falą  powierzchniową,  który
kształtuje charakterystykę toru p.cz. oraz charakterystykę quasi-równoległego toru fonii. Sygnał
p.cz.  wizji  po  wzmocnieniu  i  zdemodulowaniu  (układ  scalony  serii  TDA)  zostaje  poprzez
scalony  przełącznik  sygnału  wizyjnego  (umożliwiającego  uzyskanie  trybu  pracy  AV)
skierowany równocześnie  do  multisystemowego  dekodera kolorów oraz  do toru  luminancji,  po
przejściu  których  odtworzone  sygnały różnicowe  oraz sygnał  luminancji  zostają doprowadzone
do procesora wizyjnego – zawierającego najczęściej matrycę, układ stabilizacji prądu kineskopu
oraz układy umożliwiające elektroniczną regulację podstawowych parametrów obrazu. Sygnały
wyjściowe  RGB  po  wzmocnieniu  modulują  gęstość  prądu  wiązek  elektronów  emitowanych
przez katody kineskopu.

Sygnał wyjściowy z przełącznika sygnału wizyjnego zostaje podany również do procesora

wizyjnego  teletekstu,  tworzącego  wraz  z  zasadniczym  procesorem  teletekstu,  generatorem
znaków oraz pamięcią DRAM – dekoder teletekstu. W układzie procesora wizyjnego teletekstu
zostaje  również  wyodrębniony  sygnał  synchronizacji,  który  zostaje  doprowadzony  do  układu
scalonego –  zawierającego selektor-separator impulsów synchronizacji, generatory  linii  i ramki
oraz  generator  impulsów  sandcastle  (wielopoziomowy  impuls  przełączający).  Uformowane

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i wzmocnione w stopniach końcowych odchylania linii (układ tranzystorowy) i ramki (układ
scalony) przebiegi odchylające wytwarzają za pomocą cewek odchylających odpowiednie pola
magnetyczne, odchylające wiązki elektronów w kineskopie.

W quasi-równoległym torze fonii sygnał z wyjścia filtru z akustyczną falą powierzchniową

zostaje doprowadzony do układu scalonego, w którym są dokonywane wzmacnianie
i demodulacja, a w następnych układach scalonych – dekodowanie sygnału stereofonicznego
oraz wzmocnienie napięciowe i mocy sygnałów akustycznych lewego i prawego kanału.

Odbiornik jest zasilany z nowoczesnej antyzwarciowej przetwornicy impulsowej, a napięcia

zasilające kineskop są wytwarzane w stopniu końcowym odchylania poziomego.

Rys.27. Schemat funkcjonalny nowoczesnego odbiornika TVC [1, str. 163]

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

1.  Z jakich torów składa się nadajnik telewizyjny?
2.  Do czego służy filterplexer?
3.  Do czego służy diplexer?
4.  Wymień najważniejsze elementy (bloki) wchodzące w skład odbiornika telewizyjnego.
5.  Wyjaśnij  zasadę  działania  odbiornika  telewizyjnego  na  podstawie  jego  schematu

funkcjonalnego.

6. Na podstawie schematu przedstawiającego tor transmisyjny nadawczo odbiorczy TVC

wyjaśnij na czym polega transmisja obrazu i dźwięku towarzyszącego drogą radiową?

7. Co to jest DVB?
8. Jaką

magistralą

mikrokontroler

komunikuje

się

układami

wykonawczymi

w nowoczesnym odbiorniku telewizji kolorowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Narysuj schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia nadawczego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3)  narysować schemat funkcjonalny urządzenia nadawczego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka w kratkę formatu A4,

−

ołówek,

−

linijka,

−

gumka do ścierania.

Ćwiczenie 2

Dokonaj zestrojenia odbiornika telewizyjnego do odbioru programu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć odbiornik telewizyjny ze źródłem sygnału (antena lub telewizja kablowa),
5)  dokonać zestrojenia odbiornika telewizyjnego w sposób automatyczny oraz ręczny,
6)  sprawdzić poprawność zestrojenia (odbiór programów telewizyjnych).

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

odbiornik telewizyjny,

−

antena telewizyjna lub źródło sygnału telewizji kablowej,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

rozróżnić poszczególne tory sygnałowe w nadajniku
telewizyjnym?

wyjaśnić do czego służy diplexer?

wyjaśnić, na czym polega transmisja obrazu i dźwięku drogą
radiową?

omówić schemat funkcjonalny telewizyjnego urządzenia
nadawczego?

scharakteryzować system telewizji cyfrowej DVB?

określić różnice między standardami DVB-C, DVB-T
i DVB-S?

określić

funkcje

poszczególnych

bloków

odbiornika

telewizyjnego?

dokonać zestrojenia odbiornika telewizyjnego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i w zależności od tego, czy program jest przeznaczony do wejścia na antenę „na żywo”
(bezpośrednio) czy do rejestracji, są przyjmowane odmienne metody realizacji, a mianowicie:

−

program transmitowany „na żywo” wymaga zaangażowania niezbędnych zespołów
technicznych (np. studyjnego, aparatury centralnej, emisyjnego itp.),

−

program rejestrowany przez zespół rejestracji magnetycznej wymaga zastosowania
magnetowidów produkcyjnych, jak również aparatury do elektronicznego montażu.
Zespół studyjny realizuje techniczną przemianę jednostki programowej rozgrywającej się na

terenie studia (widowisko muzyczne, publicystyczne, teatralne itp.) w jeden zespolony sygnał
wizyjny przeznaczony do emisji lub rejestracji.

Rys.29. Schemat funkcjonalny urządzeń studyjnych [1, str. 82]

Zespół emisyjny (rys. 29) to niezbędne urządzenia obsługiwane przez kadrę techniczną,

realizującą  faktycznie  tzw.  dystrybucję  programową,  co  oznacza,  że  przy  pulpicie  mikserskim
realizatorów  wizji  i  fonii  zapada  ostateczna  decyzja  o  tym,  który  sygnał  (z  jakiego  źródła)
zostaje  skierowany  do  emisji.  Wzmacniacz  liniowy  zapewnia  właściwą  postać  i  amplitudę
sygnału  zespolonego  wg  norm  standardu,  a  wzmacniacz  rozdzielczy  wizji  dokonuje  procesu
zwielokrotnienia  wyjść  całkowitego  sygnału  wizyjnego  m.in.  do  urządzenia  nadawczego,  linii
radiowych, rejestracji magnetycznej itp. Przy zespole emisyjnym znajduje się:

−

studio spikerskie, w ramach którego jest realizowana prezentacja programu,

−

studio satelitarne, wykorzystywane m.in. podczas retransmisji satelitarnej „na żywo”

−

kabiny komentatorów, z których nadaje się komentarze do programów TV przekazywanych
do międzynarodowej sieci wymiany; są to pomieszczenia bez kamer, a podstawowym ich
wyposażeniem są monitory, mikrofony i urządzenia odsłuchowe.
Zespół centralnej aparatury wyposażony jest m.in. w krosownicę, wzmacniacze rozdzielcze

impulsów,  generatory  synchronizujące,  teletekst,  generator  napisów.  Przychodzące  z  różnych
źródeł sygnały trafiają najpierw do wzmacniacza (symchronizera), który pełni rolę wzmacniacza
liniowego  i  ma  za  zadanie  ustalenie  ostatecznych  parametrów  sygnału.  Po  przejściu  przez
wzmacniacz  sygnał  trafia  do  krosownicy,  która  służy  do  komutacji  (łączenia)  sygnałów
wizyjnych i fonicznych. Sygnał z centralnej aparatury jest kierowany do zespołu emisyjnego.

Zespół rejestracji magnetycznej ma za zadanie rejestrację i odtwarzanie sygnałów

przychodzących  z  różnych  źródeł  informacji  tj.  z  zespołów  studyjnych,  wozu  transmisyjnego,
telekina,  studia  satelitarnego  itp.  Rejestrowane  programy  wymagają  stosowania  tzw.
magnetowidów  produkcyjnych,  które  są  wyposażone  w  aparaturę  do  montażu  elektronicznego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zespole grafiki komputerowej, zlokalizowanym i współpracującym z dyskowym

systemem  montażowym  on-line  są  tworzone  grafiki  i  animacje  komputerowe  do  programów
realizowanych  lub  montowanych  w  studiach.  Produkt  finalny  może  być  rejestrowany
bezpośrednio  na  miejscu  lub  przesyłany  za  pośrednictwem  centralnej  aparatury  do  dowolnego
zespołu technicznego ośrodka.

W zespole udźwiękowienia są realizowane wszystkie formy postprodukcji dźwiękowej,

a wśród nich materiały obcojęzyczne, dubbing filmowy itp.

Ważną rolę pełni archiwum nagrań, w którym są przechowywane wszelkie zbiory

programowe na nośnikach formatu cyfrowego. Bazy danych zawierające informacje o zbiorach
programowych są dostępne w samym archiwum, jak i poprzez sieć komputerową we wszystkich
pomieszczeniach redakcyjnych i programowych.

Telewizyjny wóz transmisyjny stanowi niezależny zespół aparatury wizyjnej, fonicznej

i zasilającej, umożliwiający przeprowadzenie bezpośredniej transmisji przy wykorzystaniu łączy
satelitarnych.

Studio telewizyjne

Studio telewizyjne to pomieszczenie przeznaczone do realizacji programów telewizyjnych.

Pomieszczenia studyjne zazwyczaj są złożone z dwóch części umieszczonych jedna pod drugą
(rys. 31).

Dolna część zawiera kamerownię, garderoby, ciąg komunikacyjny i ciąg dekoracyjny, a jej

wielkość wynika ze specjalizacji programowej. Wielkość części roboczej studia wynika ze
specjalizacji programowej. Studia przeznaczone do realizacji bardzo rozbudowanych programów
widowiskowych mają powierzchnię 600–1000m

. Małe studia przeznaczone do nadawania

programów informacyjnych, publicystycznych lub oświatowych mają powierzchnię 60–200m

Ze względu na wymagania stawiane programom telewizyjnym liczba kamer w studio wynosi na
ogół od 2 do 7.

W górnej części studia znajdują się pokoje reżyserów fonii, wizji i oświetlenia oraz

pomieszczenie aparatury studyjnej. Pierwsze trzy pokoje oddzielone są między sobą szybami, co
umożliwia bezpośrednią obserwację, niezależnie od podglądu na monitorach, realizowanego
programu przez wszystkich głównych realizatorów.

Rys.31. Studio telewizyjne: a) część górna, b) część dolna [5, str. 71]

Podstawowym źródłem sygnału wizji w studiu jest kamera. Wytworzony w niej sygnał

wizyjny (RGB) podlega w dalszej części toru kamerowego (rys. 32) procesowi kodowania,
regulacji poziomów i korekcji oraz uzupełnieniu sygnałami synchronizującymi i wygaszania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

(czynności  te  są  sterowane  przez  technika  poziomu  zasiadającego  przy  stole  kontrolnym,
stanowiący  element  końcowy  toru  kamerowego).  Następnie  zostaje  podany  do  studyjnego
miksera  wizji  (obsługiwanego  przez  realizatora  wizji),  a  później  do  studyjnego  wzmacniacza
liniowego,  zapewniającego  właściwą  postać,  poziom  i  kształt  sygnału  wyjściowego  danego
zespołu  studyjnego.  Mikser  wizji  umożliwia  ewentualne  mieszanie  sygnałów  z  kilku  kamer,
a  także  z  innych  źródeł  sygnału  wizji  (np.  rejestracji  magnetycznej,  linii  radiowej,  wozu
transmisyjnego  itp.)  w  celu  uzyskania  określonych  efektów  artystycznych.  Proces  miksowania
sygnałów wizji w zespole studyjnym, zależnie od przyjętego systemu telewizji kolorowej, może
być  dokonywany  również  wcześniej,  tj.  bezpośrednio  po  ustaleniu  poziomów  sygnałów  RGB
w  stole  kontrolnym.  Wówczas  wzmacniacz  liniowy  stanowi  ostatni  element  toru  kamerowego
i  dopiero  w  nim  następuje  uformowanie  ostatecznej  postaci  całkowitego  sygnału  wizyjnego
zgodnie z przyjętym standardem telewizyjnym.

Rys.32. Schemat toru kamerowego [5, str. 72]

Sygnał dźwięku towarzyszącego obrazowi jest przetwarzany na sygnał foniczny

w mikrofonach rozmieszczonych w studio  i przesyłany  niezależnym torem. Obsługę t regulację
tego  sygnału  prowadzi  realizator  dźwięku,  zasiadający  przy  pulpicie  miksera  fonicznego.
Sygnały  wyjściowe  wizji  i  fonii  z  zespołu  studyjnego  (pokój  aparatury  studyjnej)  są
doprowadzane  do  zespołu  emisyjnego  (pokój  aparatury  emisyjnej)  oddzielnie.  W  zespole
emisyjnym  za  pomocą  aparatury  centralnej  jest  dokonywana  ostateczna  realizacja  emisji
sygnałów wizji i fonii, polegająca na miksowaniu i komutacji sygnałów całego ośrodka.

Niezwykle ważną rolę pełni oświetlenie studia, które jest w pełni zautomatyzowane,

natomiast obsługą zajmuje się realizator światła, ulokowany najczęściej wraz z pulpitem
sterującym i monitorami kontrolnymi w odrębnym pokoju światła.

Urządzenia telewizji programowej

Urządzenia telewizji programowej są obsługiwane przez specjalistyczny personel

techniczny  i  wykorzystywane  przez  wiele  różnych  zespołów  opracowujących  i  realizujących
program  telewizyjny.  W  celu  realizacji  programu  telewizyjnego  muszą  być  zapewnione
połączenia urządzeń telewizji programowej ze źródłami sygnału wizji i fonii oraz synchronizacja
ich  pracy  zarówno  w  obrębie  danego  ośrodka  jak  i  poza  jego  terenem.  Współpracę  pomiędzy
poszczególnymi  zespołami  w  sposób  ciągły  zapewniają  urządzenia  aparatury  studyjnej  oraz
centralnej.  Połączenia  foniczne  wewnętrzne,  tzw.  intercomowe,  są  realizowane  również  za
pośrednictwem aparatury centralnej.

Rezultat finalny procesu realizacji w postaci całkowitego, zespolonego sygnału wizji jest

przekazywany do urządzenia nadawczego w celu wyemitowania na użytek powszechnego
odbiorcy programu telewizyjnego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.33. Ogólny plan studia telewizyjnego [1, str. 91]

Z przedstawionego na rys. 33 ogólnego planu zespołu studyjnego oraz jego części wizyjnej

(rys.  34)  wynika,  że  realizator  programu  ma  możliwość  korzystania  z  wielu  źródeł  sygnału
telewizyjnego,  a  ich  wybór  zapewnia  mikser  wizyjny.  Do  wejścia  miksera  są  doprowadzane
sygnały  z  kamer,  magnetowidów,  telekina,  generatorów  znaków,  a  także  sygnały  zewnętrzne,
całość zaś podlega podglądowi (monitory)  i kontroli (regulacje poziomów) w celu zapewnienia
sygnałowi parametrów określonych w przyjętym do eksploatacji standardzie.

Na rys. 35 przedstawiono główne stanowisko sterowania dźwiękiem towarzyszącym

obrazowi, jego replika zaś stanowi wyposażenie zespołu emisyjnego, realizującego program
telewizyjny danej stacji.

Oprócz wymienionych urządzeń istnieje także wiele innych pomocniczych, które

umożliwiają rozsyłanie wytworzonych sygnałów wewnątrz ośrodka, synfazują ich pracę, łącznie
zaś  decydują  zarówno  o  treści  jak  i  standardzie  technicznym  realizowanego  programu.
Synfazowanie  pracy  urządzeń  wizyjnych  ośrodka  jest  procesem  niezwykle  istotnym  i  rolę  tę
spełniają  generatory  synchronizujące  (wyposażenie  centralnej  aparatury  produkcyjnej  –  CAP).
W szczególności do ważniejszych urządzeń pomocniczych zalicza się:

−

krosownice,

−

wzmacniacze rozdzielcze wizji,

−

wzmacniacze rozdzielcze impulsów,

−

wzmacniacze korekcyjne,

−

filtry ograniczające widmo sygnałów.
Realizacja produkcji telewizyjnej jest w sposób ciągły nadzorowana, a jej główne parametry

techniczne  są  systematycznie  korygowane.  Zapewnia  to  osobna  grupa  urządzeń  kontrolno-
pomiarowych  wizyjnych  i  fonicznych,  umożliwiających  racjonalną  ocenę  wpływu  wszelkich
wnoszonych  zniekształceń  na  techniczną  jakość  informacji  o  przekazywanym  obrazie
i  towarzyszącym  mu  dźwięku.  Tak  więc  w  pokoju  aparatury  są  zgrupowane  niemal  wszystkie
urządzenia  umożliwiające  właściwe  ukształtowanie sygnału  telewizyjnego oraz  jego techniczną
kontrolę.  Urządzenia  te  w  większości  studiów  lokuje  się  w  jednym  wspólnym  pomieszczeniu,
nierzadko łącznie z urządzeniami centralnej aparatury emisyjnej (CAE). Pokoje kontrolne wizji,
światła  i  dźwięku  są  wyposażone  w  monitory  kontrolne  (z  każdego  toru  kamerowego),
automatyczną  nastawnię  oświetleniową  z  cyfrową  pamięcią  oraz  urządzenia  elektroakustyczne,
magnetofony  cyfrowe,  odtwarzacze  CD,  minidyski,  cyfrowe  procesory  dźwiękowe,  łącznie
z konsoletą mikserską.

Pokoje aparatury są zwykle usytuowane przy studio, przy czym są one oddzielone od studia

oknami, aby umożliwić obsłudze wzajemne kontakty wzrokowe.

Ośrodki telewizyjne o dużej skali produkcji mają kilkadziesiąt zespołów zgrupowanych

w jednym kompleksie zabudowań, co umożliwia równoczesną pracę nad wieloma programami,
prowadzenie prób oraz nagrań lub bezpośrednią emisję programu „na antenę”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

1.  Scharakteryzuj pojęcia: ośrodek telewizyjny, zespół emisyjny, zespół studyjny.
2.  Omów budowę typowego studia telewizyjnego?
3.  Omów wyposażenie zespołu centralnej aparatury.
4.  Co to jest telewizyjny wóz transmisyjny?
5.  W jaki sposób przetwarzany jest sygnał wizji w studiu telewizyjnym?
6.  Wymień urządzenia służące do realizacji programu telewizyjnego.
7.  Do czego służą krosownice?
8.  Co to jest newsroom?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Narysuj schemat funkcjonalny sektora wizyjnego ośrodka telewizyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3)  narysować schemat funkcjonalny sektora wizyjnego ośrodka telewizyjnego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka w kratkę formatu A4,

−

ołówek,

−

linijka,

−

gumka do ścierania.

Ćwiczenie 2

Narysuj schemat funkcjonalny części wizyjnej zespołu studyjnego

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

4)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
5)  zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
6)  narysować schemat blokowy części wizyjnej zespołu studyjnego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka w kratkę formatu A4,

−

ołówek,

−

linijka,

−

gumka do ścierania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Montaż programu telewizyjnego – wycieczka przedmiotowa

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zwiedzić ośrodek telewizyjny,
2)  zapoznać się z zespołami ośrodka telewizyjnego,
3)  zapoznać się z aparaturą telewizji programowej,
4)  skonfigurować  studio  telewizyjne  dla  potrzeb  realizacji  programu  telewizyjnego  z  pomocą

pracowników ośrodka,

5) dokonać montażu programu telewizyjnego w studiu montażowym z pomocą pracowników

studia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

aparatura telewizji programowej dostępna w ośrodku telewizyjnym,

−

notatnik,

−

długopis.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

scharakteryzować ośrodek telewizyjny?

scharakteryzować

poszczególne

zespoły

ośrodka

telewizyjnego?

scharakteryzować studio telewizyjne?

omówić wyposażenie zespołu centralnej aparatury?

scharakteryzować urządzenia służące do realizacji programu
telewizyjnego?

omówić tor kamerowy?

omówić część wizyjną zespołu studyjnego?

omówić część foniczną zespołu studyjnego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Urządzenia wizyjne – vademecum

4.5.1. Materiał nauczania

Kamery wideo

Zadaniem kamery wizyjnej jest przetworzenie obrazu na sygnał elektryczny. Często

występuje  ona  w  formie  zintegrowanej  z  magnetowidem  i  monitorem  wizyjnym.  Wówczas
urządzenie  takie  nazywamy  wideokamerą.  Wśród  wideokamer  możemy  wyróżnić  rozwiązania
amatorskie,  przeznaczone  dla  szerokiego  grona  użytkowników  i  charakteryzujące  się  gorszymi
parametrami,  oraz  profesjonalne,  spełniające  podwyższone  wymagania  dotyczące  parametrów
związanych z jakością rejestracji obrazu.

Koncepcję układową typowej kamery amatorskiej przedstawiono w uproszczeniu na rys. 36.

Rys.36. Schemat funkcjonalny wideokamery amatorskiej [2, str. 145]

Przetwornik (sensor) CCD (ang. Charge Coupled Device) to układ zbudowany z wielu

elementów  światłoczułych,  z  których  każdy,  dzięki  zastosowaniu  filtrów  barwnych,  odczytuje
natężenie  światła  o  określonej  barwie  w  danym  punkcie  matrycy.  W  kamerach  amatorskich  są
stosowane sensory o przekątnych 1/3”, 1/2” lub 2/3” w postaci układu scalonego, w którym na
prostokątnym  podłożu  krzemowym  są  umieszczone  wierszami  i  kolumnami  piksele,  czyli
światłoczułe  elementy  pamięciowe).  Czułości  stosowanych  przetworników  CCD  umożliwiają
rejestrację  obrazów  w  najbardziej  trudnych  pod  względem  oświetlenia  warunkach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najważniejszym parametrem wideokamery jest minimalna wartość luminancji – natężenia
światła w luksach (lx). Jako przetworniki obrazu w kamerach stosuje się również sensory
CMOS.

ZOOM to typowy obiektyw zmiennoogniskowy. Sterowanie zmianami ogniskowej, ostrości

oraz przysłony jest realizowane z pomocą mikrosilników elektrycznych.

Auto Focus (AF) – automatyczny układ regulacji ostrości – układ realizowany w wersji

ultradźwiękowej z wiązką promieniowania podczerwonego lub z czujnikiem CCD, działający
bezpośrednio przez obiektyw kamery. Częściej stosowanym rozwiązaniem jest układ piezo-auto-
focus z analizą widma sygnału wizyjnego.

Automatic Iris Control (AIC) – układ automatycznej regulacji przysłony, regulujący

natężenie światła padającego na pamięciowe elementy obrazu przetwornika. Jego działanie
oparte jest na kontrolowaniu wyjściowego sygnału wizyjnego.

Auto White Balance (AWB) – układ automatycznej regulacji równowagi bieli. Jego

działanie zapewnia prawidłową rejestrację barw obiektów dzięki prawidłowemu odtwarzaniu
koloru białego przez sensor CCD/CMOS, a konieczność stosowania wynika ze szczególnego
uczulenia oka ludzkiego na czystość bieli.

Auto shutter – układ migawki elektronicznej – na ogół sprzężony z przysłoną, dlatego im

krótszy jest czas ekspozycji, tym większy powinien być otwór przysłony.

Fade in, Fade out – układ ściemniania I rozjaśniania obrazu, powodujący tłumienie sygnału

wizyjnego aż do poziomu czerni (na zakończenie określonej sekwencji obrazowej), a po
rozpoczęciu kolejnej sekwencji płynne odtłumienie tych sygnałów czasie kilku sekund.

Jednym z ważniejszych układów podnoszących walory eksploatacyjne wideokamery

amatorskiej  jest  układ  stabilizacji  obrazu  tzw. steady  shot. Zapobiega  on  efektom  niestabilnego
położenia  kamery,  wykorzystując  do  tego  celu  czujniki  ruchu  sterujące  położeniem  pryzmatu
(układ optyczny). Stabilizacja elektroniczna wymaga przetwornika  CCD o rozmiarze większym
niż  obszar  rejestracji  obrazu.  Układ  stabilizacji  wykrywa  ruch  kamery,  analizuje  go  i  cyfrowo
przesuwa obraz na przetworniku CCD, aby skompensować drgania.

Dodatkowo do filmowania w nocy przydaje się technologia Night Shot, w której obiekt jest

oświetlany  wiązką  światła  podczerwonego,  pochodzącego  z  diod  półprzewodnikowych,
pracujących  w  tym  zakresie  promieniowania.  Jednocześnie  następuje  zmiana  czułości
przetwornika  CCD  dla  podczerwieni  (z  układu  optycznego  zostaje  usunięty  filtr  działający
w zwykłym paśmie światła widzialnego).

Wideokamery przeznaczone do zastosowań profesjonalnych, np. w telewizji, mają

konstrukcję zbliżoną do modeli amatorskich, jednak w odróżnieniu od nich powinny odznaczać
się przede wszystkim większą stabilnością, niezawodnością, a szczególnie większą łatwością
regulacji i kontroli.

Podczas pracy w studio kamera jest podłączona do specjalnych urządzeń, w których

znajduje się aparatura służąca do sterowania większością mechanizmów w kamerze. Do kamery
podłączony jest sterownik znajdujący się w reżyserce, gdzie technik kontroluje ustawienia
poziomu sygnału, przysłony oraz proporcji sygnałów RGB. Gdy kamera pracuje jako
samodzielna jednostka, wszystkie czynności musi wykonywać jej operator.

Na rys. 37 przedstawiono schemat blokowy cyfrowej kamery telewizyjnej. Sygnał wizji

z przetworników CCD po przejściu przez wzmacniacz analogowy o regulowanym wzmocnieniu
(jest  to  niezbędne  w  procesie  równoważenia  bieli)  jest  przetwarzany  w  10-bitowym
przetworniku  A/C  na  sygnał  cyfrowy.  W  układzie  detekcyjnym  mierzony  poziom  szczytowy
i średni sygnałów RGB, a wyniki dostarczane są do układu sterowania funkcjami kamery (AT).
Ponadto  informacje  z  układu  detekcyjnego  stanowią  sygnały  sprzężenia  zwrotnego,
umożliwiające  automatyczną  regulację  równoważenia  bieli  i  czerni,  regulację  przysłony  oraz
kontrastu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

AT – mikrokontroler, VA – analogowy wzmacniacz wizyjny, PA – przedwzmacniacz,

A/C – przetwornik analogowy-cyfrowy, C/A – przetwornik cyfrowo-analogowy

Rys.37. Schemat funkcjonalny cyfrowej kamery studyjnej [2, str. 162]

W układzie retuszu cyfrowego zostaje dokonany podział obrazu na wiele obszarów, dla

których są generowane sygnały korekcji  nierównomierności białego  i czarnego tła oraz sygnały
kompensacji zmian poziomu czerni przy regulacji wzmocnienia. Po zsumowaniu tych sygnałów
i  przetworzeniu  na  postać  analogową  następuje  sterowanie  wzmacniacza  analogowego  w  celu
kompensacji  niepożądanych  zmian  w  sygnale  wizyjnym.  Ponadto  w  układzie  retuszu  są
wytwarzane  sygnały  sprzężenia  zwrotnego  dla  układu  stabilizacji  poziomu  czerni  we
wzmacniaczu  wizji.  Z  torów  sygnałowych    R  i  G  są  pobierane  sygnały  do  układu  korekcji
szczegółów (apertury). Sygnał korekcyjny apertury jest dodawany niezależnie do sygnałów RGB
w koderze dla poprawienia rozdzielczości. Korekcja gamma  jest poprzedzona układem  liniowej
macierzy  korekcji  kolorów.  Układ  korekcji  gamma  jest  całkowicie  cyfrowy,  co  umożliwia  nie
tylko  dokładne  odwzorowanie  krzywej  korekcji,  lecz  również  dopasowanie  sygnałów  RGB
w  każdym  z  trzech  kanałów  kolorowych.  Po  korekcji  gamma  sygnały  RGB  zostają  w  macierz
kodującej  przetworzone  na  sygnał  luminancji  (Y)  oraz  sygnał  chrominancji  (różnicowe  R-Y
i B-Y), a w następnym układzie kodera cyfrowego jest realizowane kodowanie wg systemu PAL.
W  końcowej  części  toru  znajdują  się  przetworniki  C/A,  które  dostarczają  komponentowe
sygnały analogowe do modulatora oraz cyfrowy sygnał kompozytowy wraz z sygnałami RGB do
wyjścia kontrolnego bezpośrednio z kamery. Dodatkowo jest tu wytwarzany sygnał dla wizjera
kamery.

Do podstawowych parametrów kamer wideo zaliczyć można:

−

liczba i rodzaj przetworników obrazu (np. 3 CCD)

−

rozmiar przetwornika obrazu (np. 1/3’’)

−

minimalne oświetlenie (lux)

−

czas otwarcia migawki (np. 1/4 do 1/10000)

−

współczynnik zoomu optycznego (np. 12)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

tryb obrazu (4:3, 16:9)

−

format zapisu (np. DV)

−

system dźwięku (np. Dolby Digital AC3 2 kanały)

−

dodatkowe funkcje (stabilizacja obrazu, night shoot)

Rys.38. Kamery telewizyjne Panasonic: a) AJ-HDX400 systemu DVCProHD, b) AJ-SDC905 systemu DVCPro50

[54]

Format DV (ang. Digital Video)

Format Digital Video to metoda cyfrowego zapisu obrazu wideo z towarzyszącym

dźwiękiem  na  taśmie  magnetycznej.  Sygnał  wideo  zapisywany  na  taśmie  jest  poddawany
kompresji  w  stosunku  5:1  przy  użyciu  przekształcenia  DCT  (ang.  Discrete  Cosine  Transform).
Redukcja danych przebiega adaptacyjnie w zależności od treści obrazu i  jest wykonywana albo
dla  pojedynczych  kadrów,  albo  dla  par sąsiednich  klatek  filmu.  Sygnał wideo  jest  próbkowany
z  rozdzielczością  8-bitową,  natomiast  sygnał  dźwięku  jest  reprezentowany  jako  dwukanałowy
zapis  16-bitowy.  Alternatywnie  można  stosować  4-kanałowy  zapis  dźwięku  z  kwantyzacją
12-bitową.

Rys.39. Struktura zapisu informacji na taśmie DV [30, str. 70]

Każdy obraz w formacie DV jest zapisywany na 12 (PAL) lub 10 (NTSC) kolejnych

ścieżkach. Każda ścieżka składa się z czterech sektorów: Video, Audio, Subcode i ITI
rozdzielonych odstępami (ang. gaps) oznaczonych symbolami G1, G2 i G3 (rys. 39). Sektor
Video oprócz cyfrowo zarejestrowanej treści obrazu zawiera dodatkowe informacje, które służą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

m.in. do synchronizacji odczytu. Sygnał na ścieżkach Audio z dźwiękiem cyfrowym PCM stereo
nie jest poddawany kompresji i w trybie dwukanałowym może być zapisywany z częstotliwością
próbkowania 48 kHz. W kolejnym sektorze przechowywane są informacje subkodowi, które
zawierają m.in. numer ścieżki i dane używane do indeksowania. Ostatni z sektorów nosi nazwę
ITI (ang. Insert and Track Information) i służy m.in. do określenia szerokości ścieżki.

Na podstawie formatu DV powstało kilka odmian profesjonalnych metod zapisu, m.in.

DVCAM, DVCPro, które są wykorzystywane do rejestracji obrazów w ośrodkach telewizyjnych.

Magnetowidy

Magnetowidem nazywa się urządzenie do nagrywania i późniejszego odtwarzania obrazów

i towarzyszących im dźwięków na taśmach magnetycznych. Ze względu na rejestrowany sygnał
rozróżnia się magnetowidy analogowe i cyfrowe, ze względu zaś na przeznaczenie –
magnetowidy profesjonalne (zawodowe) i powszechnego użytku.

Rys.40. Główne elementy toru taśmy w magnetowidzie VHS [2, str. 133]

Rys.41. Rozkład ścieżek na taśmie w systemie VHS [1, str. 107]

Zapis magnetyczny sygnału wizji jest najbardziej uniwersalną metodą elektronicznego

utrwalania obrazu. Wśród magnetowidów analogowych powszechnego użytku jako sposób
zapisu sygnału na taśmie zastosowanie znalazł system VHS (ang. Video Home System), zaś

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w rozwiązaniach profesjonalnych przyjął się system Betamax i jego odmiany. W obu tych
systemach stosuje się helikalną (spiralną) metodę zapisu ścieżek na taśmie.

Na rys. 40 przedstawiono główne elementy toru taśmy w magnetowidach systemu VHS, zaś

na rys. 41 – rozkład ścieżek na taśmie w tym samym systemie.

W każdym magnetowidzie można wyróżnić następujące bloki funkcjonalne:

−

blok mechaniczny wyposażony w mechanizm prowadzenia taśmy, system ładowania kasety
i  taśmy,  silnik  napędu  dysku  wizyjnego  (ang.  drum  motor),  silnik  przesuwu  taśmy  (ang.
capstan  motor),  silnik  rodzaju  pracy  (ang.  mode  motor),  głowice  kasujące  wizji  i  fonii,
głowice  wizyjne,  głowicę  rejestrującą  sygnał  fonii,  głowicę  kontrolną  oraz  zespoły
przełączników i sensorów,

−

blok sterowania, w tym także układy serwomechanizmów czuwających nad prędkością
przesuwu taśmy i obrotami dysku wizyjnego,

−

blok sygnałowy, zawierający część odbiorczą sygnału telewizyjnego, układy zapisu
i odczytu sygnałów luminancji i chrominancji oraz modulator,

−

blok regulacji, zawierający układ programowania tunera, zegar, licznik oraz inne układy
obsługi eksploatacyjnej,

−

blok zasilania.

Rys.42. Schemat funkcjonalny magnetowidu VHS [1, str. 108]

Układy elektroniczne magnetowidu VHS (rys. 42) tworzą funkcjonalne bloki, połączone

oraz  współpracujące  ze  sobą.  Podstawowym  blokiem  elektronicznym  są  tory  sygnałowe  zapisu
i odczytu. Zadaniem ich jest przetworzenie sygnałów luminancji, chrominancji oraz dźwięku do
zapisu na taśmie lub odczytu. Drugim blokiem są układy serworegulacji napędów dysku i taśmy.
Zadaniem ich jest zapewnienie prawidłowej prędkości oraz jak najmniejszej nierównomierności,
od  czego  zależy  jakość  obrazu  i  dźwięku.  Kolejnym  blokiem  są  układy  sterowania,  kontroli
i  zabezpieczeń,  które  służą  do  sterowania  automatycznego  poszczególnych  bloków  (czujniki,
przełączniki), od których zależy prawidłowe funkcjonowanie urządzenia. Tuner (głowica w.cz.)
wraz  ze  zwrotnicą  i  modulatorem  stanowią  oddzielny  blok  połączony  z  wejściem  i  wyjściem
sygnałów wizji, fonii i w.cz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najważniejszym i najbardziej precyzyjnym zespołem jest moduł wizyjny, który składa się

z części dolnej (nieruchomej) i górnej (wirującej) zwanej dyskiem wizyjnym, wyposażonym
w głowice wizyjne, które podczas pracy wirują z prędkością 1500 obr/min., przylegając do
przesuwającej się ruchem jednostajnym taśmy.

Do podstawowych parametrów magnetowidu (systemu VHS) należą:

−

prędkość obrotowa dysku wizyjnego (1500 obr/min.),

−

prędkość przesuwu taśmy (23,39 mm/s),

−

gęstość informacji zapisywanej na ścieżce (1 półobraz),

−

szerokość taśmy (12,7 mm),

−

szerokość ścieżki (49 μm),

−

prędkość zapisu (4,8 m/s),

−

ilość ścieżek dźwiękowych (2).

Analogowe magnetowidy zapewniają wystarczająco dobrą rejestrację kolorowych obrazów

telewizyjnych.  Obrazy  te  wykazują  jednak brak  lub  zmniejszoną ostrość  drobnych  szczegółów,
kolorowe  smużenie,  morę  i  zaszumienie.  Wady  te  wynikają  z  faktu,  że  sygnał  chrominancji
mieści się w sygnale luminancji  i że przy zapisywaniu stosuje się modulację częstotliwościową.
Powoduje to, że do toru chrominancji wnikają sygnały luminancji i odwrotnie. Oprócz tego oba
sygnały  oddziaływają  na  siebie  powodując  modulację  skrośną  i  powstawanie  dodatkowych
sygnałów  fałszujących  i  zakłócających  kolorowy  obraz.  Zastosowanie  techniki  cyfrowej
umożliwia zmniejszenie tych wad. Ponadto nagrania cyfrowe można wielokrotnie kopiować nie
powodując pogorszenia jakości.

Magnetowidy cyfrowe różnią się od analogowych tym, że przekształcają sygnał na postać

cyfrową i rejestrują cyfrowe sygnały wizyjne (rys. 43).

Rys.43. Uproszczony schemat funkcjonalny magnetowidu cyfrowego [6, str. 217]

Magnetowidy cyfrowe jako sposób zapisu sygnału na taśmie magnetycznej wykorzystują

najczęściej system DV oraz jego pochodne, takie jak:

−

DVCAM, Betacam SX, Digital Betacam, MPEH IMX, HDCAM, HDCAM SR, HDV,
XDCAM opracowane przez firmę Sony,

−

DVCPRO, DVCPRO50, DVCPROHD opracowane przez firmę Panasonic.

W magnetowidach cyfrowych operujących na formacie DV (rys. 44) analogowy sygnał

wizyjny jest rozdzielany na składową luminancji Y oraz składowe różnicowe chrominancji R-Y

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i  B-Y.  Dla  systemu  PAL  sygnał  Y  jest  próbkowany  z  częstotliwością  13,5  MHz,  natomiast
składowe  koloru  z  częstotliwością  6,75MHz.  Konwersji  analogowo-cyfrowej  dokonuje  się
w  przetwornikach  A/C,  przy  czym  stosuje  się  kodowanie  4:2:2.  W  rozwiązaniach  urządzeń
amatorskich  w  systemie  PAL  dwukrotnie  redukuje  się  liczbę  danych  w  torach  R-Y  i  B-Y,
odrzucając co drugą linię sygnału chrominancji – kodowanie 4:2:0.

Kolejnym krokiem jest cyfrowa kompresja sygnału metodą DCT i VLC (ang. Variable

Length  Coding)  wykonywana  przez  specjalizowany  układ  scalony.  Ważnym  elementem
algorytmu  kompresji  jest  wstępna  analiza  cyfrowego  sygnału  obrazu  i  odpowiednie
przetasowanie  jego  fragmentów  polegające  na  zamianie  kolejności  bloków  danych  (shuffling).
Operacja ta ma na celu poprawę efektywności działania algorytmu kompresji przez odpowiednie
rozmieszczenie  bloków  odpowiadających  fragmentom  obrazu  o  dużej  i  małej  zawartości
szczegółów. W następnym kroku sygnał  jest poddawany korekcji  błędów wg algorytmu Reeda-
Solomona i trafia do układu zapisu na taśmie magnetycznej.

Na rys. 45 przedstawiono schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy odczycie

danych zapisanych na taśmie magnetycznej w systemie DV.

Rys.44. Schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy zapisie w systemie DV [32, str. 75]

Rys.45. Schemat blokowy toru przetwarzania sygnału przy odczycie w systemie DV [32, str. 75]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podstawowe parametry magnetowidów cyfrowych:

−

format zapisu danych cyfrowych (np. DVCAM, DVCPro),

−

nośnik danych (np. DV, miniDV),

−

system telewizyjny (PAL/NTSC),

−

możliwość edycji,

−

możliwość konwersji formatów,

−

interfejsy zewnętrzne.

Rys.46. Cyfrowe magnetowidy profesjonalne: a) Panasonic NV-DV10000EC systemu DV, b) Panasonic NV-

DV2000 systemu miniDV, c) dwuformatowy DV/DVCPro Panasonic AJ-SD755, d) Panasonic AJ-HD1700EX

systemu DVCProHD [54], e) Sony DSR-11 systemu DVCAM, f) Sony DVW-M2000P systemu Digital Betacam

[55]

Format DVD (ang. Digital Versatile Disc)

Format DVD został pierwotnie pomyślany do zapisu pełnometrażowych filmów z jakością

odpowiadającą wymaganiom współczesnych zestawów kina domowego. Przewidziano
następujące cechy funkcjonalne systemu DVD:

−

max 133 minuty filmu w standardzie MPEG-2 z dźwiękiem surround (Dolby Digital (AC3),

DTS) – na płycie 4,7 GB,

−

formaty obrazu: 4:3 (720 x 576 pełny PAL w Polsce), 16:9,

−

max 8 wersji językowych (8 ścieżek audio),

−

max 32 wersje językowe napisów,

−

max 9 ujęć tej samej sceny (kamery) podczas odtwarzania; funkcja ta jest opcjonalna,

−

systemu menu startowego sterującego odtwarzaniem,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

brak konieczności przewijania, bezpośredni dostęp do wybranego momentu filmu poprzez

sceny (ang. chapters), tytuły (ang. titles) oraz podanie dokładnej lokalizacji
(godziny/minuty/sekundy),

−

kodowanie regionalne,

−

cyfrowe i analogowe zabezpieczenia przed nielegalnym kopiowaniem,

−

zabezpieczenie rodzicielskie dla „cenzurowanych” filmów poprzez elektroniczny system

blokady dostępu oparty na czterocyfrowym kodzie.

Format DVD określa cztery różne odmiany płyt (rys. 47) o takich samych rozmiarach, ale

o różnych pojemnościach:

−

dysk jednostronny, jednowarstwowy o pojemności 4,7 GB,

−

dysk jednostronny, dwuwarstwowy o pojemności 8,5 GB,

−

dysk dwustronny, jednowarstwowy o pojemności 9,4 GB,

−

dysk dwustronny, dwuwarstwowy o pojemności 17 GB.

Rys.47. Budowa jedno- i dwuwarstwowych płyt DVD [35, str. 72]

Rys.48. Organizacja informacji w obrębie ścieżki na płycie DVD [35, str. 73]

Informacje na płycie DVD zapisywane są na ścieżkach, które pod względem logicznym

tworzą jednolite wstęgi (ciągi) danych (rys. 48). Po bloku początku zawierającym dane sterujące

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

następuje blok FAT z zakodowanym numerem regionalnym płyty. Dalej umieszczone są sektory
danych zawierające po 2048 bajtów. Po ostatnim bloku danych następuje blok końca złożony
z zer logicznych.

Każdy blok danych zaczyna się od sekwencji TOC (ang. Table of Content), który z kolei

dzieli  się  na  sekwencję  12  bajtów  synchronizacji  odczytu,  4-bajtowy  nagłówek  oraz  8-bajtowe
rozszerzenie  nagłówka.  Po  bloku  TOC  następuje  właściwy  blok  danych  zawierający  2048
bajtów.  Ostatnią  część  sektora  zajmują  kody  do  detekcji  EDC  (ang.  Error  Detection  Code)
i  korekcji  błędów  ECC  (ang.  Error  Correction  Code).  Ostatnim  bajtem  w  bloku  jest  bajt
kontrolny.

Odtwarzacze i nagrywarki DVD

Na rys. 49 przedstawiono ogólny schemat funkcjonalny odtwarzacza DVD, którego bloki

i moduły zapewniają odpowiednie przetwarzanie sygnałów audio i wideo, jak również
precyzyjne sterowanie serwomechanizmami.

Rys.49. Schemat blokowy odtwarzacza DVD [2, str. 178]

Zależnie od rodzaju płyty układ elektroniczny odtwarzacza dekoduje strumień danych

MPEG-2  (DVD)  lub  MPEG-1  (Video-CD).  Sygnał  wielkiej  częstotliwości  wytworzony  przez
fotodetektor  (diodę  PIN)  zostaje  doprowadzony  do  wejścia  wstępnego  wzmacniacza
zintegrowanego  z  głowicą  odczytującą  i  dalej  trafia  do  układu  odczytu,  który  zamienia
analogowy  sygnał  w.cz.  na  strumień  binarny,  a  ten  z  kolei  w  bloku  ODC  (ang.  Optical  Disc
Controller)  podlega  demodulacji  i  korekcji  błędów  odczytu.  W  dalszej  kolejności  następuje
zdekodowanie zapisu zgodnie z algorytmem MPEG-2 lub MPEG-1, co ma miejsce w dekoderze
wideo. W końcowej  części tego toru znajduje się przetwornik C/A, zamieniający zdekodowany
strumień danych cyfrowych na analogowy sygnał wideo.

W torze sygnału audio zachodzi obróbka sygnału audio w jednym z trzech trybów:

−

MPEG-2 (AC-3) w celu reprodukcji płyt DVD,

−

MPEG-1 przy odtwarzaniu płyt Video-CD,

−

CD-DA (PCM) przy odtwarzaniu muzyki z płyt Audio-CD.
W fazie początkowej przetwarzanie sygnału audio zachodzi podobnie jak sygnału wideo.

Wydzielenie danych audio z płyt DVD i Video-CD następuje w blokach Read-Ch i ODC.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Następnie  sygnał  audio  zostaje  podany  do  detektora  CD-DSP,  w  którym  jest  realizowana
demodulacja  EFM  (ang.  Eight-to-Fourteen  Modulation)  i  korekcja  błędów  odczytu.
Zdekodowany  strumień  cyfrowo  zapisanego  dźwięku  trafia  do  dekodera  audio,  pracującego
z algorytmem PCM, MPEG-1 lub AC3. W końcu zdekodowany ciąg binarny zostaje podany do
przetwornika C/A, na wyjściu którego uzyskuje się analogowy sygnał dźwięku.

Głowica laserowa odczytu optycznego (rys. 50) stosowana w odtwarzaczach DVD jest

dwuogniskowa. Dwuogniskowy układ odczytu laserowego charakteryzuje się możliwością pracy
z  dwiema  długościami  ogniskowania  wiązki  laserowej.  Źródłem  światła  laserowego  jest  dioda
PIN,  emitująca  spójną  falę  elektromagnetyczną.  W  celu  zwiększenia  rozdzielczości  odczytu
zastosowano  źródło  o  długości  fali  650  lub  635  nm.  Ponadto  zastosowano  specjalną  soczewkę
holograficzną,  która  w  centralnej  części  jest  pokryta  koncentrycznymi  mikrowgłebieniami,
tworzącymi  strukturę  optyczną  załamującą  strumień  światła  emitowany  przez  laser.  Część
wiązki  wysyłanej  przez  diodę  laserową, która przechodzi  przez  centralny  obszar soczewki,  jest
dzięki temu skupiana w innej płaszczyźnie aniżeli światło przechodzące przez obrzeże soczewki,
co pozwala odczytywać zarówno płyty CD jak i DVD.

Soczewka ta jest używana również do skupiania światła odbitego od płyty, aby trafić

w następnej kolejności do półprzewodnikowego fotodetektora. Odpowiedni bieg promieni
wysyłanych przez laser i promieni odbitych od płyty zapewnia półprzepuszczalne lustro
umieszczone pomiędzy soczewką, fotodetektorem a diodą laserową. Układ kolimatora zapewnia
odpowiednią zbieżność promieni lasera.

Rys.50. Budowa laserowej głowicy odczytującej w odtwarzaczu DVD [2, str. 177]

Z uwagi na mikroskopijne rozmiary pitów i bardzo małą odległość ścieżek zapisu na płycie

DVD układ sterowania mechanizmami odczytu (rys. 51) musi spełniać wysokie wymagania.
Mechanizm DVD realizuje następujące funkcje:

−

sterowanie silnikiem napędu płyty – zapewnia stała przepływność odczytywanego
strumienia danych i wymaga płynnej regulacji prędkości obrotowej dysku w zależności od
położenia ścieżek na płycie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

korekcja położenia ogniska wiązki laserowej (w stosunku do powierzchni płyty),

−

śledzenie ścieżek – sprawdzanie, czy promień lasera podąża dokładnie wzdłuż ścieżek
zapisu,

−

sterowanie przesuwem głowicy – zapewnia płynne przesuwanie głowicy nad spiralną
ścieżka zapisu w taki sposób, aby promień lasera trafiał zawsze w obręb ścieżki o szerokości
równej 0,74μm.

Rys.51. Struktura blokowa systemu sterowania serwomechanizmami odtwarzacza DVD [36, str. 78]

Nowe metody zapisu optycznego

Dzięki zastosowaniu niebieskiego lasera (o długości fali 405 nm) opracowano nowy format

zapisu optycznego Blu-ray. Pozwala on na zmniejszenie rozmiaru pitów, a co za tym idzie daje
to możliwość gęstszego zapisywania danych na nośniku. Podstawowy nośnik BD (Blu-ray Disc)
ma pojemność 25 MB i przeznaczony jest do zapisywania filmów w jakości HDTV.

Rys.52. Napędy optyczne Panasonic: a) profesjonalna nagrywarka DVD LQ-MD800, b) odtwarzacz płyt Blu-ray

DMP-BD10 [54]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podstawowe parametry odtwarzaczy i nagrywarek DVD:

−

obsługiwane nośniki (DVD-R, DVD+R),

−

obsługiwany systemy telewizyjny (PAL/NTSC),

−

system zapisu obrazu (MPEG-2)

−

system zapisu dźwięku (Dolby Digital),

−

interfejsy zewnętrzne.

Miksery wizyjne

Mikser wizji umożliwia przełączanie lub nakładanie się obrazów uzyskiwanych

z poszczególnych źródeł sygnału wizji. Przykładowy sposób wykorzystania miksera wizyjnego
przy miksowaniu sygnałów z kliku źródeł (magnetowidów) i zapisie końcowego sygnału
przedstawiono na rys. 53.

Rys.53. Przykładowe połączenia miksera wizyjnego ze źródłami sygnału wideo [44, str. 1]

Stosowane są następujące systemy przełączania lub nakładania obrazów:

−

szybkie – miksowanie błyskawiczne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

powolne – miksowanie przez przenikanie, czyli powolne przechodzenie jednego obrazu
w drugi,

−

miksowanie trikowe – poprzez dodatkowe efekty.
W przypadku miksowania błyskawicznego przełączanie obrazu nie powinno być widoczne,

dlatego  następuje  ono  zwykle  podczas  trwania  impulsu  wygaszania.  W  przypadku  miksowania
przez  przenikanie  obrazy  nakładają  się.  Najbardziej  widowiskowe  efekty  można  uzyskać  przy
miksowaniu trikowym, gdyż wtedy obraz wypadkowy składa się z kilku obrazów dostarczonych
z różnych źródeł sygnału wizji.

Główne parametry mikserów wizyjnych:

−

liczba kanałów wejściowych,

−

rodzaje sygnałów wejściowych (Y/C, component),

−

liczba przejść.

Ekrany wizyjne LCD

Kineskop, stosowany w klasycznych monitorach wizyjnych i odbiornikach telewizyjnych,

jest  przetwornikiem  elektrooptycznym,  który  mimo  bardzo  dobrych  parametrów  technicznych
i jakościowych otrzymywanego obrazu posiada  jednak  istotne wady: gabaryty  i ciężar. Ponadto
w ostatnich  latach  rozwój  techniczny  kineskopów polegał  głownie  na  zmniejszaniu wypukłości
świecącej  powierzchni  ekranu.  Dlatego  coraz  chętniej  korzysta  się  z  „płaskich”  ekranów
wizyjnych, wykonanych w technologii LCD (ang. Lyquid Crystal Display) czy plazmowej.

W technologii LCD wykorzystywana jest zależność przestrzennej orientacji kryształów

wewnątrz specjalnej cieczy od wytwarzanego pola elektrycznego. Takim ciekłym kryształem jest
skręcony nematic, w którym osie cząsteczek ustawiają się zgodnie z kierunkiem pola
elektrycznego. W technologii LCD rozróżnia się dwa rodzaje ekranów:

−

pasywne STN (ang. Super Twisted Nematic),

−

aktywne TFT (ang. Thin Film Transistor).

Rys.54. Budowa ekranu TFT [57]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W pasywnych ekranach LCD modulacja światła jest dokonywana wewnątrz elementarnych

komórek zawierających ciekły kryształ, umieszczonych między dwiema szklanymi płytami. Na
płytkach są naniesione cieniutkie paski przezroczystych elektrod. Po przyłożeniu napięcia
otrzymuje się rozświetlony obraz.

W aktywnych ekranach TFT z każdym pikselem jest związany jeden tranzystor nanoszony

jednocześnie z elektrodami sterującymi. Pozwala to na precyzyjne i szybkie sterowanie
świecenia. Każdy piksel wyświetlacza LCD może przepuszczać światło lub nie. Źródłem światła
jest

lampa

fluorescencyjna

umieszczona

wyświetlaczem.

Światło pochodzące

z umieszczonego w tle źródła przechodzi przez dwa filtry polaryzacyjne, filtr koloru (niebieski,
czerwony lub zielony) oraz warstwę ciekłego kryształu, po czym dociera do oka użytkownika.
Budowę aktywnego wyświetlacza TFT przedstawiono na rys. 54.

Ekrany plazmowe

Wdrożenie ekranów plazmowych PDP (ang. Plasma Display Panel) stało się możliwe dzięki

opanowaniu technologii operowania plazmą – czwartym stanem materii, występującym w łuku
elektrycznego wyładowania w gazie – a dokładniej opanowaniem precyzyjnego wyzwalania
i wygaszania wyładowań.

W każdej elementarnej komórce ekranu (rys. 55) wypełnionej gazem szlachetnym

(ksenonem)  znajdują  się  odpowiednie  elektrody  sterujące,  które  doprowadzają  dostatecznie
wysokie  napięcie  sterujące,  aby  nastąpiło  wyładowanie  elektryczne  w  tej  komórce.  Związane
z  tym  intensywne  promieniowanie  ultrafioletowe  pobudza  do  widzialnego  świecenia  warstwę
luminoforu,  pokrywającą  wewnętrzną  stronę  każdej  komórki.  Trzy  sąsiednie  komórki  ekranu
świecące w kolorach R, G, B tworzą  jeden  elementarny piksel obrazu telewizji kolorowej. Na
płytach  podłoża  szklanego  komórek  PDP  są  naniesione  ultracienkie,  przezroczyste  elektrody
sterujące,  które  odpowiednio  organizują  pracę  całego  ekranu,  umożliwiając  jego  sterowanie
macierzowe. Samo formowanie pikseli obrazowych z odnośnych komórek RGB jest realizowane
w  postaci  pionowych  pasków  luminoforów,  na  przemian.  Strukturę  takiego  rozwiązania
przedstawiono na rys. 56.

Rys.55. Budowa elementarnej komórki PDP [2, str. 190]

1 – płyta przednia, 2 – płyta tylna, 3 – warstwa dielektryka, 4 – żebro przegrody, 5 – elektroda danych adresowych,
6 – elektrody przezroczyste, R – luminofor czerwony, G – luminofor zielony, B – luminofor niebieski, SW – światło
widzialne, PU – promieniowanie ultrafioletowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.56. Struktura ekranu wyświetlacza plazmowego PDP [2, str. 189]

R, G, B – luminofory, 1 – elektroda pomocnicza, 2 – elektroda przezroczysta, 3 – warstwa dielektryka, 4 – warstwa
ochronna, 5 – płyta szklana przednia, 6 – żebro przegrody, 7 – warstwa ochronna danych adresowych, 8 – elektroda
danych adresowych, 9 – płyta szklana tylna

Podstawowe parametry ekranów wizyjnych to:

−

rodzaj matrycy,

−

maksymalna rozdzielczość,

−

wielkość plamki (piksela),

−

jasność (w cd/m

−

kontrast,

−

kąt widzenia w pionie i poziomie,

−

złącza wejść/wyjść.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

1. Wyjaśnij zasadę działania wideokamery amatorskiej na podstawie jej schematu

funkcjonalnego.

2. Wyjaśnij zasadę działania cyfrowej kamery studyjnej na podstawie jej schematu

funkcjonalnego.

3.  Wymień podstawowe parametry kamer wideo.
4.  Wymień bloki funkcjonalne magnetowidu.
5.  W jaki sposób jest zapisywany obraz w formacie DV?
6.  Wymień podstawowe parametry magnetowidów.
7.  Na czym polega kompresja sygnału wizyjnego?
8.  Do czego służy mikser wizyjny?
9.  Wymień podstawowe cechy formatu DVD.
10.  Wymień podstawowe cechy formatu Blu-ray.
11.  Opisz budowę ekranu LCD.
12.  Opisz budowę ekranu plazmowego.
13.  Wymień podstawowe parametry ekranów wizyjnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przygotowanie wideokamery do pracy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcja wideokamery,
3)  zapoznać się z rozmieszczeniem przycisków funkcyjnych na kamerze,
4)  podłączyć zasilanie do kamery (włożyć baterię lub podłączyć zasilacz),
5)  włożyć nośnik do kamery,
6)  dokonać krótkiego nagrania obrazu i dźwięku,
7)  sprawdzić poprawność odtwarzania na ekranie LCD kamery.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kamera wideo,

−

nośnik zapisu (kaseta wideo, płyta DVD)

−

zasilacz do kamery,

−

przewód sieciowy.

Ćwiczenie 2

Przygotowanie odtwarzacza DVD do pracy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcjami urządzeń wykorzystywanych w ćwiczeniu,
3)  połączyć DVD z odbiornikiem telewizyjnym poprzez:

−

eurozłącze (SCART)

−

wejścia AV (RCA)

4)  włożyć płytę z filmem na DVD do odtwarzacza,
5)  dokonać ustawień wyświetlania obrazu, dźwięku i napisów,
6)  sprawdzić działanie poszczególnych ustawień,

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

odtwarzacz DVD z eurozłączem i wyjściami RCA,

−

odbiornik telewizyjny z eurozłączem i wejściami RCA,

−

płyty DVD z nagraniami filmowymi,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 3

Badanie miksera wizyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem,
5)  dokonać  nagrania  z  użyciem  miksera  wizyjnego  przy  wykorzystaniu  co  najmniej  dwóch

źródeł sygnału wideo,

6) sprawdzić poprawność nagrania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

2 źródła sygnału (magnetowidy analogowe, magnetowidy cyfrowe, wideokamery)

−

magnetowid nagrywający (analogowy lub cyfrowy),

−

mikser wizyjny,

−

2 monitory (odbiorniki telewizyjne)

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

narysować schemat blokowy i omówić zasadę działania
wideokamery?

przygotować kamerę do pracy?

narysować schemat blokowy magnetowidu?

omówić zasadę działania magnetowidu?

scharakteryzować format DVD?

narysować schemat blokowy i omówić zasadę działania
odtwarzacza DVD?

przygotować odtwarzacz DVD do pracy?

omówić sposób zapisu sygnału audiowizualnego w systemie
DV?

scharakteryzować mikser wizyjny?

10) dokonać nagrania audiowizualnego z użyciem miksera

wizyjnego?

11) scharakteryzować ekran LCD?

12) scharakteryzować ekran PDP?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Wybrane konstrukcje urządzeń elektronicznych. Parametry

urządzeń elektronicznych. Wpływ czynników zewnętrznych na
pracę urządzeń elektronicznych

4.6.1. Materiał nauczania

Odbiornik telewizyjny

Na rys. 57 przedstawiono schemat blokowy odbiornika telewizji kolorowej. Na schemacie

tym możemy wyróżnić następujące bloki funkcjonalne:

−

tor wielkiej częstotliwości (głowica zintegrowana),

−

tor pośredniej częstotliwości,

−

tor fonii,

−

tor wizji, w którym możemy wyróżnić tor luminancji i tor chrominancji,

−

tor synchronizacji i odchylania,

−

układy zasilania.

Rys.57. Schemat blokowy odbiornika telewizji kolorowej [11, str. 2]

Głowica w.cz.

Zadaniem głowicy wielkiej częstotliwości jest wyselekcjonowanie sygnału telewizyjnego

właściwego  kanału,  wzmocnienie  go  i  przetworzenie  na  sygnał  o  częstotliwości  pośredniej,
przeznaczony  do  dalszego  wzmacniania  w  torze  pośredniej  częstotliwości.  Jest  ona  złożona  ze
wzmacniacza  w.cz.,  generatora  (heterodyny)  oraz  stopnia  przemiany,  które  są  umieszczone
wewnątrz metalowej obudowy, ekranującej układy głowicy przed wpływami zewnętrznymi, jak
również  zabezpieczającej  przed  szkodliwym  promieniowaniem  heterodyny  (rys.  60).
Szerokopasmowa  głowica  w.cz.  umożliwia  odbiór  sygnałów  w  paśmie  48  –  862  MHz,  tj.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w standardowych zakresach VHF i UHF. Do głowicy doprowadza się sygnał z anteny i napięcia
prądu stałego: zasilania, przełączania zakresów i dostrajania kanałów oraz automatycznej
regulacji wzmocnienia ARW (w niektórych rozwiązaniach dodatkowo automatycznej regulacji
częstotliwości ARCz), a odprowadza się sygnał pośredniej częstotliwości 38 MHz.

Rys.58. Schemat funkcjonalny głowicy VHF/UHF [1, str. 167]

Dla uzyskania dobrego odbioru sygnału telewizyjnego głowica telewizyjna powinna

spełniać następujące warunki:

−

wzmocnić sygnał telewizyjny do żądanej wartości,

−

mieć jednakowe wzmocnienie na wszystkich odbieranych kanałach,

−

zapewniać niezawodne wybieranie pożądanych kanałów,

−

pracować stabilnie i bez niepożądanych wzbudzeń,

−

mieć niski poziom szumów własnych,

−

częstotliwość heterodyny powinna być stabilna w czasie i w funkcji zmian napięć
zasilających oraz temperatury,

−

zapewniać małą wrażliwość na zmiany poziomu odbieranego sygnału telewizyjnego oraz na
sygnały zakłócające,

−

zapewniać

dopasowanie

impedancji

wejściowej

odbiornika

impedancji

charakterystycznej przewodu antenowego,

−

zapewniać niski poziom promieniowania sygnałów o częstotliwości heterodyny i jej
harmonicznych.
Przestrajanie głowic w.cz. obecnie jest realizowane elektronicznie ze względu na wymaganą

niezawodność,  niewielki  dryft  częstotliwości  oraz  przystosowanie  odbiornika  do  zdalnej
regulacji.  Do  przestrajania  głowic  za  pomocą  diod  pojemnościowych  wykorzystuje  się  stałe
napięcie stabilizowane. Powszechnie jest stosowana przy tym pętla synchronizacji fazowej PLL
(ang.  Phase  Locked  Loop),  przeważnie  w  wersji  scalonej  (zbędna  jest  wówczas  ARCz).
W  głowicy  wielkiej  częstotliwości  z  syntezą  częstotliwości  napięcie  przestrajające  jest
wytwarzane w układzie PLL (rys. 59).

W zamkniętej pętli PLL częstotliwość wyjściowa generatora sterowanego napięciem f

osc

czyli heterodyny, w której obwodach znajdują się diody pojemnościowe, jest dzielona przez
dzielnik wstępny (prescaler) o stałym współczynniku podziału P, a następnie przez dzielnik
programowany o współczynniku podziału N, do częstotliwości f

div

. Częstotliwość odniesienia f

ref

jest  wytwarzana  przez  podzielenie  częstotliwości  oscylatora  kwarcowego  przez  stały  (lub
programowany  –  w  niektórych  nowoczesnych  rozwiązaniach  układów  PLL)  współczynnik  M.
Częstotliwości  f

div

i f

ref

są porównywane w cyfrowym komparatorze fazy. Jeżeli oba sygnały

mają różną fazę, detektor fazy wytwarza napięcie, które jest proporcjonalne do błędu fazy
i koryguje napięcie dostrojenia oscylatora lokalnego do chwili, gdy f

div

i f

ref

zrównają się w fazie.

Napięcie strojenia podawane jest także do warikapów wchodzących w skład przestrajanych
filtrów obwodów wejściowych głowicy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.59. Schemat blokowy systemu syntezy częstotliwości głowicy w.cz. [11, str. 8]

Podczas programowania odbiornika wyposażonego w system syntezy częstotliwości

w pamięci systemu  pod  określonym  adresem  (numer programu)  zostaje  zapisany współczynnik
podziału  N oraz  informacja  o  numerze  pasma.  W rozwiązaniach  praktycznych zapisywany  jest
numer  kanału  i  informacja  o  standardzie  TV  albo  bezwzględna  wartość  częstotliwości
odpowiadającej kanałowi TV. Na podstawie tych  danych w  czasie odczytu (wywołanie  numeru
programu),  mikrokontroler  pobiera  z  tablicy  kanałów  z  własnej  pamięci  ROM  wartość
współczynnika  N  oraz  numer  pasma.  Dane  te  poprzez  dwukierunkowy  układ  interfejsu
mikrokontrolera  wysyłane  są  do  interfejsu  układu  PLL.  Numer  pasma  uaktywnia  odpowiedni
port  układu  PLL,  załączając  właściwe  pasmo  głowicy,  natomiast  współczynnik  N  powoduje
wytworzenie  napięcia  korygującego  dla  układu  heterodyny  i  dostrojenie  głowicy  do  żądanej
stacji  TV.  Aby  uzyskać  pełny  zakres  przestrajania należy  do  układu  PLL  głowicy  doprowadzić
napięcie stałe o wartości +33V (typowo).

Stosowane obecnie głowice posiadają interfejs szyny I

C (ang. Inter Integrated Circuit),

pozwalającej na sterowanie układem przez mikrokontroler.

Na rys. 60 przedstawiono schemat blokowy głowic wielkiej częstotliwości pracującej

z  układem  scalonym  TDA5630  –  hiperbandowym  mieszaczem/oscylatorem  z  3-pasmowym
tunerem.  Pasmo  telewizyjne  zostaje  podzielona  na  trzy  podpasma  (VHF-L,  VHF-H,  UHF)
wydzielone  we  wstępnym  filtrze  wejściowym.  Wybór  podpasma  dokonywany  jest  za  pomocą
układu PLL sterowanego z mikrokontrolera. Napięcie V

służy do wyboru kanału telewizyjnego

w danym paśmie. Sygnał z wybranego podpasma zostaje wzmocniony we wzmacniaczu w.cz.
i poprzez filtr pasmowy doprowadzony do mieszacza w układzie scalonym. Na wyjściu układu
scalonego otrzymujemy wstępnie wyselekcjonowany sygnał pośredniej częstotliwości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wzmacniacz wielkiej częstotliwości stanowi również stopień oddzielający wejście antenowe

od  heterodyny,  przez  co  zmniejsza  znacznie  przenikanie  jej  sygnału  do  anteny.  Wzmacniacze
w.cz.  pracują  w  zakresach  VHF  i  UHF.  Stosowane  obecnie  wzmacniacze  w  głowicach
tranzystorowych  mają  wzmocnienie  rzędu  25  –  35  dB  w  zakresie  VHF  oraz  20  –  30  dB
w  zakresie  UHF.  Zastosowane  w  nich  tranzystory  bipolarne  pracują  najczęściej  w  konfiguracji
wspólnej bazy, jednak częściej wykorzystuje się dwubramkowe tranzystory MOSFET. Do jednej
z  bramek  doprowadza  się  napięcie  stałe  powodujące  automatyczną  regulację  wzmocnienia
ARW,  do  drugiej  sygnał  w.cz.  Przykładowy  schemat  takiego  rozwiązania  przedstawiono  na
rys. 61.

Elementy C

i L

służą jako zwrotnica częstotliwości zakresów UHF i VHF. Częstotliwości

z zakresu VHF docierają poprzez L

do selektywnego obwodu wejściowego, złożonego z cewek

, L

i L

oraz L

. Podczas odbioru w zakresie I wszystkie cztery cewki pozostają włączone.

Jako element przestrajający służy dioda pojemnościowa BB609A. W przypadku odbioru
w zakresie III obie diody przełączające typu BA243 stają się przewodzące i zwierają cewki L

i L

. Sygnał wielkiej częstotliwości dociera poprzez kondensator 8,2 pF do bramki 1 tetrody

MOS typu BF961. Regulacja wzmocnienia odbywa się poprzez bramkę 2.

Tor pośredniej częstotliwości

Zadaniem toru pośredniej częstotliwości jest zapewnienie wzmocnienia sygnału p.cz. do

poziomu niezbędnego do sprawnej detekcji, ale także uformowanie prawidłowej charakterystyki
amplitudowo-częstotliwościowej (rys. 62), decydującej o skuteczności całego toru wizyjnego
odbiornika, w tym szczególnie o selektywności.

Rys.62. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa toru p.cz. [10, str. 51]

Charakterystyka toru p.cz. powinna zapewniać:

−

eliminację sygnału podnośnej wizji sąsiedniego wyższego kanału oraz eliminację podnośnej
fonii sąsiedniego niższego kanału; obydwie nośne tych kanałów znajdują się w odległości
±8 MHz od nośnych właściwego kanału i po procesie przemiany zostają ulokowane blisko
widma kanału p.cz., tzn.: dla wizji 38 – 8 = 30 MHz, dla fonii 31,5 + 8 =39,5 MHz.

−

skuteczne tłumienie (praktycznie 26 dB) sygnału p.cz. fonii o częstotliwości 31,5 MHz,

−

stopniowy spadek amplitudy sygnału p.cz. w zakresie 37 – 39 MHz w celu skompensowania
– uwydatnionych po detekcji – sygnałów tego zakresu częstotliwości (stanowi to następstwo
stosowania systemu modulacji AM-VSB).
Wzmacniacz pośredniej częstotliwości powinien spełniać dwa – trudne do jednoczesnego

spełnienia – wymagania: duże wzmocnienie i szerokie pasmo częstotliwości. We wcześniejszych
rozwiązaniach wzmacniaczy p.cz. stosowano technikę obwodów rozstawionych, dostrajanych do
różnych częstotliwości, aby ich charakterystyki amplitudowe dawały wypadkową o pożądanym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

paśmie i wzmocnieniu. W nowoczesnych rozwiązaniach szerokopasmowe wzmacniacze p.cz. są
w postaci scalonej, a kształtowanie charakterystyki amplitudowej toru odbywa się w filtrach
z akustyczną falą powierzchniową SAW (ang. Surface Acoustic Wave) – rys. 63 – i nie wymaga
strojenia.

Rys.63. Filtr typu SAW: a), b) ogólna zasada konstrukcji, c) zasada konstrukcji złożonego filtru p.cz. [5, str. 137]

Monolityczny filtr pośredniej częstotliwości z akustyczną falą powierzchniową tworzą dwa

przetworniki  elektromechaniczne,  nałożone  na  podłoże  z  materiału  piezoceramicznego.
Przetworniki  są  zbudowane  z  dużej  liczby  wydłużonych,  metalicznych  elektrod  (palców)
połączonych  naprzemiennie  do  dwóch  elektrod  zbiorczych,  tworzących  wejście  filtru.  Palce  są
rozmieszczone zazwyczaj w równych odstępach i zachodzą na siebie w różnym na ogół stopniu.
Doprowadzenie  sygnału  do  wejściowych  elektrod  zbiorczych  filtru  powoduje  wytworzenie
w  podłożu  mechanicznym  drgań  sprężystych.  Dzięki  specjalnemu  wykonaniu  przetwornika
międzypalczastego,  wzbudzone  przez  niego  drgania  rozchodzą  się  wyłącznie  po  powierzchni
płytki ceramicznej tak jak fala akustyczna (stąd nazwa filtru).

W obecnych konstrukcjach odbiorników telewizyjnych szerokopasmowe wzmacniacze p.cz.

umieszczone za filtrem pośredniej częstotliwości są realizowane w postaci układu scalonego.
Przykładem takiego bloku jest układ TDA440, którego schemat przedstawiono na rys. 64.

Układ TDA440 zawiera trzy stopnie wzmacniające pośredniej częstotliwości, każdy

pracujący  w  układzie  wzmacniacza  różnicowego. Ze względu  na  symetrię układu  wejściowego
możliwe jest sterowanie obwodu symetryczne (sygnał wejściowy zostaje doprowadzony między
końcówki  1  i  16)  lub  niesymetryczne  (sygnał  wejściowy  zostaje  doprowadzony  między  jedną
z  końcówek  1  lub  16  a  masę).  Sygnał  wejściowy  zostaje  wzmocniony  w  trzech  kolejnych
wzmacniaczach  i  następnie  jest  podawany  do  wzmacniacza-ogranicznika  i  synchronicznego
detektora wizji,  skąd trafia do  przedwzmacniacza wizji  i do wyjścia układu. Cały  układ objęty
jest  pętlą  ujemnego  sprzężenia  zwrotnego,  tzw.  układem  ARW.  Wszystkie  trzy  stopnie
wzmacniające są objęte ujemną pętlą sprzężenia zwrotnego dla składowej stałej, która stabilizuje
ich punkty pracy przy zmianach zasilania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dekoder chrominancji

Zadaniem dekodera chrominancji jest wydzielenie sygnału koloru z całkowitego sygnału

wizyjnego i detekcja sygnałów różnicowych. Schemat blokowy dekodera systemu PAL
przedstawiono na rys. 66.

FPP – filtr pasmowoprzepustowy, FDP – filtr dolnoprzepustowy

Rys.66. Schemat blokowy dekodera chrominancji systemy PAL [źródło: materiały własne]

Sygnał chrominancji po wyselekcjonowaniu w filtrze pasmowoprzepustowym zostaje

doprowadzony  do  układów  sumujących.  Linia  opóźniająca  64  μs  zapewnia  przedłużenie  czasu
propagacji przechodzącego przez nią sygnału chrominancji każdej linii. Sygnał opóźniony danej
linii  trafia  dalej  jednocześnie  z  sygnałem  nieopóźnionym  kolejnej  linii  do  stopnia  sumującego,
w  którym  następuje  zsumowanie  tych  sygnałów.  Sumowanie  to  zapewnia  pozbawienie  błędów
fazowych.  Następnie  sygnały  trafiają  do  demodulatorów  synchronicznych,  w  których  następuje
odtworzenie  sygnałów  różnicowych  U  i  V.  Odtworzona  w  odbiorniku  podnośna  chrominancji
dla sygnału V zmienia fazę co 90º, a proces ten jest sterowany fazą sygnału burst.

We współczesnych odbiornikach telewizyjnych dekodery chrominancji realizowane są

w postaci specjalizowanych układów scalonych i najczęściej są to dekodery multistandardowe.
Przykładem takiego rozwiązania jest układ TDA4555 (rys. 67).

Do wejścia 15 układu podawany jest sygnał chrominancji wydzielony z sygnału wideo

w układzie filtrów pasmowych. Ze względu na to, że dla różnych systemów nadawania sygnałów
kolorowych  wymagane  są  różne  charakterystyki  filtrów,  są  one  przełączane  napięciami
sterującymi.  Napięcia  te  mogą  być  podawane  z układu sterującego  odbiornika  lub  mogą  to  być
napięcia z wyprowadzeń: 25, 26, 27, 28 układu scalonego wytwarzane w układzie identyfikacji.
Sygnał  chrominancji  z  wejścia  15  podawany  jest  do  układu  automatycznej  regulacji
wzmocnienia,  którego  zadaniem  jest  utrzymywanie  stałej  amplitudy  sygnału  chrominancji
w  szerokim  zakresie  zmian  napięcia  wejściowego  (wejście  15).  Kondensator  przyłączony  do
wyprowadzenia  16  ustala  stałą  czasową  układu  ARW.  Po  układzie  ARW  sygnał  chrominancji
podawany jest do układu identyfikacji oraz do układu wygaszania impulsów burst.

Układ wybierania systemu przełącza sekwencyjnie dekoder na odbiór sygnałów kolejno:

PAL, SECAM, NTSC 4.43, NTSC 3.58. Wykrycie przez układ identyfikacji któregoś
z systemów zatrzymuje proces sekwencyjnego przełączania standardu i na odpowiednim wyjściu
układu identyfikacji (wyprowadzenia: 25, 26, 27, 28) pojawia się napięcie około 6V.

Sygnał chrominancji po usunięciu z niego impulsów identyfikacji koloru burst podawany

jest do dwóch torów:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

opóźnionego, w którym rolę elementu opóźniającego pełni ultradźwiękowa linia opóźniająca

przyłączona pomiędzy wyprowadzenia 12 i 10,

−

bezpośredniego.

Sygnały bezpośredni i opóźniony podawane są do układu matrycy, w której następuje

rozdzielenie  sygnałów  różnicowych:  opóźnionego  i  bezpośredniego  do  dwóch  oddzielnych
torów  (R-Y)  i  (B-Y).  Sygnały  z  tych  torów  podawane  są  do  demodulatorów  synchronicznych.
Do  prawidłowej  pracy  demodulatorów  konieczne  są  sygnały  odniesienia.  Przy  odbiorze  PAL
i NTSC są one uzyskiwane w układzie PLL. Układ ten zawiera generator VCO z zewnętrznymi
rezonatorami  kwarcowymi  przyłączonymi  do  wejścia  19.  Generator  pracuje  z  częstotliwością
8,86  MHz  lub  7,16  MHz  w  zależności  od  tego,  który  rezonator  jest  załączony.  Klucze
załączające  rezonatory  sterowane  są  napięciami  z  układu  sterującego  odbiornika.  Sygnał
z  generatora  podawany  jest  do  dzielnika  przez  2.  Na  wyjściach  dzielnika  powstają  sygnały
odniesienia  dla  demodulatorów  przesunięte  w  fazie  o  90°.  Sygnał  odniesienia  dla  toru  R-Y
podawany  jest  do  komparatora  fazy,  w  którym  następuje  porównanie  fazy  sygnału  odniesienia
z fazą impulsów synchronizacji koloru. Sygnał błędu z komparatora steruje generatorem tak, aby
fazy tych sygnałów były zgodne. Elementy RC przyłączone do wyprowadzenia 18 stanowią filtr
układu PLL.

Rys.67. Schemat blokowy multistandardowego dekodera chrominancji TDA4555/TDA4556 [11, str. 141]

W przypadku odbioru sygnałów SECAM sygnały odniesienia wytwarzane są w układzie

z zewnętrznymi obwodami rezonansowymi przyłączonymi do wyprowadzeń 8 i 7 oraz 5 i 4.
Obwody te są strojone na częstotliwości odniesienia SECAM.

Przy demodulacji sygnałów PAL i NTSC wygaszanie sygnałów w czasie trwania impulsów

wygaszania linii i ramki realizowane jest poprzez kluczowanie demodulatorów impulsami H i V.

Sygnały wyjściowe z demodulatorów podawane są do stopni wyjściowych, w których mogą

zostać wyłączone w przypadku zaniku sygnału koloru. W stopniach tych następuje także

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wygaszenie sygnałów różnicowych w czasie trwania impulsów wygaszania linii H i ramki V.
Impulsy H i V wytwarzane są w układzie detektora impulsów SSC. W detektorze tym
wydzielane są także impulsy burst służące do kluczowania układu identyfikacji.

Przy odbiorze sygnałów SECAM w stopniach wyjściowych dodatkowo realizowana jest

deemfaza  m.cz.  Kondensatory  przyłączone  do  wyprowadzeń  6  i  2  stanowią  elementy
kształtujące  charakterystykę  deemfazy  SECAM.  Wyjściowe  sygnały  różnicowe  wyprowadzone
są na wyjścia 1  i  3 układu. Na wyjściach 1 i 3 pojawiają się sygnały różnicowe koloru –(R–Y)
i –(B–Y).

Wyprowadzenia: 28, 27, 26, 25 to wyjścia napięć przełączających z układu identyfikacji

koloru. Napięcie na każdym z tych wyprowadzeń może być:

−

mniejsze niż 0,5V w przypadku, gdy układ identyfikacji nie wykrywa transmisji w danym

systemie,

−

około 5,8V w przypadku wykrycia przez układ identyfikacji transmisji w danym systemie.

Podanie napięcia większego niż 9V na dowolne z wyprowadzeń wymusza pracę układu

w danym systemie.

Napięcie podawane do wejścia 17 układu służy do ustawiania jego trybu pracy. Dla

U17>6V  układ  jest  w  trybie  normalnej  pracy.  Jeżeli  napięcie  na  tym  wejściu  jest  mniejsze  niż
1V  to  następuje  wyłączenie  układu  PLL,  natomiast  wyłącznik  koloru  nie  blokuje  sygnałów
wyjściowych.  W  takim  trybie  możliwe  jest  ustawienie  częstotliwości  rezonatora  kwarcowego.
Jeżeli do wejścia 17 podawane jest napięcie regulacyjne z zakresu 2 – 4V w przypadku odbioru
sygnałów  NTSC,  to  napięcie  to  reguluje  fazę  sygnałów  odniesienia  dla  demodulatorów  NTSC
(regulacja odcienia HUE).

Wyprowadzenie 23 jest wejściem napięcia przełączającego, wybierającego rodzaj

identyfikacji sygnałów SECAM. Dla U23<2V wybrana jest identyfikacja po linii, dla U23>10V
identyfikacja po ramce, a dla U23=6V identyfikacja po linii i po ramce.

Procesory wizyjne

Zadaniem procesorów wizyjnych jest wytworzenie i regulacja sygnałów RGB, które

następnie  są  podawane  do  wzmacniaczy  wizyjnych  i  po  wzmocnieniu  sterują  katodami
kineskopu.  Sygnały  RGB  powstają  w  wyniku  sumowania  sygnału  luminancji  z  sygnałami
różnicowymi  z  dekodera  chrominancji.  Procesor  wizyjny  dokonuje  regulacji  poziomów  czerni
tych  sygnałów  i  ich  wzmocnienia.  Na  rys.  68  przedstawiono  schemat  blokowy  procesora
wizyjnego TDA4680. Układ jest sterowany z magistrali I

Wejściowy sygnał luminancji i sygnały różnicowe z wyprowadzeń 6, 7 i 8 są podawane do

układu matrycy, gdzie zostają przetwarzane na sygnały RGB. Proporcje matrycowania sygnałów
RGB zależą od wybranego standardu koloru i są ustawiane szyną I

C. Sygnały z wyjść matrycy

przechodzą  do  układu  przełączników  sygnałów  RGB.  Do  tego  układu  podawane  są  także
sygnały  RGB  z  innych  źródeł.  Układ  przełącznika  wybiera  odpowiednie  sygnały  RGB  do
dalszego  przetwarzania  w  układach  regulacji  kontrastu  i  nasycenia,  regulacji  jaskrawości
i  wstawiania  impulsów  pomiarowych.  Wszystkie  regulacje  dokonywane  są  poprzez  magistralę
I

C. Następnie sygnały RGB podawane są do układu regulacji punktu bieli, gdzie następuje

regulacja wzmocnienia sygnałów RGB dokonywana w trybie serwisowym odbiornika
telewizyjnego. Sygnały z wyjść 20, 22 i 24 sterują wzmacniaczami wizyjnymi.

Do wejścia 19 podawany jest sygnał sprzężenia zwrotnego ze wzmacniaczy wizyjnych dla

układu  regulacji  statycznego  balansu  bieli  (punktu  odcięcia  kineskopu).  Układ  automatycznej
regulacji balansu dynamicznego bieli wykorzystuje impuls pomiarowy  generowany i wstawiany
w sygnały RGB w czasie trwania 22 linii wygaszania pionowego. Impuls ten wymusza przepływ
prądu  przez  każdą  z  katod  kineskopu.  Informacja  o  wielkości  tego  prądu  pojawia  się  jako
napięcie  na  wejściu  18  układu.  Napięcie  to  jest  w  układzie  porównywane  z  napięciami
progowymi  ustawionymi  w  czasie  regulacji  dynamicznego  balansu  bieli.  Wynik  porównania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

poprzez szynę I

C jest przesyłany do procesora sterującego odbiornika. Procesor steruje

ustawieniem wzmocnienia poszczególnych torów RGB tak, aby skompensować zmianę
ustawionego w procesie strojenia odbiornika punktu bieli.

Rys.68. Schemat blokowy procesora wizyjnego TDA4680 [11, str. 182]

Wzmacniacz wizji

Zadaniem wzmacniaczy wizyjnych jest wzmocnienie sygnałów RGB do takiej wartości, aby

można  było  wysterować  katody  kineskopu.  Dla  uzyskania  właściwej  amplitudy  i  poziomów
sygnałów  RGB  sterujących  katodami  kineskopu  wzmocnienie  wzmacniaczy  powinno  być  na
poziomie  około  40  dB.  Pasmo  wzmacniaczy  wizyjnych  powinno  być  wystarczająco  szerokie,
aby  uniknąć  efektów  zakolorowania  przy  wyświetlaniu  białych  napisów.  Dodatkowo
wzmacniacze muszą być odporne na wyładowania występujące w kineskopie.

W odbiornikach telewizyjnych można spotkać kilka różnych rozwiązań wzmacniaczy

wizyjnych. Do najczęściej stosowanych należą:

−

wzmacniacze pracujące w klasie A,

−

wzmacniacze z aktywnym obciążeniem,

−

scalone wzmacniacze wizyjne, np. TDA6101, TDA6107, TEA5101, TDA8153.
Na rys. 69 przedstawiono schemat wzmacniaczy wizyjnych z obciążeniem aktywnym.

Każdy    ze  wzmacniaczy  zawiera  dwa  tranzystory  n-p-n.  Pierwszy  z  nich  (T402,  T405,  T408)
pracuje jako wzmacniacz w klasie A obciążony rezystorem kolektorowym (R403, R412, R428).
Tranzystory  T401,  T404  i  T407  pracują  jako  wtórniki  emiterowe.  Sygnały  wyjściowe  z  tych
tranzystorów  sterują  katodami  kineskopu.  Wzmacniacze  polaryzowane  są  napięciem  z  układu
T410, R429, R430, R428. Do wyjścia każdego ze wzmacniaczy dołączony jest tranzystor układu
pomiarowego prądu kineskopu (T403, T406, T409).

Katoda kineskopu przedstawia dla wzmacniacza obciążenie pojemnościowe. Przy narastaniu

sygnału wejściowego (wzroście prądu kineskopu) pojemność katody jest rozładowywana i prąd
rozładowania płynie przez T403, R442 w torze Rl T406, R443 w torze G i T409, R444 w torze B
oraz wspólny rezystor na wejściu pomiarowym procesora wizyjnego. Jeżeli napięcie wejściowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na rys. 70 przedstawiono schemat blokowy przetwornicy impulsowej. Napięcie sieci

sterowane  jest  w  układzie  mostka  Graetz’a  i  filtrowane  przez  kondensator  elektrolityczny  C1.
Napięcie  z  tego  kondensatora  zasila  uzwojenie  pierwotne  transformatora  przetwornicy.
Uzwojenie to załączane jest do masy tranzystorem T1. w czasie przewodzenia tranzystora przez
uzwojenie  pierwotne  płynie  prąd  narastający  liniowo  i  w  transformatorze  TR1  następuje
gromadzenie  energii.  Następnie  tranzystor  zostaje  wyłączony,  a  energia  zmagazynowana
w  transformatorze  zostaje  przekazana  do  uzwojeń  wtórnych.  Napięcia  uzwojeń  wtórnych  są
prostowane  i  zasilają  układy  odbiornika.  Tranzystor  T1  sterowany  jest  impulsami  z  układu
sterującego, który zawiera układ stabilizacji napięć wyjściowych oraz układy zabezpieczeń przed
wzrostem prądu i napięć na wyjściach przetwornicy. Realizacja tych funkcji możliwa jest dzięki
sprzężeniu zwrotnemu – próbka napięcia wyjściowego prostowana w układzie D1, C2 podawana
jest  do  wejścia  wzmacniacza  błędu  układu  sterującego  przetwornicą.  Wyjście  wzmacniacza
reguluje częstotliwość lub wypełnienie impulsów sterujących tranzystorem kluczującym.

Rys.70. Schemat blokowy przetwornicy impulsowej odbiornika telewizyjnego [11, str. 260]

Na rys. 71 przedstawiono schemat blokowy scalonej przetwornicy napięcia TDA4600, która

zawiera układ sterujący bipolarnym tranzystorem kluczującym oraz układy kontroli
i zabezpieczeń.

Wyprostowane napięcie sieci doprowadzone jest do uzwojenia pierwotnego 1-7

transformatora  Tr1.  Drugi  koniec  tego  uzwojenia  dołączany  jest  do  masy  poprzez  tranzystor
kluczujący Tr1. Baza tranzystora sterowana jest z wyjścia 8 układu. W czasie, gdy tranzystor jest
włączony,  poprzez  uzwojenie  pierwotne  płynie  prąd  narastający  w  czasie.  Po  wyłączeniu
tranzystora  energia  zgromadzona  w  transformatorze  jest  przekazywana  do  uzwojeń  wtórnych.
Przez  diody  D6,  D7,  D8,  D9  i  D10  płynie  prąd  ładujący  kondensatory  C16,  C17,  C18,  C19
i C20. Energia z tych kondensatorów jest przekazywana do obciążeń. Gdy prąd w uzwojeniach
wtórnych  przestaje  płynąć,  napięcie  na  uzwojeniach  zmienia  znak,  co  jest  wykrywane  przez
układ scalony (detektor przejść przez zero) i powoduje włączenie tranzystora kluczującego.

W momencie włączenia zasilania kondensator C9 ładowany jest przez rezystor R11 i diodę

D2. Napięcie z kondensatora C9 zasila układ scalony poprzez wyprowadzenie 9. Gdy napięcie
na wejściu 9 osiągnie poziom 7,5V, do bazy tranzystora kluczującego T1 podawane są krótkie
impulsy powodujące jego przewodzenie. W wyniku przepływu prądu przez uzwojenie pierwotne
transformatora prąd płynący przez uzwojenie 11-13 ładuje przez diodę D3 kondensator C9. Gdy
napięcie na wejściu 9 wzrośnie do poziomu 12,5V dioda D2 zostaje zablokowana i układ scalony

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej toru w.cz. OTVC.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,

5) wyznaczyć charakterystykę amplitudową toru w.cz.,
6) na podstawie uzyskanych wyników narysować kształt charakterystyki częstotliwościowej

toru w.cz.

Schemat pomiarowy do badania toru p.cz. i w.cz odbiornika telewizyjnego

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator sygnałowy,

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

odbiornik telewizyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 2

Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej toru p.cz. OTVC.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,

5) wyznaczyć charakterystykę amplitudową toru p.cz.,
6) na podstawie uzyskanych wyników narysować kształt charakterystyki częstotliwościowej

toru p.cz.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator sygnałowy,

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

odbiornik telewizyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Obserwacje w torze sygnałowym odbiornika telewizyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

ostrożność przy łączeniu układu i pomiarach,

5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi:

−

na wejściu dekodera chrominancji,

−

po filtrze dolnoprzepustowym luminancji,

−

po filtrze pasmowo-przepustowym chrominancji,

−

sygnałów RGB na wyjściu procesora wizyjnego,

−

sygnałów na wejściach katod kineskopu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator obrazu telewizyjnego,

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

odbiornik telewizyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

omówić schemat blokowy odbiornika telewizyjnego?

określić funkcje głowicy w.cz. w odbiorniku telewizyjnym?

omówić zasadę działania głowicy telewizyjnej z syntezą
częstotliwości?

omówić zasadę działania dekodera PAL?

omówić zasadę działania dekodera multistandardowego?

określić funkcje procesora wizyjnego w odbiorniku
telewizyjnym?

określić funkcje wzmacniacza wizyjnego w odbiorniku
telewizyjnym?

omówić zasadę działania przetwornicy impulsowej układu
zasilania OTVC?

dokonać pomiaru charakterystyki częstotliwościowej toru
w.cz. odbiornika telewizyjnego?

10) dokonać pomiaru charakterystyki częstotliwościowej toru

p.cz. odbiornika telewizyjnego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Urządzenia telewizyjne w wybranych dziedzinach życia

gospodarczego

4.7.1. Materiał nauczania

Urządzenia wizyjne sklasyfikowane jako urządzenia telewizji nieprogramowej nie są

związane  zawodowo  z  telewizją,  stanowią  natomiast  swoiste  narzędzie  wszechstronnie
wspomagające  działalność  człowieka  m.in.  w  miejscach  trudno  dostępnych  i  niebezpiecznych.
Umożliwiają  śledzenie  skomplikowanych  procesów  przez  większą  liczbę  osób,  w  komunikacji
służą  do kontroli  ruchu,  ponadto  są  stosowane w szeroko  rozumianej  dydaktyce,  w  medycynie,
w ochronie mienia i bezpieczeństwa publicznego.

Wymienione powyżej systemy telewizyjne są określane mianem systemów telewizji

użytkowej.  Pracują  w  sieciach  zamkniętych (z  określoną  i  znaną  liczbą  odbiorców),  ale zasady
transmisji  sygnałów  są  inne  niż  w  telewizji  programowej,  głównie  ze  względu  na  fakt,  iż
systemy  telewizji  użytkowej  są  ukierunkowane  głównie  na  maksymalnie  wierny  przekaz  tylko
tej  informacji,  która  ma  najistotniejsze  znaczenie  –  przy  uwzględnieniu  kosztów,  rozmiarów
i  masy  sprzętu  –  zatem  prostszą  postać  mają  sygnały  transmitowane  (dotyczy  to  przede
wszystkim  przebiegów  pomocniczych).  Ponadto  w  sieciach  zamkniętych  możliwe  jest
stosowanie  niekonwencjonalnych  metod formowania  sygnałów  i  ich transmisji,  w tym  również
takich,  które  nie  spełniają  warunku  kompatybilności,  co  pozwala  niekiedy  na  uzyskiwanie
transmisji lepszej jakościowo niż w TV programowej. W porównaniu do telewizji programowej
możliwe jest stosowanie innych częstotliwości odchylania pionowego i poziomego, a ze względu
na konieczność zwiększenia rozdzielczości jest stosowana większa liczba linii, np. 875, 1023 lub
1225.

Termografia

Do systemów telewizji użytkowej, której urządzenia są oparte na przekształcaniu informacji

o rozkładzie luminancji i chrominancji transmitowanej sceny na sygnał wizyjny, można zaliczyć
systemy wykorzystujące np. optyczne zobrazowanie rozkładu temperatury (termowizja),
polegające na zdalnej i bezdotykowej ocenie rozkładu temperatury na powierzchni badanego
ciała emitującego promieniowanie podczerwone, gdy temperatura tego ciała jest wyższa od zera
bezwzględnego.

Istnieją dwie możliwości pomiaru promieniowania cieplnego, a mianowicie: pomiar

natężenia  w  ruchomym  „oknie  widmowym”  za  pomocą  detektorów  termicznych
(niedyspersyjnych),  oraz  pomiar  za  pomocą  detektora  kwantowego  (dyspersyjnego),
działającego  podobnie  do  układu  ze  sprzężeniem  ładunkowym  CCD.  Mają  one  rozdzielczość
temperaturową  0,l  ÷  0,2°C,  czasową  ok.  1

s oraz przestrzenną zależną od liczby elementów

macierzy.

W zakresie szybkich systemów termografii dla przedziału widmowego 1,1 ÷ 1,3

m na

uwagę

zasługuje

detektor

(przetwornik)

podczerwieni

typu

półprzewodnik-plazma

przedstawiony na rysunku 72.

Od strony katody widoczne jest przezroczyste dla podczerwieni złącze omowe (1)

naniesione  na  warstwę  fotoprzewodnika  (2).  Anoda  (5)  jest  oddzielona  od  katody  obszarem
wyładowań  (4),  którego  szerokość  ustalają  elementy  dystansowe.  Katoda  jest  wykonana  jako
przezroczyste  dla  światła  widzialnego  metaliczne  złącze  omowe,  naniesione  na  dielektryk.
Całość  jest  dołączona  do  źródła  napięcia  o  wartości  wystarczającej  do  powstania  wyładowań.
Jeśli promieniowanie podczerwone ma małe natężenie, to w małym obszarze detektora element

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przewodzący (stanowiący część obwodu: źródło napięcia – złącze  półprzewodnikowe – katoda
–  obszar  wyładowań  –  anoda)  ma  dużą  rezystancję  w  porównaniu  z  obszarem  wyładowań
i  prawie  cały  spadek  napięcia  przypada  na półprzewodnik.  Gęstość  prądu wyładowania, a  więc
i  natężenie  emitowanego  przez  plazmę  światła  jest  małe.  Natomiast  przy  dużych  natężeniach
padającego  światła  sytuacja  jest  odwrotna,  co  umożliwia  kamerze  z  przetwornikiem  CCD
rejestrację obrazu optycznego wiernie odtwarzającego lokalne natężenia wiązki promieniowania
cieplnego padającej na detektor (przetwornik).

Rys.72. Zasada pracy detektora termograficznego typu pótprzewodnik-plazma gazowa:

1 - złącze omowe (przezroczyste dla podczerwieni), 2 - katoda z półprzewodnika fotoczułego, 3 - element

dystansowy, 4 - obszar wyładowań, 5 - anoda metalowa naniesiona na dielektryk (przezroczysta dla światła

widzialnego) [2, s. 200].

Noktowizor

Jest to w rzeczywistości elektrooptyczny wzmacniacz obrazu, przetwarzający obraz

optyczny  o  poziomie  jaskrawości  niewystarczającym dla  percepcji oczu.  Realizowanemu przez
wzmacniacz  intensywnościowemu  przetwarzaniu  obrazu  towarzyszy  na  ogół  przetworzenie
spektralne,  zależnie  od  zakresów  widmowych  detektora  obrazu  (fotokatody)  i  „odtwarzacza
obrazu” (ekranu luminescencyjnego). Zasadę działania noktowizora przedstawiono na rys. 73.

Rys.73. Schemat funkcjonalny noktowizora:

R — rozkład luminancji w obrazie o małej jasności, 1 - okular, 2 - fotokatoda, 3 - obszar wzmocnienia,

4 - ekran, 5 - obiektyw, 6 - odbiornik, WR - wzmocniony rozkład luminancji obrazu pierwotnego [2, s. 201].

Obraz pierwotny, o jaskrawości niewystarczającej dla percepcji oczu, jest odwzorowany za

pomocą  układu  optycznego  (okularu)  ha  powierzchnię  fotokatody,  pełniącej  funkcję  stopnia
wejściowego noktowizora. Z fotokatody są emitowane elektrony o rozkładzie powierzchniowym
emisji, odwzorowującym obraz pierwotny. W obszarze wzmacniania elektrony są przyspieszane
i  kierowane  do  ekranu.  Aby  odwzorowany  obraz  był  wiernym  odtworzeniem  obrazu
pierwotnego,  ekran  powinien  zapewniać  dobre  warunki  do  odwzorowania  obrazu  intensywnie
wzmocnionego  (w  stosunku  do  pierwotnego).  Wzmocnienie  jest  rezultatem  uzyskania  przez
elektrony wyemitowane z katody energii od pola przyspieszającego. Powstały na ekranie obraz,
za  pośrednictwem  układu  optycznego  (okularu),  może  być  przeznaczony  dla  obserwatora,  do
utrwalenia na kliszy fotograficznej lub do rejestracji wideokamerą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zintegrowany system nadzoru i sterowania

Zintegrowany system nadzoru i sterowania wyposażony jest w inteligentne urządzenia,

przeznaczone do przełączania sygnałów wizyjnych i sterowania punktami kamerowymi.
Wszystkie połączenia są realizowane za pomocą kabla koncentrycznego, co upraszcza instalację
i ułatwia konserwację.

Rys.74. Schemat funkcjonalny zintegrowanego systemu nadzoru i sterowania:

System 200 (firmy Panasonic) [2, s. 202].

Na rys. 74 przedstawiono schemat funkcjonalny Systemu 200. System ten umożliwia:

sterowanie  zoomem  i  ogniskowaniem  obiektywu,  otwieranie  i  zamykanie  przysłony,  wybór
jednej  z  trzech  szybkości  migawki  elektronicznej  (tj.  1/250,  1/500  i  1/1000  s),  sterowanie
głowicą  zdalnej  regulacji  położenia  kamery,  dwukierunkowe  przesyłanie  fonii  przy
zastosowaniu opcjonalnych modułów fonii oraz w ramach wyposażenia dodatkowego sterowanie
pracą odmrażacza szyby (przy projekcji obiektów zewnętrznych).

Systemy sterowania i nadzoru umożliwiają, oprócz obserwacji wybranego obiektu, również

odpowiednie  reakcje  przy  określonych  zmianach  tego  obiektu,  np.  wysyłanie  sygnałów
alarmujących  (przejazd  przez  skrzyżowanie  na  czerwonym  świetle  powoduje  wysłanie  sygnału
włączającego  migawkę  aparatu  fotograficznego  lub  innego  urządzenia  rejestrującego).  Za
pomocą  takich  systemów  możliwe  jest  skuteczne  zabezpieczanie  mienia  takich  obiektów,  jak
magazyny  i  salony  z  drogimi  artykułami,  skarbce,  muzea,  czy  duże  obiekty  użyteczności
publicznej.  Nośnikami  sygnałów  alarmowych  mogą  tu  być  m.in.  promienie  podczerwone,
mikrofale,

ultradźwięki

ostatnio

również

sygnał

wizyjny,

dzięki

osiągniętej

superminiaturyzacji w zakresie kamer video. Zmiana treści sygnału wizji zostaje precyzyjnie
wykryta przez bardzo czuły układ elektroniczny (np. detektor ruchu, czy pętlę sprzężenia
zwrotnego).

Optymalnym rozwiązaniem na miarę aktualnego stanu techniki jest System 300, który

w stosunku do Systemu 200 został uzupełniony 8-kanałowym przełącznikiem sekwencyjnym
(programowanym), 4-kanałowym multiplekserem, 4-kanałowym mikserem fonicznym oraz
interfejsem PC (sterowniki kamer i systemu zostały tylko zmodernizowane). W tym rozwiązaniu
gama możliwości jest znacznie szersza i zawiera:

−

programowane przełączanie obrazów za pomocą 8-kanałowego przełącznika sekwencyjnego;

istnieje możliwość zaprogramowania sekwencji, czasu przełączania (ang. dwell time) oraz
pomijania wybranych kamer (ang. by-pass),

−

dostępny jest również wbudowany generator znaków,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

specjalny interfejs umożliwia dołączenie zewnętrznych czujników alarmowych; w celu

szybkiego przełączania kamer podczas alarmowania można wykorzystać funkcję
„quickscan” (szybkie przeszukiwanie),

−

połączenie przełączników wizyjnych w konfiguracji Master/Slave pozwala na przełączanie

maksimum 64 kamer,

−

możliwość zdalnego sterowania maksymalnie 64 kamerami za pomocą sterownika

systemowego,

−

możliwość podłączenia maksymalnie 5 sterowników systemu,

−

dodatkowy interfejs w celu automatycznego sterowania z komputera PC,

−

przesyłanie danych kablem koncentrycznym.

W obydwu systemach są stosowane kamery CCD „Super Dynamie” DSP z przetwornikiem

1/3" IT (768x585 pikseli), o rozdzielczości poziomej 570 linii, 50 dB stosunku S/N oraz czułości
0,08 lx przy F 1,4; 0,06 lx przy F 1,2; oraz 0,02 lx przy F 0,75, z wbudowanym detektorem
ruchu drugiej generacji.

Telewizja w układzie zamkniętym CCTV (Closed Circuit TeleVision)

Historycznie można wyznaczyć trzy etapy rozwoju CCTV:

1. CCTV analogowa

Instalacje analogowe ze względu na wysokie koszty zapisu na taśmach magnetowidowych,

niemożliwość wprowadzenia programowego wsparcia dla obsługi, drogie i skomplikowane
systemy sterowania kamerami, niemożliwość przesyłania sygnału poza obiekt – powinny być
bezwarunkowo zmodernizowane.

2. CCTV z cyfrowym zapisem na HDD

Instalacje z cyfrowym zapisem na HDD są sposobem na stosunkowo tanią modernizację

istniejących  instalacji  analogowych  i  jednocześnie  najpopularniejszymi  budowanymi  obecnie
systemami.  Wymiana  magnetowidu  na  rejestrator  cyfrowy  stwarza  nowe  możliwości.  Sygnał
wizyjny  podlega  digitalizacji  w  rejestratorze,  w  tej  formie  jest  zapisywany  na  dyskach
komputerowych.

Rys.75. Architektura instalacji z cyfrowym zapisem [47].

Cyfrowa wersja sygnału pozwala na wprowadzenie analizy obrazu za pomocą programów

komputerowych – powoduje to, że duża część zadań obsługi może być wykonywana
automatycznie. Istnieje możliwość wsparcia obsługi przez programy komputerowe zawarte

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w  Cyfrowych  Systemach  Rejestracji  (DVR  –  Digital  Video  Recorder).  Wśród
najpopularniejszych  możliwości  programowego  wsparcia  należy  wymienić:  detekcję  ruchu,
śledzenie obiektów, rejestracja zdarzeń przed alarmowych, zliczanie obiektów, analizę obiektów
porzuconych  itd.  Ponieważ  rejestratory cyfrowe  praktycznie  są  specjalizowanymi  komputerami
szerokie  są  możliwości  programowania  sekwencji  po  zaistnieniu  zdarzeń  alarmowych,
począwszy  od  prostego  włączenia  syren  alarmowych  poprzez  telefoniczne  lub  mailowe
przekazanie informacji, zrzutów ekranowych, a  skończywszy np. na blokadach zamków. Istotne
jest również, że sygnał z rejestratora w postaci cyfrowej da się transmitować na nieograniczone
odległości, a funkcjami rejestratora można w prosty sposób sterować poprzez sieć.

3. CCTV w sieciach IP

Instalacja monitoringu w oparciu o sieci IP daje ogromne możliwości budowania dużych

i  rozległych  instalacji.  Przykładem  możliwości  jest  ogólnoświatowa  sieć  monitoringu  firmy
Cisco,  która  integruje  296  obiektów  monitorowanych,  rozproszonych  w  60  krajach.  W  ramach
tej instalacji pracuje 2661 kamer. W takiej formule zbiorczy monitoring np. stacji benzynowych,
czy  ujęć  wody  na  terenie  jednego  regionu  nie  wydaje  się  niczym  skomplikowanym.  Jednak  ze
względu  na  prostotę  budowy  i  największe  możliwości  zastąpienia  personelu  przez  wsparcie
programowe  takie  systemy  warto  budować  już  dla  kilku  kamer,  mając  na  uwadze,  że
w przeciągu 2-3 lat tego typu instalacje staną się standardem.

Architektura budowy sieci instalacji monitoringu IP jest identyczna jak zwykłych sieci

informatycznych. Urządzenia do obróbki sygnału wizyjnego posiadają własne adresy IP. Można
wykorzystywać  analogowe  fragmenty  instalacji  np.  kamery,  ściany  monitorów  poprzez
zastosowanie  konwerterów  sygnału  A/C  zwanych  webserwerami,  a  w  odwrotną  stronę
dekoderami.  Rejestracja  sygnału  może  następować  w  tradycyjnych  DVR  (lokalnie)  jak
i w rejestratorach sygnału strumieniowego (zdalnie).

Rys.76. Ilustracja pracy instalacji CCTV w sieci IP z wykorzystaniem istniejących urządzeń analogowych.

1 - kamera analogowa, 2 - zespół kamer analogowych, 3 - webserwer jednokanałowy, 4 - kamera IP,

5 - webserwer czterokanałowy, 6 - obrotowa kamera IP, 7 - dekoder cyfra/analog, 8 - dekoder wielokanałowy

cyfra/analog, 9 - sieciowy rejestrator – strumieniowy (NDVR), 10 - monitor cyfrowy, 11 - monitor analogowy, 12 -

ściana monitorów analogowych [47].

Jak ilustruje rys. 76 budowa sieci jest prosta, łatwa jest jej rozbudowa – nową kamerę można

podłączyć w dowolnym miejscu, poprzez jej unikalny adres możliwe jest jej sterowanie
z dowolnego miejsca a udostępnianie obrazów może być w prosty sposób konfigurowane. Na

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przykład,  część  obrazów  w  instalacji  monitoringu  zakładu  może  być  udostępniana  dozorowi
technicznemu  i  służyć  nadzorowi  produkcji,  natomiast  inne  obrazy  z  sieci  mogą  być  dostępne
służbie ochrony, najistotniejsze obrazy można na bieżąco udostępniać np. policji. Należy jednak
pamiętać,  że  ze  względu  na  brak  standardów  generalnie  do  budowy  sieci  należy  korzystać
z urządzeń jednego producenta.

Podstawowym i nowym elementem w takich instalacjach jest kamera IP, będąca

w  zaawansowanych  przypadkach  specjalizowanym  komputerem.  Jest  to  kamera  którą  można
przyłączyć  bezpośrednio do sieci  LAN  lub do sieci bezprzewodowej poprzez złącze  FE 10/100
Mbps  (RJ-45).  W  kamerze  IP  następuje  digitalizacja  sygnału  wideo,  zatem  bardzo  ważna  jest
moc  obliczeniowa  wbudowanego  w  nią  procesora,  ponieważ  od  tego  zależy  jakość  obrazu
przesyłanego w sieci, a przez to funkcjonalność instalacji.

System obserwacyjny

Typowy system obserwacyjny w wersji kolorowej jest złożony z kilku kamer, monitora

z wbudowanym przełącznikiem sekwencyjnym oraz magnetowidu poklatkowego. Przykładowe
rozwiązanie układowe takiego systemu przedstawiono na rys. 77.

Rys.77. Miniaturowy system obserwacyjny Panasonic VP Multiplex [2, s. 204].

Sygnał wizyjny oraz zasilanie jest przekazywane pojedynczym kablem koncentrycznym.

Maksymalna odległość pomiędzy kamerą i monitorem wynosi 270m, monitor umożliwia
podłączenie kamer dodatkowych z wykorzystaniem dodatkowego modułu rozszerzającego.

Funkcjonowanie całego systemu zależy głównie od wyboru właściwego obiektywu kamery

do  każdego  zastosowania.  Ogniskowa  obiektywu  (mierzona  w  milimetrach)  jest  bezpośrednio
związana z  kątem  widzenia;  krótkie  ogniskowe tworzą  szerokie kąty  widzenia,  długie  zaś  stają
się  teleobiektywem  o  wąskim  kącie  widzenia.  „Normalny”  kąt  widzenia  odpowiada  obrazowi
widzianemu przez oko ludzkie i jest następstwem zastosowania obiektywu o ogniskowej równej
wymiarem  przekątnej  przetwornika  obrazu  kamery,  tj.  sensora  CCD.  Format  obiektywu
powinien  być  zawsze  równy  lub  większy  od  formatu  kamery.  Rozmiar  przetwornika  CCD  ma
również  wpływ  na  kąt  widzenia;  mniejszy  przetwornik  CCD  zastosowany  przy  tym  samym
obiektywie  tworzy  węższe  kąty  widzenia.  Format  obiektywu  nie  ma  natomiast  wpływu  na  kąt
widzenia,  jednak  musi on stworzyć obraz, który  pokryje przetwornik  CCD (przy takim samym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

lub  większym  formacie  kamery).  Zapewnia  to  również  zwiększenie  rozdzielczości  i  poprawę
jakości  obrazu,  ponieważ  jest  wykorzystywany  jedynie  środek  obiektywu,  gdzie  komponenty
optyczne  mogą  być  dokładnie  analizowane.  Obowiązuje  przy  tym  zasada,  że  obiektywy
z  automatyczną  przysłoną  są  stosowane  na  zewnątrz  pomieszczeń  o  zmiennych  poziomach
naświetlenia,  a  obiektywy  z  ręcznie  sterowaną  przysłoną  stosuje  się  wewnątrz  pomieszczeń,
gdzie poziom oświetlenia jest niezmienny.

Monitory systemów nadzoru są oferowane na ogół w 4 rozmiarach: 10”, 14”, 15” i 21”,

a więc od modelu biurkowego lub przenośnego dla celów demonstracji do modelu
wymagającego większych odległości oglądania, utożsamianych z dużymi sklepami lub
centralnymi pomieszczeniami monitorowania.

Monitory wizyjne

Monitor wizyjny jest odbiornikiem różniącym się od „tradycyjnego” odbiornika TVM lub

TVC m.in. tym, że nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości oraz układów toru fonii
– jest zatem przystosowany do odbioru sygnału wizji w jej podstawowym paśmie, tj. 0 ÷ 6MHz
oraz do realizacji elektronicznej syntezy obrazu.

Spośród wielu kryteriów podziału monitorów wizyjnych zasada wyświetlania informacji

wyróżnia  przede  wszystkim  monitory  kineskopowe  (z  ekranem  pokrytym  luminoforem),
monitory ciekłokrystaliczne wykonane technologią pasywnych elementów LCD lub aktywnych,
cienkowarstwowych  tranzystorów  TFT  i  ulepszonej  wersji  SFT  oraz  monitory  plazmowe.
Podstawową  cechą  eksploatacyjną  monitora  jest  przekątna  jego  ekranu  wyrażana  w  calach.
Bardzo  ważne  są  również  rodzaje  zastosowanych  regulacji  oraz  możliwości  ich  sterowania.
W  dobrych  jakościowo  monitorach  wartości  parametrów  regulacji  są  wyświetlane  na  ekranie.
Kolejną  ważną  cechą  eksploatacyjną  jest  stosowanie  energooszczędnych  reżimów  pracy
monitora. Rozróżnia się trzy tryby pracy monitora: praca normalna, z włączonym wyświetlaniem
obrazu  i  z  całkowitym  sygnałem  synchronizacji,  oraz  dwa  tryby  stand  by  polegające  na
wyłączeniu wyświetlania obrazu  i alternatywnie sygnału synchronizacji pionowej  lub poziomej.
Korzystanie  z  poszczególnych  stanów  pracy  energooszczędnej  jest  sterowane  automatycznie
i przysparza oszczędności odpowiednio 30% i 80% energii pobieranej.

Wymagania techniczne dla monitorów wizyjnych znacznie przewyższają warunki określone

dla  odbiorników  telewizyjnych  zwłaszcza  w  zakresie  takich  parametrów,  jak:  przenoszone
pasmo  częstotliwości  sygnału  wizyjnego  i  jego  dopuszczalne  zniekształcenia,  luminancja
i  kontrast,  geometria  i  zbieżność,  a  przede  wszystkim  synchronizacja.  Spełnienie  tych
wszystkich  warunków  wymaga  znacznej  rozbudowy  układów  elektronicznych  monitora,  lecz
dzięki  temu  odznacza  się  on  wysoką  jakością,  dużą  stabilnością  i  niezawodnością  oraz
przystosowaniem  do  wielogodzinnej  ciągłej  pracy.  Zalecana  w  monitorach  minimalna
częstotliwość odświeżania wynosi 72 Hz.

Ze względu na istnienie wielu standardów sterowników, charakteryzujących się różnymi

częstotliwościami pracy – oprócz monitorów pracujących wyłącznie z jedną, stałą
częstotliwością odchylania poziomego i pionowego, są produkowane monitory automatycznie
dostosowujące się do częstotliwości przesyłanych ze sterownika. Monitory takie mogą pracować
w pewnym przedziale częstotliwości i są oznaczane jako multiscan lub multisync.

Projektory

Projektory wizyjne służą do wyświetlania obrazu dużych rozmiarów na zewnętrznym

ekranie.  Wśród  projektorów  dominują  dwie  rozdzielczości:  SVGA  o  liczbie  punktów  800x600
oraz  XGA  1024x768  punktów.  Rzadziej  można  spotkać  SXGA  1280x1024  punktów. Istotnym
parametrem  dla  projektorów  do  kina  domowego  jest  rozdzielczość  sygnału  telewizyjnego  tzn.
liczba  linii  wyświetlanych  przez  projektor,  najmniej  440,  a  najwięcej  750  linii.  Ich  liczba

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

większa niż 500 pozwala na korzystanie z większości źródeł wideo. Największa rozdzielczość
sygnału telewizyjnego jest istotna, gdy dysponujemy źródłem sygnału HDTV.

Źródłem światła w projektorach są lampy. Od ich rodzaju zależy strumień świetlny, czas

pracy  i trwałość. Najczęściej  są  stosowane  lampy metalo-halogenowe o mocy od 250 do 400W
i trwałości od 1000 do 2000 godzin. Z czasem  światło  lampy traci  swoją  barwę, co wpływa  na
jakość  kolorów.  Mniejszej  mocy  są  lampy UHP (Ultra  High  Performance)  o trwałości  2-  do  4-
krotnie  większej,  tj.  od  2000  do  8000  godzin.  Największą  moc  mają  lampy  ksenonowe
stosowane  w  projektorach  profesjonalnych  o  mocy  3000W  i  trwałości  500  godzin.  Dla
zwiększenia  strumienia  świetlnego  stosuje się  układy  dwulampowe  lub  czterolampowe.  Lampy
wymagają chłodzenia powietrzem. W tym celu stosowane są wentylatory. Ich konstrukcja także
się  zmienia,  aby  ograniczyć  poziom  hałasu,  który  jest  dokuczliwy  w  małych  pomieszczeniach.
W dobrych projektorach poziom hałasu zawiera się w przedziale 28 ÷ 33dB.

Projektory wizyjne współpracują ze wszystkimi systemami telewizyjnymi PAL, SECAM,

NTSC. Warto zapoznać się z rodzajami wejść i wyjść w danym projektorze, aby nie stosować
przejściówek do dołączenia źródeł sygnałów analogowych i cyfrowych. Do dyspozycji są
wejście: wideo RCA, S-Video, Component, RGB (gniazdo D-Sub 15-stykowe).

Do przesyłania danych komputerowych jest wykorzystywany interfejs RS-232. Coraz

bardziej popularne są wejścia USB do dołączenia myszy  lub przesyłania danych cyfrowych  np.
z  kamery  wideo.  W  nowszych  rozwiązaniach  stosowany  jest  cyfrowy  profesjonalny  standard,
przesyłania danych między komputerem a cyfrowym urządzeniem wyświetlającym DVI (Digital
Visual  Interface).  Eliminuje  on  niestabilność  obrazu  i  daje  ostry  realistyczny  obraz  przy
przetwarzaniu  sygnału  cyfrowego  na  analogowy  lub  odwrotnie.  Wejścia  i  wyjścia  audio  to
przeważnie gniazda RCA, ale są spotykane też „mini-jack” stereo.

Projektory trzymatrycowe

Budowę i zasadę działania projektora z trzema matrycami LCD przedstawiono na rys. 78.

Rys.78. Zasada działania projektora LCD z trzema panelami [40, s. 30].

Układ optyczny składa się z lampy – źródła światła białego, dichroicznych luster

i pryzmatów oraz trzech  monochromatycznych matryc LCD. Światło lampy  jest rozczepiane  na
barwy podstawowe R, G, B, a te oświetlają określony panel LCD. Sygnał wizyjny RGB steruje
czasem  otwarcia  tranzystorów,  a  w  ten  sposób  ilością  światła:  zielonego,  niebieskiego
i  czerwonego  przechodzącego  przez  punkty  obrazowe  każdego  z  paneli  LCD.  Następnie
strumienie  świetlne  są  nakładane  na  siebie  tworząc  kolorowy  obraz,  który  jest  rzutowany  na
ekran zewnętrzny. Dzięki obróbce poszczególnych sygnałów RGB w projektorach LCD z trzema

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

panelami, barwy są znacznie lepszej jakości, ale zastosowanie bardziej skomplikowanych
układów optycznych znacznie podraża koszt urządzenia i zwiększa jego wymiary. Aby
zwiększyć jaskrawość obrazu stosuje się matryce polisilikonowe TFT MLA (Micro Lens Array)
– rys. 79. Każdy punkt takiej matrycy ma swoją soczewkę, skupiającą światło w wiązkę, co daje
poprawę jaskrawości obrazu.

Rys.79. Budowa matrycy LCD TFT MLA [40, s. 30].

Projektory D-ILA

Najnowszą techniką projektorów LCD jest D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier).

Zasadę działania projektora D-ILA przedstawiono na rys. 80.

Rys. 80. Zasada działania projektora D-ILA [40, s. 31].

Obraz nie powstaje wskutek przechodzenia światła przez matryce LCD, ale w wyniku

odbicia  od  niej  światła.  Sygnał  wizyjny  steruje  poszczególnymi  punktami  matrycy,  tworząc
obraz.  Spolaryzowane  światło  lampy  ksenonowej  przechodzi  przez  wybrany  punkt
ciekłokrystaliczny,  po  czym  ulega  odbiciu  przez  elektrodę  i  jest  modulowane  przez  ciekły
kryształ  sterowany  sygnałem  wizyjnym.  Obraz  po  przejściu  przez  polaryzator  i  obiektyw  jest
rzutowany  na  ekran.  Projektory  te  mają  bardzo  duży  kontrast  do  1000:1  i  strumień  świetlny
powyżej 1000 ANSI Im.

Projektory DLP (ang. Digital Light Processing)

Projektory DLP/DMD mają układ scalony DMD (Digital Micromirror Device) zawierający

na  swojej  powierzchni  500000  mikroluster,  które  są  punktami  obrazowymi.  Lusterka  są  tak
małe,  że  na  przekroju  włosa  ludzkiego  mieści  się  ich  kilka  wraz  z  konstrukcją  mechaniczną,
kryjącą  się  pod  powierzchnią  lusterka.  Odległość  między  lusterkami  wynosi  ok.  1

m. Każde

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń:

1.  Wyjaśnij zasadę działania detektora termograficznego.
2.  Wymień metody pomiaru promieniowania cieplnego.
3.  Co to jest noktowizor?
4.  Wyjaśnij zasadę działania noktowizora na podstawie jego schematu funkcjonalnego.
5.  Z jakich elementów składa się zintegrowany system nadzoru i sterowania?
6.  Jakie funkcje spełniają zintegrowane systemy nadzoru i sterowania?
7.  Wymień rodzaje telewizji w układzie zamkniętym CCTV (Closed Circuit TeleVision)?
8.  Wyjaśnij różnice między CCTV analogową a CCTV z cyfrowym zapisem na HDD.
9.  Wskaż różnicę między monitorem wizyjnym a telewizorem.
10.  Wyjaśnij zasadę działania projektora trzymatrycowego.
11.  Wyjaśnij zasadę działania projektora D-ILA.
12.  Wyjaśnij zasadę działania projektora DLP.

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Narysuj schemat blokowy zintegrowanego systemu nadzoru

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z materiałem nauczania i literaturą,
3)  narysować schemat blokowy systemu nadzoru.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka w kratkę formatu A4,

−

ołówek,

−

linijka,

−

gumka do ścierania.

Ćwiczenie 2

Sprawdź działanie projektora obrazu w różnych warunkach oświetlenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  połączyć układ pomiarowy,
4)  sprawdzić działanie projektora w warunkach dużego nasłonecznienia i zaciemnienia,
5)  określić jakość projekcji w różnych warunkach oświetlenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

źródło sygnału wizyjnego (magnetowid, komputer PC),

−

projektor (3LCD, DLP lub D-ILA),

−

ekran projekcyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić zasadę działania detektora termograficznego?

wyjaśnić zasadę działania noktowizora?

scharakteryzować

zintegrowany

system

nadzoru

i sterowania?

scharakteryzować telewizję CCTV?

wskazać

różnice

między

monitorem

wizyjnym

a odbiornikiem telewizyjnym?

wyjaśnić zasadę działania projektora D-ILA?

wyjaśnić zasadę działania projektora DLP?

dobrać projektor do wyświetlania obrazu w różnych
warunkach oświetleniowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Zagadnienia techniki pomiarowej i strojenia urządzeń

wizyjnych. Zasady serwisu urządzeń wideo

4.8.1. Materiał nauczania

Telewizyjny obraz kontrolny

Obraz kontrolny, przedstawiony na rys. 83 zawiera elementy, które umożliwiają ocenę

i  kontrolę  najważniejszych  właściwości  i  parametrów  kolorowego  i  monochromatycznego
obrazu  na  ekranach  monitorów  i  odbiorników  telewizyjnych.  Dodatkową  cechą  obrazu
kontrolnego  jest  możliwość  oscylograficznej  kontroli  amplitudy  i  kształtu  całkowitego  sygnału
wizyjnego oraz jego składowych. Obraz testowy umożliwia subiektywną ocenę m.in.:

−

ostrości,

−

rozdzielczości,

−

kontrastu,

−

równomierności świecenia,

−

charakterystyki luminacji,

−

zniekształceń geometrycznych,

−

wymiarów obrazu,

−

układów zbieżności,

−

balansu bieli,

−

jakości odtwarzania kolorów,

−

zniekształceń wnoszonych przez tor wizji.

Rys.83. Telewizyjny obraz kontrolny [1, str. 213]

Znaczenie poszczególnych części obrazu testowego jest następujące:

−

tło obrazu jest czarne, a więc ustalone na poziomie wygaszania, równomierność świecenia
można ocenić przez obserwację tła obrazu,

−

całe tło obramowano białymi i czarnymi prostokątami, wyznaczając wymiary obrazu,

−

biała krata służy do oceny ostrości obrazu, zbieżności oraz stopnia zniekształceń
geometrycznych,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

okrąg jest położony w centralnej części obrazu – jego zniekształcenia wskazują na
zniekształcenia geometryczne obrazu,

−

wnętrze koła zawiera szereg testów, rozdzielonych liniami kraty, a są to:

−

linia 2 – biały wierzchołek o amplitudzie 100%,

−

linia 3 – czarny prostokąt o poziomie wygaszania (0%),

−

linia 4 – test na stwierdzenie zniekształceń typu fazowego w sygnale wizyjnym,

−

linia 5 – pole złożone z czarnych i szarych prostokątów o poziomach 0 i 75%, pozwala

na ocenę sygnału luminancji za pomocą oscyloskopu,

−

linia 6 i 7 – założony z sześciu pól kolorowych o następujących barwach (od lewej):

żółty, turkusowy, zielony, purpurowy, czerwony i niebieski – test ten służy do oceny
jakości odtwarzania barw oraz oceny pracy toru chrominancji i wzmacniaczy
wizyjnych,

−

linia 9 i 10 – pięć grup pasów pionowych o gęstościach odpowiadających

częstotliwościom:  0,8;  1,8;  2,8;  3,8  i  4,8  MHz,  służą  do  oceny  rozdzielczości
i szerokości pasma przenoszonych częstotliwości przez odbiornik; zacieranie się granic
w  strukturze  prążków  kontrolnej  grypy  określa  zakres  częstotliwości  odtwarzanych
przez tor luminancji,

−

linia 11 – pasy gradacji o różnych stopniach luminancji, umożliwiające ocenę kontrastu

obrazu; służą do balansu bieli,

−

linia 12 – tak jak linia 3,

−

linia 13 i 14 – pas złożony z dwóch powierzchni żółtych, rozdzielonych pasem

czerwieni; jest to sygnał pomocniczy do oceny przesunięć fazowych między sygnałami
różnicowymi w systemie PAL

Pomiary parametrów urządzeń wizyjnych

Pomiary charakterystyk urządzeń wizyjnych najwygodniej jest wykonywać korzystając

z  odpowiednich  sygnałów  pomiarowych  –  impulsów  o  różnym  czasie  trwania  i  częstotliwości
powtarzania,  sygnałów  sinusoidalnych,  sygnałów  wobulowanych  itp.,  dobranych  odpowiednio
do  rodzaju  urządzenia,  jakie  ma  być  mierzone.  Dla  zapewnienia  właściwych  warunków  pracy
mierzonego urządzenia sygnał pomiarowy powinien mieć postać sygnału wizyjnego.

Do obserwacji i kontroli sygnału pomiarowego, który przeszedł przez badane urządzenie

i jest obarczony zniekształceniami powstałymi w jego obwodach, potrzebny jest oscyloskop
pomiarowy o paśmie przenoszenia co najmniej 10 MHz i kalibrowanej podstawie czasu.

Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej toru wizji sygnałem grup
częstotliwości

Do pomiaru charakterystyki amplitudowej można stosować sygnał grup częstotliwości

(CCIR-18) przedstawiony na rys. 86. Sygnał ten składa się z kilku grup sygnałów sinusoidalnych
o  określonych  częstotliwościach,  a  jako  sygnał  odniesienia  służy  impuls  bieli  umieszczony  na
początku  sygnału.  Pomiary  wykonujemy  w  obwodzie  zestawionym  jak  na  rys.  84,  odczytując
z  ekranu  oscyloskopu  amplitudy  poszczególnych  grup  częstotliwości  (rys.  85).  Na  podstawie
odczytanych  wartości  amplitudy  można  wyznaczyć  wzmocnienie  przy  każdej  częstotliwości
w stosunku do impulsu bieli.

Rys.84. Schemat pomiarowy do badania toru wizji odbiornika telewizyjnego [źródło: opracowanie własne]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

100

Za pomocą tej metody, stosując odpowiedni układ różniczkujący, można zmierzyć

zniekształcenia rzędu dziesiętnych części procenta, zależnie od użytego oscyloskopu.

Wartość zniekształceń oblicza się ze wzoru:

100

⋅

−

gdzie: A – amplituda największego impulsu szpilkowego, B – amplituda najmniejszego impulsu
szpilkowego.

Rys.88. Zasada pomiaru zniekształceń nieliniowych za pomocą sygnału schodkowego: a) sygnał na wejściu, b)

sygnał na wyjściu układu, c) sygnał impulsów szpilkowych na wyjściu układu różniczkującego [43, str. 16]

Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji

Różnica wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji określona jest jako względna

różnica wzmocnienia toru wizyjnego mierzona dla częstotliwości 4,43MHz i średnich
częstotliwości pasma sygnału luminancji (100 – 500 kHz). Jeśli amplituda sygnału chrominancji
jest większa od amplitudy sygnału luminancji, różnica wzmocnienia jest dodatnia.

Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji można przeprowadzić za

pomocą sygnału linii 17 – „CCIR 17” (rys. 89), wykorzystując impuls bieli B2 (12 – 22 μs) oraz
sygnał F – „Sin20T” (26 – 40 μs).

Różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji określa się wzorem:

100

⋅

−

gdzie: A

– amplituda impulsu B2, A

– amplituda impulsu F.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

101

Rys.89. Sygnał CCIR-17 [45, str. 2-15]

Pomiary i regulacja magnetowidów

Pomiarów w torze sygnałowym magnetowidu można dokonać przy pomocy taśmy,

z zapisanymi na niej sygnałami testowymi. Najczęściej stosuje się:
1.  Test  koła  lub  kratownicy  –  do  sprawdzania  ogólnej  linearności  obwodów,  geometrii  obrazu
i działania układów serwomechanizmów.
2. Pionowe pasy kontrastu o stopniach szarości od bieli do czerni – do sprawdzania  linearności
toru wizyjnego.
3. Test pasma  częstotliwości z grupami sinusoid o częstotliwościach, np.: 0,8; 1,8; 2,8; 3,8; 4,8
MHz – do oceny rozdzielczości magnetowidu.
4.  Obraz  złożony  z  pionowych  pasów  kontrastu,  wg  p.  2,  na  które  jest  nałożony  test  pasm
częstotliwości (CCIR-18)
5.  Test poziomych  pasów.  Obraz  testowy składa  się  z  poziomego  pasa  bieli (100% sygnału  Y)
u góry obrazu. Poniżej występują trzy poziome pasy z sygnałami o częstotliwości: 2,8; 3,0; 3,2
MHz  do  wizualnej  oceny  charakterystyki  częstotliwościowej  zapis/odczyt.  Pas  u  dołu  obrazu
odpowiada  sygnałowi  podnośnej  chrominancji,  zmodulowanej  sygnałem  różnicowym  R–Y
o  nasyceniu  malejącym  skokowo  (np.  8  stopni)  od  100%  do  0.  Poziom  bieli  stanowi  poziom
odniesienia,  a  schodki  nasycenia  chrominancji  dają  wskazania  odnośnie  działania  i  linearności
toru chrominancji.
6.  Test  kolorowych  pasów.  Służy  on  do  oceny  toru  chrominancji  magnetowidu  i  do  regulacji
stosunku sygnału chrominancji do sygnału luminancji tak, aby współczynnik intermodulacji tych
sygnałów miał minimalną wartość. W normalnych warunkach występuje to gdy stosunek napięć
mierzonych na głowicach wizyjnych wynosi 1:10, przy nasyceniu 75%.
7.  Biały  obraz  na  całym  ekranie  –  sygnał  bieli  do  sprawdzenia  i  regulacji  prądu  zapisywanego
sygnału FM/YXS.
8.  Kolorowy:  czerwony,  zielony  i  niebieski  oraz żółty,  niebiesko-zielony  i purpurowy  obraz  na
całym  ekranie.  Sygnały  te  służą  do  określenia  stopnia  ograniczania  nasycenia  kolorów  i  do
wykrywania  zdudnień  z  podnośną  chrominancji,  interferencji  między  podnośną  chrominancji
i częstotliwością różnicową fonii, prześwitów między ścieżkami wizyjnymi i do wyregulowania
natężenia prądu zapisywanego sygnału chrominancji na wartość optymalną.
9. Test fonii. Zapis fonii do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych toru fonicznego składa
się z sygnałów sinusoidalnych o określonych poziomach, czasie trwania i kolejności (np.: 1000
Hzpoziom 0 dB czas: 3 min).
10.  Do  pomiaru  nierównomierności  przesuwu  taśmy  stosuje  się  zapis  sygnału  o  częstotliwości
3150 Hz ± 2 Hz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

102

Zasady serwisu urządzeń wideo

We współczesnych odbiornikach TV istnieje możliwość przeprowadzania szeregu regulacji

w  tzw.  trybie  serwisowym,  który  nie  jest  dostępny  dla  użytkownika,  gdyż  jest  uruchamiany
przez  pracownika  serwisu  tylko  po  wprowadzeniu  specjalnego  kodu  wejściowego  za  pomocą
pilota  zdalnego  sterowania.  Tryb  serwisowy  przypomina  łudząco  standardowe  menu
użytkownika
i umożliwia dokonywanie następujących regulacji:

−

geometrii obrazu (na wprowadzonym teście kraty z generatora pomiarowego), a w niej:

centrowanie  (H-center),  ustawianie  szerokości  (H-size),  ustawianie  wysokości  (V-size),
centrowanie  w  pionie  (V-center),  regulację  zniekształceń  poduszkowych  (PIN-AMP),
regulację  w  narożnikach  (PIN-COR),  regulację  liniowości  w  pionie  (V-LINEARITY)  oraz
inne,
w zależności od konkretnego modelu odbiornika;

−

balansu bieli (na wprowadzonym teście pasów RGB z generatora pomiarowego), a w niej:

R-drive, G-drive, B-drive, R CUT OFF, G CUT OFF;

−

automatycznej regulacji wzmocnienia (ARW);

−

wyboru standardu fonii (BG/DK/L);

−

wyboru języka, w którym ma być wyświetlany teletekst;

−

innych regulacji specyficznych dla poszczególnych modeli danej firmy.

Po zakończeniu regulacji w trybie serwisowym, wprowadzone dane zostają zapisane

w  pamięci  odbiornika.  Regulacje  wykonuje  się  wówczas,  gdy  na  skutek  awarii  pamięci  dane
uległy całkowitemu lub częściowemu skasowaniu lub, co też się może zdarzyć, zostały na etapie
produkcyjnym  wprowadzone  w  sposób  odbiegający  od  optymalnego  i  wymagają  korekty
(dotyczyć to może zwłaszcza geometrii obrazu). Odbiorniki telewizyjne z odświeżaniem 100 Hz
oraz niektóre typy odbiorników 50 Hz o podwyższonym standardzie są wyposażane w dekodery
PRO-LOGIC,  PIP,  PAP  i  w  nich  funkcje  w  menu serwisowym  są  bardzo  rozbudowane  (liczba
zmian, które można wprowadzać, może przekraczać nawet tysiąc). Należy przy tym pamiętać, że
geometria  i  balans  bieli  powinny  być  ustawiane  indywidualnie  dla  każdego  egzemplarza
odbiornika. Jest to uwarunkowane rozrzutem parametrów kineskopów i z tego względu po jego
ewentualnej  wymianie  należy  bezwzględnie  przeprowadzić  regulację  odbiornika  w  trybie
serwisowym.  Inne  nastawy  są  z  reguły  zbieżne  w  obrębie  tego  samego  modelu  odbiornika
i  wówczas  wystarczy  przepisać  dane  z  innego  odbiornika.  W  związku  z  tym  często
przeprowadza  się  regulację  bądź  naprawę  odbiornika  bez  jego  demontażu,  co  wydatnie
przyspiesza serwis techniczny.

Konstrukcja mechanicznych części wideokamery łub magnetowidu jest dość złożona

i stosunkowo łatwo do ich wnętrza może przeniknąć kurz i brud oraz drobne pyłki z płótna, nici,
papierosów,  piasku,  pyłów  z  sierści  zwierząt,  z  piór  ptaków,  pyłów  kwiatowych  oraz  wilgoci.
Szkodliwe  jest  również  gromadzenie  się  osadów  tlenkowych  nanoszonych  z  taśmy  na  głowicę
i  elementy  toru  przesuwu  taśmy.  Mieszanina  takich  zanieczyszczeń  odkłada  się  na  elementach
konstrukcyjnych  w  postaci  brunatnej  warstwy  izolacyjnej  lub  nalotów.  Utrudnia  to  kontakt
taśmy z głowicami i rolkami prowadzącymi, a tym samym powoduje zakłócenia w prowadzeniu
taśmy.

Nie należy czekać z czyszczeniem wideokamery lub magnetowidu do momentu, aż zacznie

zanikać  obraz  lub  zaczną  występować  jakieś  zakłócenia  w  jego  rejestracji  lub  odtwarzaniu.
Dbałość  o  czystość  sprzętu  powinno  być  nawykiem  użytkownika  urządzeń  wideo,
a  oczyszczenie  głowic  na  bębnie  i  toru  taśmy  magnetowidowej  powinno  się  wykonać  co
najmniej dwa razy w roku –  w zależności od intensywności eksploatacji.

Istnieją nieskomplikowane metody mokrego czyszczenia toru taśmy:

−

przy użyciu odpowiedniej kasety czyszczącej z dodatkowym nawilżaczem – kaseta

czyszcząca w dość prosty sposób pozwala oczyścić wszystkie miejsca, na których gromadzą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

103

się osady, tzn. głowice, bęben, rolki, prowadnice, napędy i układy napinające taśmę. Taśmy
czyszczące na mokro są w zasadzie nieszkodliwe jeśli chodzi o problem ścieralności głowic.
Główny problem z użyciem tych taśm polega na tym, że po wykonaniu czyszczenia sporo
wilgoci pozostaje na torze prowadzenia taśmy. Jeśli zbyt szybko zostanie włożona normalna
taśma, efekt wydawałoby się prostej operacji czyszczenia będzie przykry. Taśma przyklei się
do wirującego wilgotnego bębna i zostanie na nim owinięta (nie jest wykluczone, że oprócz
zniszczonej taśmy trzeba będzie wymienić inne elementy).

−

przy użyciu tamponu i roztworu czyszczącego – w zależności od budowy kamery lub

magnetowidu,  przed  rozpoczęciem  czyszczenia  należy  zapewnić  dostęp  do  elementów
czyszczących  (poprzez  zdjęcie  pokrywy  obudowy  /  kasety).  Tampon  należy  lekko  zwilżyć
specjalnym  środkiem  do  czyszczenia  głowic  i  przyłożyć  do  głowicy.  Następnie  powoli
obrócić głowicę, równocześnie  lekko dociskając do niej wilgotny tampon. Jeśli głowica  jest
bardzo  brudna,  należy  wymienić  tampon  na  nowy.  Po  wyczyszczeniu  głowicy  należy
wyczyścić wszystkie części, do których dotyka taśma (prowadnic, rolki, itp.).

Do kamer DV należy stosować suchą taśmę czyszczącą, na której powierzchni znajduje się

warstwa  zbierająca  zanieczyszczenia.  Efekt  czyszczący  uzyskuje  się  poprzez  zastosowanie
wysoce  ściernej  taśmy  zdrapującej  zabrudzenie  z  głowic.  Należy  używać  tej  taśmy  zgodnie
z instrukcją i może być ona używana tylko w razie konieczności (im rzadziej tym lepiej), nigdy
profilaktycznie. Każda dobra kaseta czyszcząca, czy to na mokro czy na sucho, pracuje tylko ”do
przodu” tzn.  nie  ma  możliwości  cofania.  Jeśli  kaseta  czyszcząca  ma  możliwość  wielokrotnego
przebiegu,  to  za  drugim  przebiegiem  będzie  to  już  z  całą  pewnością  kaseta  „czyszcząco-
brudząca”.

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia:

1.  Ocenę jakich parametrów OTVC umożliwia obraz kontrolny?
2.  Jakie jest znaczenie poszczególnych składowych kontrolnego obrazu telewizyjnego?
3.  W  jaki  sposób  wyznaczamy  charakterystykę  amplitudowo-częstotliwościową  toru

wizyjnego OTV?

4.  W jaki sposób dokonujemy pomiaru zniekształceń nieliniowych sygnału luminancji?
5.  W jaki sposób wyznaczamy różnicę wzmocnienia torów luminancji i chrominancji?
6.  Jakie pomiary najczęściej wykonuje się w torze sygnałowym magnetowidu?
7.  Jakich regulacji można dokonać w trybie serwisowym w odbiorniku telewizyjnym?
8.  W jaki sposób dokonujemy czyszczenia toru taśmy w kamerze?

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Obserwacja obrazu testowego na ekranie odbiornika telewizyjnego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  zapoznać się z instrukcją obsługi urządzeń niezbędnych do realizacji ćwiczenia,
3)  zapoznać się z instrukcją ćwiczenia,
4)  połączyć układ generatora obrazu testowego z odbiornikiem telewizyjnym,
5)  określić subiektywnie parametry wyświetlanego obrazu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

104

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator obrazu testowego,

−

odbiornik telewizyjny,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 2

Pomiar charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej sygnałem grup częstotliwości

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

łączeniu układu i pomiarach,

5) wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową toru wizyjnego odbiornika

telewizyjnego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator obrazu testowego,

−

odbiornik telewizyjny,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 3

Pomiar zniekształceń nieliniowych luminancji sygnałem schodkowym „5 step”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

łączeniu układu i pomiarach,

5) wyznaczyć wartość zniekształceń nieliniowych luminancji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator obrazu testowego,

−

odbiornik telewizyjny,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

układ różniczkujący (opcjonalnie),

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

Ćwiczenie 4

Pomiar różnicy wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

105

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

łączeniu układu i pomiarach,

5) wyznaczyć różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji i chrominancji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator obrazu testowego,

−

odbiornik telewizyjny,

−

oscyloskop dwukanałowy lub specjalizowany oscyloskop do pomiarów telewizyjnych,

−

przewody umożliwiające podłączenie urządzeń.

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

określić znaczenie poszczególnych składowych obrazu
kontrolnego?

ocenić subiektywnie parametry odbiornika telewizyjnego na
podstawie obrazu kontrolnego?

wyznaczyć charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową
toru wizyjnego OTVC?

wyznaczyć różnicę wzmocnienia sygnałów luminancji
i chrominancji?

dokonać pomiaru zniekształceń nieliniowych w torze
luminancji?

dokonać konserwacji urządzeń wideo?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

106

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera 20 pytań, w tym:

−

12 pytań z poziomu podstawowego (I część),

−

8 pytań z poziomu rozszerzonego (II część).

Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi. Tylko jedna jest prawdziwa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zaznaczyć odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie tego

zadania na później i wróć do niego, kiedy zostanie Ci wolny czas.

8. Za rozwiązanie testu możesz otrzymać następujące oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 12 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 15 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 6 z poziomu

ponadpodstawowego,

9. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

107

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

I część

1. Bezprzewodowe przenoszenie energii na duże odległości możliwe jest przy pomocy:

a) fali elektrycznej,
b) fali elektromagnetycznej,
c) mikrofali,
d) fali magnetycznej.

2. W celu odzyskania informacji użytkowej w końcowej fazie przekazu radiowego należy
odebrany sygnał wielkiej częstotliwości tak przetworzyć, aby sygnałowi użytecznemu
przywrócić pełne naturalne pasmo zwane widmem częstotliwości. Proces ten nazywa się:

a) demodulacją,
b) modulacją,
c) zakłóceniem,
d) kodowaniem.

3. Sygnał chrominancji:

a) zawiera informację o kolorach nadawanego obrazu,
b) zawiera informację o jaskrawości elementarnych pikseli położonych wzdłuż linii obrazu,
c) to inaczej sygnał luminancji,
d) powoduje wygaszenie strumieni elektronów w przetwornikach syntetyzujących.

4. Zespół obiektów i zawartych w nich urządzeń telewizyjnych i radiowych, które łącznie
z personelem programowym, technicznym i administracyjnym realizuje produkcję różnych form
programów telewizyjnych to:

a) antena nadawcza,
b) odbiornik telewizyjny,
c) ośrodek wczasowy,
d) ośrodek telewizyjny.

5. Obowiązujący w Polsce standard telewizyjny ma oznaczenie:

a) D/K,
b) B/G,
c) D/G,
d) G/K.

6. Mikser wizji

a) umożliwia tylko przełączanie różnych ścieżek dźwiękowych,
b) umożliwia tylko przełączanie obrazów z różnych kamer,
c) umożliwia tylko nakładanie się obrazów z poszczególnych źródeł sygnału wizji,
d) umożliwia przełączanie lub nakładanie się obrazów uzyskiwanych z poszczególnych źródeł

sygnału wizji.

7. Wytworzenie i regulacja sygnałów RGB, które następnie są podawane do wzmacniaczy
wizyjnych i po wzmocnieniu sterują katodami kineskopu, realizowane jest dzięki:

a) dekoderowi luminancji,
b) dekoderowi chrominancji,
c) procesorom wizyjnym,
d) układowi zasilania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

108

8. Zadaniem dekodera chrominancji jest:

a) wyselekcjonowanie sygnału telewizyjnego właściwego kanału, wzmocnienie go

i przetworzenie na sygnał o częstotliwości pośredniej,

b) wzmocnienie sygnału odebranego przez antenę, a także tłumienie niepożądanych

sygnałów,

c) wydzielenie sygnału koloru z całkowitego sygnału wizyjnego i detekcja sygnałów

różnicowych.

d) zapewnienie wzmocnienia sygnału p.cz. do poziomu niezbędnego do sprawnej detekcji, ale

także uformowanie prawidłowej charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej,

9. Zależność przestrzennej orientacji kryształów wewnątrz specjalnej cieczy od wytwarzanego
pola elektrycznego wykorzystywana jest przy produkcji ekranów:

a) kineskopowych,
b) CRT (Cathode-Ray Tube),
c) LCD (Lyquid Crystal Display),
d) PDP (Plasma Display Panel).

10. Układ zbudowany z wielu elementów światłoczułych, z których każdy, dzięki zastosowaniu
filtrów barwnych, odczytuje natężenie światła o określonej barwie w danym punkcie matrycy to:

a) dioda elektroluminescencyjna,
b) tyrystor,
c) przetwornik CCD (ang. Charge Coupled Device),
d) fotorezystor.

11. Dostarczenie napięć stałych do zasilania obwodów odbiornika telewizyjnego oraz
zapewnienie odpowiedniej separacji od sieci energetycznej, realizowane jest za pomocą:

a) generatora sinusoidalnego,
b) przetwornicy impulsowej,
c) generatora kwarcowego,
d) przetwornika A/C.

12. Sygnał chrominancji w systemie PAL tworzy się przez:

a) kwadraturową modulację amplitudy podnośnej sygnałami różnicowymi, ze zmianą fazy

podnośnej co linię,

b) kwadraturową modulację amplitudy podnośnej sygnałami różnicowymi, ze stałą fazą

podnośnej w każdej linii,

c) modulację częstotliwości niezależnych podnośnych sygnałami różnicowymi,
d) modulację częstotliwości podnośnej naprzemiennie jednym z sygnałów różnicowych.

II część
13. Wskaż stwierdzenie odnoszące się do systemu telewizji kolorowej NTSC:

a) z podstawowych sygnałów wizyjnych R, G, B tworzy się trzy sygnały: sygnał luminancji

Y, sygnał różnicowy koloru Q i sygnał różnicowy koloru I,

b) kolorowy całkowity sygnał wizyjny CYXS składa się z sygnału luminancji Y i sygnału

chrominancji C; pasmo częstotliwości sygnału chrominancji znajduje się w obszarze
pasma sygnału luminancji,

c) z podstawowych sygnałów wizyjnych RGB tworzy się w macierzy kodującej sygnał

luminancji Y i dwa sygnały różnicowe koloru U i V,

d) kolorowy całkowity sygnał wizyjny składa się tylko z trzech podstawowych sygnałów

RGB.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

109

14. Format DVD w porównaniu z formatem Blu-ray:

a) posiada laser o mniejszej długości fali,
b) posiada laser o większej długości fali,
c) pozwala zapisać większą ilość danych na nośniku jednowarstwowym o średnicy 12 cm,
d) pozwala zapisać większą ilość danych na nośniku jednowarstwowym o średnicy 8 cm.

15. Monitor wizyjny różni się od „tradycyjnego” odbiornika telewizyjnego tym, że:

a) nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości oraz układów toru fonii,
b) oprócz obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości posiada obwody toru fonii,
c) oprócz obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości nie posiada obwodów toru fonii,
d) nie ma obwodów wielkiej i pośredniej częstotliwości, ale posiada obwody toru fonii.

16. W przypadku kamer DV do czyszczenia toru taśmy należy:

a) stosować kasetę czyszczącą z dodatkowym nawilżaczem,
b) stosować suchą taśmę czyszczącą, na której powierzchni znajduje się warstwa zbierająca

zanieczyszczenia,

c) stosować waciki i roztwór czyszczący,
d) stosować najpierw suchą taśmę czyszczącą a następnie kasetę czyszczącą z dodatkowym

nawilżaczem.

17. Dobierz właściwy sygnał do pomiaru charakterystyki amplitudowo-fazowej toru wizyjnego
OTVC:

a) 5 step,
b) CCIR-17,
c) CCIR-18,
d) pasów kolorowych.

18. Tryb serwisowy odbiornika telewizyjnego umożliwia:

a) tylko regulację głośności,
b) tylko regulację kontrastu,
c) m.in. regulację geometrii obrazu,
d) m.in. wymianę kineskopu.

19. System VHS w porównaniu z systemem DV:

a) umożliwia cyfrowy zapis sygnału wizji i fonii, natomiast DV – analogowy zapis sygnału

wizji i fonii,

b) umożliwia analogowy zapis sygnału wizji i fonii, natomiast DV – cyfrowy zapis sygnału

wizji i fonii,

c) VHS wykorzystuje taśmy magnetyczne do rejestracji sygnałów, zaś DV płyty DVD,
d) VHS wykorzystuje płyty DVD do rejestracji sygnałów, zaś DV taśmy magnetyczne,

20. Układ pomiarowy do badania zniekształceń nieliniowych luminancji OTVC powinien m.in.
zawierać:

a) mostek Wiena,
b) wzmacniacz różnicowy,
c) przemiennik kanałowy,
d) generator obrazu testowego z sygnałem 5 step.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

110

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Przetwarzanie i rejestrowanie sygnału wideo analogowego i cyfrowego

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Numer

pytania

Odpowiedź

Punktacja

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

111

6. LITERATURA

1.Orzechowski J.: Podstawy techniki telewizyjnej. WSiP, Warszawa 1999
2.Orzechowski J.: Urządzenia wizyjne. WSiP, Warszawa 2002
3.Pieniak J.: Anteny telewizyjne i radiowe. WKŁ, Warszawa 2001
4.Limann O., Pelka H.: Telewizja. WKŁ, Warszawa 1993
5.Morawski J.: Urządzenia telewizyjne. WSiP, Warszawa 1988
6.Urbański B.: Magnetowid w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1995
7.Urbański B.: Odbiorniki telewizyjne PAL. WKŁ, Warszawa 1998
8.Urbański B.: Rejestracja sygnałów wizyjnych. WKŁ, Warszawa 1982
9.Klimasara W.: Wybieram magnetowid i wideokamerę. WSiP, Warszawa 1994
10.Ibrahim K. F.: Odbiorniki telewizyjne, WNT, Warszawa 1994
11.Wielich G.: Nowoczesny odbiornik telewizji kolorowej. Wyd. W. Haligowski, Gdańsk 2004
12.Witkowski L.: Telewizory – naprawa odbiorników telewizyjnych. WKŁ, Warszawa 1986
13.Jeliaszkiewicz S.: Naprawa i strojenie odbiorników telewizji kolorowej. WKŁ, Warszawa

1986

14.Masewicz T.: Telewizja dla praktyków. WKŁ, Warszawa 1982
15.Rutkowski J.: Wideotechnika. WNT, Warszawa 1992
16.Karwowska-Lamparska A.: Telewizyjne systemy cyfrowe. WKŁ, Warszawa 1993
17.Flynn D.: Tworzenie cyfrowego wideo. Helion, Gliwice 2002
18.Samuła J.: Sygnały wizyjne (1). Radioelektronik nr 7/2000
19.Samuła J.: Sygnały wizyjne (2). Radioelektronik nr 8/2000
20.Buchowicz A.: Kompresja – klucz do telewizji XXI wieku (1). SAT-Audio-Video nr 12/96
21.Buchowicz A.: Kompresja źródłem TV XXI wieku (2). SAT-Audio-Video nr 1/97
22.Buchowicz A.: Kompresja sygnału wizyjnego w standardzie MPEG–2 (3). SAT-Audio-Video

nr 2/97

23.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (1). Radioelektronik nr 7/97
24.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (2). Radioelektronik nr 8/97
25.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (3). Radioelektronik nr 9/97
26.Kurpiewska G.: Kompresja cyfrowego sygnału wizyjnego (4). Radioelektronik nr 10/97
27.Audio-HiFi-Video nr 4/1989 str. 5 – 10
28.Przegląd Techniki. Radio i Telewizja. Zeszyt 94.
29.Elektronika Praktyczna nr 1/98 str. 19 – 23
30.Pełka R.: Format Digital Video (1). SAT-Audio-Video nr 3/2000
31.Pełka R.: Format Digital Video (2). SAT-Audio-Video nr 4/2000
32.Pełka R.: Format Digital Video (3). SAT-Audio-Video nr 5/2000
33.Pełka R.: Format Digital Video (4). SAT-Audio-Video nr 6/2000
34.Pełka R.: Format Digital Video (5). SAT-Audio-Video nr 7-8/2000
35.Pełka R.: Format zapisu DVD i rodzaje płyt. SAT-Audio-Video nr 5/99
36.Pełka R.: Odczyt płyt DVD i przetwarzanie sygnałów. SAT-Audio-Video nr 6/99
37.Pełka R.: Układ sterowania i system ogniskowania. SAT-Audio-Video nr 7-8/99
38.Pełka R.: Układ śledzenia ścieżek. SAT-Audio-Video nr 9/99
39.Pełka R.: Układ regulacji ogniskowania. Sygnał audio. SAT-Audio-Video nr 10/99
40.Justat J.: Projektory – mniejsze, lżejsze i jaśniejsze (1). Radioelektronik nr 5/2001
41.Justat J.: Projektory – mniejsze, lżejsze i jaśniejsze (2). Radioelektronik nr 6/2001
42.Zimiński B.: Charakterystyka częstotliwościowa. Radioelektronik nr 1/87
43.Zimiński B.: Pomiary zniekształceń nieliniowych w urządzeniach wizyjnych. Radioelektronik

nr 2/87

44.Instrukcja obsługi miksera Panasonic WJ-AVE55