Обменные операции в телевидении

Требования, предъявляемые к телевизионному каналу связи, весьма высокие. Например, при iV = 500 000, л = 25 и т = 41 необходимая полоса пропускания канала связи составляет F = 6,25 МГц, а отношение P_c /P _ш = (m - 1)² = 1600. Однако далеко не всегда эти параметры могут быть обеспечены в канале связи. В одних случаях трудно осуществить заданное отношение P_c /P _ш в других — заданную полосу пропускания.

Формула Шеннона показывает, что один и тот же объем информации может быть передан по каналу связи при разных соотношениях сомножителей, входящих в (3.6). Это дает возможность производить обменные операции между полосой, временем передачи и динамическим диапазоном сигнала. Целесообразность выполнения той или иной обменной операции зависит от назначения системы, особенностей передаваемого изображения, используемого канала связи и пр. Например, сокращение полосы пропускания приводит к повышению отношения P_c /P _ш, т. е. к увеличению динамического диапазона канала связи, так как P _ш = F. Следовательно, сокращая полосу частот телевизионного сигнала, можно увеличить отношение P_c /P _ш при неизменной мощности передатчика или уменьшить мощность передатчика при сохранении неизменным отношения P_c /P _ш. Для сохранения при этом объема информации неизменным приходится увеличивать время передачи кадра. Однако это возможно только в том случае, если передаваемые изображения малоподвижны. В ряде случаев такой обмен между полосой и временем представляется целесообразным, например, при создании видеосвязи по телефонным линиям, полоса пропускания которых ограничена десятком килогерц, или в системах космической связи, где мощность передатчика ограничена из-за экономии массы аппаратуры. В частности, при передаче изображения обратной стороны Луны советской автоматической станцией Луна-3 телевизионная аппаратура обеспечивала передачу изображения на расстояние около 400 тыс. километров с временем развертки одного кадра + t_k = 30мин.

При необходимости передачи быстро-движущихся изображений приходится производить обратный обмен времени на полосу, т. е. расширять полосу телег визионного сигнала, чтобы сократить время передачи кадра.

В некоторых случаях, например при сверхдальних космических связях, выгоден обмен динамического диапазона на полосу пропускания. В приведенном примере снижение числа градаций с 41 до 2 позволяет уменьшить P_c /P _ш в 1600 раз.

Однако для сохранения количества информации, передаваемой в единицу времени, неизменным необходимо расширить полосу пропускания системы в log ₂(1 + 1600), т. е. в 10,6 раза, что приведет, однако, к возрастанию мощности шумов тоже в 10,6 раза (так как P _Ш= F΄ ). С учетом этого оказывается, что при таком обмене за счет расширения полосы пропускания канала в 10,6 раза мощность передатчика может быть уменьшена в 1600/10,6 = 150 раз.