Телевидение, в общей системе связи

Телевидение одно из средств информации. Наряду с телевидением используются такие виды связи, как телефонная, радио, факсимильная. В настоящее время все эти виды связи существуют как бы самостоятельно, в отрыве друг от друга, хотя уже намечаются пути их объединения в единую систему массового информационного обслуживания населения. Решение этой задачи базируется в значительной мере на более полном использовании телевизионного канала связи.

Пропускная способность телевизионного канала составляет около 100 Мбит/с, из которых 32 % используется для передачи синхросигнала (п. 3.9, пример 2). Этим создается структурная избыточность, направленная на повышение надежности телевизионного сообщения. Полагая полосу пропускания телевизионного канала равной 6 МГц, а телефонного 3 кГц, легко подсчитать, что эти 32 % могут обеспечить одновременную передачу 640 телефонных разговоров. Поэтому даже частичное уменьшение избыточности телевизионного сигнала посредством его уплотнения позволяет передать по каналу связи довольно большой объем дополнительной информации. Однако не только количественная сторона здесь играет существенную роль. Гораздо важнее, что передача дополнительной информации с выводом ее на экран телевизора меняет традиционный взгляд на функции и задачи телевизионной сети, которая при этом превращается во многофункциональную. Это позволяет расширить область использования домашних радиотехнических средств и предоставить новые услуги связи. Объединение аппаратуры телевизионной, телефонной и факсимильной связи в единый комплекс абонентского устройства позволяет еще больше расширить область услуг.

В ряде стран разработаны и внедрены системы передачи дополнительной информации (СПДИ).

Совместимость и качество изображения

В настоящее время существуют три несовместимые системы цветного телевидения: НТСЦ, ПАЛ и СЕК AM. Особенность всех систем заключается в передаче сигналов яркости и цветности в общей полосе частот. Это обеспечивает совместимость с существующими системами монохромного телевидения, однако возникает проблема перекрестных искажений между сигналами яркости и цветности — высокочастотные составляющие сигнала яркости могут восприниматься как сигналы цветности (перекрестные искажения яркость — цветность), а сигналы цветности могут восприниматься как яркостный узор (перекрестные искажения цветность — яркость). Указанные эффекты возникают во всех трех системах.

Современное телевидение стало глобальным. Протяженность линий связи на Земле достигает десятков тысяч километров, а в системах космической связи — миллионов километров. Это выдвигает ряд важнейших задач: обеспечение помехоустойчивости телевизионного сообщения, возможность восстановления искаженного телевизионного сигнала, сохранение высокого качества сигнала при большом числе преобразований.

Эффективное решение их может быть достигнуто за счет перехода от аналоговых к цифровым методам переработки и передачи телевизионного сигнала. С момента возникновения в основу телевидения была заложена идея дискретизации изображения методом разложения его на отдельные элементы с последовательной передачей средней яркости каждого элемента. Традиционно уровень средней яркости элементов передается аналоговым сигналом. Таким образом, дискретность сохраняется в направлении, перпендикулярном к линии развертки и не сохраняется вдоль нее. Однако нет принципиальных препятствий для сохранения дискретности и вдоль линии развертки, например, при использовании амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) (рис. 7.1, а). Частота дискретизации f _д при этом должна быть равна числу элементов, передаваемых в секунду. С учетом (3.21)f _д= nN=2F

При дальнейшем преобразовании способа передачи телевизионного сигнала возможна замена импульсов разной амплитуды при АИМ комбинацией импульсов одинаковой амплитуды. Такой метод передачи сигналов называют цифровым. Простейшим вариантом этого метода является цифровая импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) (рис. 7.1, б), при которой каждый отсчетный импульс АИМ представляется серией импульсов, образующей двоичный код, численно равный амплитуде отсчетного импульса. Таким образом частота кодовых импульсов f_имк при ИКМ, составляет f _имк=f _дmk , где m_k — разрядность двоичного кода.

Представление телевизионного сигнала в двоичном коде связано с обменной операцией динамического диапазона на полосу. Хотя при этом общий объем информации не изменяется, однако за счет уменьшения динамического диапазона существенно расширяется спектр частот телевизионного сигнала. При равномерном квантовании аналогового телевизионного сигнала в зависимости от содержания изображения необходимо воспроизвести m _э = 128 ÷ 256 градаций уровня, в противном случае заметны ложные контуры на изображении, связанные с тем, что значения яркости передаются дискретно, а не непрерывно. Таким образом, максимальная энтропия элемента изображения

бит.

в цифровую форму необходимы 1—8-разрядные АЦП с частотой дискретизации

При рациональном кодировании, учитывающем статистические характеристика сигнала и психовизуальные особенности зрения, этот поток информации может быть сокращен без ухудшения субъективно оцениваемого качества изображения.

Телевидение — система для передачи подвижного изображения. Поэтому важно оптимизировать эту систему таким образом, чтобы требования, предъявляемые зрительным аппаратом человека к пространственным и временным характеристикам изображения, удовлетворялись сбалансированно.

В современных системах эти требования неполностью удовлетворяются. Четкость телевизионного изображения существенно уступает таковой на 35 мм кинопленке и даже четкости изображения на экранах графических и алфавитно-цифровых дисплеев, рассчитанных на работу с ЭВМ. Угол обзора современных телевизионных систем, при котором еще незаметна строчная структура, мал (7— 10°). Между тем эффект присутствия и кажущаяся объемность изображения проявляются сильнее при значительно больших углах обзора. Из-за малой частоты полей наблюдаются мерцания больших площадей изображения с частотой 50— 60 Гц, заметны межстрочные мерцания с частотой кадров в области изображения с малыми по высоте деталями, возникающими из-за чересстрочной структуры, а также сползание строк, когда движение в изображении вынуждает глаз замечать подвижную строчную структуру. Иначе говоря, функциональные возможности современных телевизионных систем еще недостаточны для полного удовлетворения требованиям зрительной системы человека. Это естественно, поскольку нынешние телевизионные стандарты разработаны более 30 лет назад. Уровень современной техники обусловил возможности значительного совершенствования телевизионных систем.