Методы и устройства приема и обработки сигналов (стр. 3 )

20. Бытовая радиоэлектронная техника. Энциклопедический справочник.-Мн.: Беларуская Энцыклапедыя, 1995. –831с.

19. Малевич устройства. Мозырь: Белый ветер, 2000.-204с.

22. Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. . - М.: Сов. радио, 1976. –486с.

23. , , Федорцов проектирования радиоприемников. - Л.: Энергия, 1977. –384 с.

24. Белкин по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. –Львов: Вiща шк., 1988.

25. Лабораторный практикум по курсу «Устройства обработки радиосигналов». Ч.1, 2, 3 – Мн.: МРТИ, 1991.

26. Лабораторный практикум по курсу «Специальные вопросы теории и техники радиоприема». Ч.1, 2 – Мн.: МРТИ, 1992.

27. Головин устройства. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002.-384 с.

28. Румянцев и обработка сигналов. –М.: Издательский центр «Академия», 20с.

УТВЕРЖДЕНА

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

09.12.2005

Регистрационный № ТД - 39 –091/тип

Обработка информации в телевизионных системах

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности IРадиоинформатика

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

07.12.2005

СОСТАВИТЕЛЬ

, доцент кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования “Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники”, кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

РЕЦЕНЗЕНТЫ

Кафедра радиосвязи и радиовещания Учреждения образования “Высший государственный колледж связи” (протокол от 01.01.2001);

, заместитель директора по научной работе Унитарного предприятия “Научно-исследовательский институт цифрового телевидения”

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ

Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования “Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники” (протокол от 01.01.2001);

Научно-методическим советом по группе специальностей 1Схемы радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001)

Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа дисциплины “Обработка информации в телевизионных системах” разработана для специальности 1Радиоинформатика высших учебных заведений. Она предусматривает чтение лекций и проведение лабораторных занятий.

Цель преподавания дисциплины – изучение моделей и устройств формирования и восприятия оптического изображения, моделей, методов, устройств и систем формирования, кодирования, передачи, распределения, приема и консервации телевизионных (ТВ) аналоговых и цифровых видео - и радиосигналов, моно - и стереоскопических цветных ТВ систем и устройств обычного, повышенного качества и высокой четкости.

Задачи изучения дисциплины - в результате изучения данной дисциплины студент должен:

уметь характеризовать:

- вещательные и прикладные ТВ системы и устройства;

уметь анализировать:

- модели оптического излучения, оптического изображения и его восприятия зрительным анализатором, модели ТВ аналоговых и цифровых видео - и радиосигналов;

знать:

- современные методы формирования, кодирования, передачи, распределения, приема и консервации ТВ сигналов и программ, построение ТВ систем и устройств обычного, повышенного качества и высокой четкости;

приобрести навыки:

- практического использования полученных знаний при проектировании и разработке ТВ и других систем и устройств различного назначения.

Дисциплина “Обработка информации в телевизионных системах” занимает важное место в системе подготовки инженеров по специальности

IРадиоинформатика, учитывая место и роль ТВ в жизни современного общества и широкое использование методов обработки ТВ информации при построении различных радиоэлектронных систем.

Программа рассчитана на объем 80 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекции – 48 часов; лабораторные занятия – 32 часа.

Таблица

№ п. п.	Наименование раздела	Лекции, час.
1.	Раздел 1. Формирование и оценка ТВ изображений и сигна-лов	12
2.	Раздел 2. Передача, распределение и прием сигналов ТВ	6
3.	Раздел 3. Формирование и обработка сигналов в системах цветного ТВ обычного качества	8

Окончание таблицы

№ п. п.	Наименование раздела	Лекции, час.
4.	Раздел 4. Формирование и обработка сигналов и изображе-ний в системах ТВ повышенного качества, высокой четкос-ти и системах стереоскопического ТВ	6
5.	Раздел 5. Передача дополнительной информации в составе полного ТВ сигнала	2
6.	Раздел 6. Формирование, обработка, передача, распределе-ние и прием сигналов цифрового ТВ	10
7.	Раздел 7. Формирование и консервация ТВ программ	4

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. формирование и оценка телевизионных изображений и сигналов

Тема 1.1. МОДЕЛИ И Характеристики оптического излучения и оптической системы

Введение: история развития ТВ. Энергетические (интегральные, дифференциальные) и световые фотометрические величины. Модели направленного, направленно-рассеянного и рассеянного отражения и пропускания оптического излучения. Модель пространственного восприятия приемником окружающих объектов, назначение оптической системы. Основные характеристики двояковыпуклой линзы. Разрешающая способность оптической системы.

Тема 1.2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Обобщенная модель системы передачи изображений. Физическая и математическая модели оптического изображения. Принцип последовательной передачи. Пространственно-временное преобразование оптического изображения. Синхронизация процессов анализа и синтеза изображения, способы передачи сигналов синхронизации.

Тема 1.3. РАЗВЕРТКИ В ТЕЛЕВИДЕНИИ

Системы передачи изображений мгновенного действия и с накоплением энергии. Требования к разверткам, системы механической и электронной разверток. Модель формирования электронного растра. Структурная схема системы передачи изображений. Классификация систем передачи изображений, системы вещательного и прикладного ТВ.

Тема 1.4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ и преобразования ТЕЛЕВИЗИОННых СИГНАЛов

Построение тракта передачи вещательногоТВ. Формирование и передача ТВ сигналов, синхронизация источников сигналов. Апертурные и шумовые искажения ТВ сигнала, их коррекция. Полярность и постоянная составляющая ТВ сигнала, модель схемы восстановления постоянной составляющей. Построение тракта приема и распределения вещательного ТВ. Модуляционная характеристика кинескопа, полный ТВ сигнал на его входе.

Тема 1.5. МОДЕЛИ И УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО И ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ТЕЛЕВИДЕНИИ

Внешний и внутренний фотоэффекты. Принцип накопления и его применение в передающих ТВ трубках. Модели и основные характеристики видиконов, плюмбиконов, преобразователей на приборах с зарядовой связью. Камеры черно-белого и цветного ТВ. Модели и основные характеристики черно-белых и цветных кинескопов. Безвакуумные воспроизводящие устройства, проекционные системы.

Тема 1.6. МОДЕЛИ ВОСПРИЯТИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ОЦЕНКИ ЕГО КАЧЕСТВА

Модель зрительного анализатора человека. Восприятие яркости, пространственная и временная разрешающие способности зрительного анализатора. Шумы и помехи в ТВ, модель шума как стационарного случайного процесса. Модель восприятия шумов зрительным анализатором, ее использование при измерении отношения сигнал-шум. Оценка качества и искажения ТВ изображений. Технические характеристики ТВ системы.

Тема 1.7. ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫЕ модели ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Модель амплитудного спектра полного ТВ сигнала при передаче изображений неподвижных объектов. Модель изменения амплитудного спектра при передаче изображений подвижных объектов. Верхняя и нижняя граничные частоты спетра. Состав, амплитудные и временные параметры полного ТВ сигнала по отечественному стандарту. Свойства чересстрочной развертки, структура синхрогенератора при построчной и чересстрочной развертках.

Раздел 2. ПЕРЕДАЧА, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРИЕМ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Тема 2.1. ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПО РАДИОКАНАЛАМ

Диапазоны частот современных радиосистем. Обшая характеристика радиосистем передачи сигналов ТВ. Свойства амплитудной модуляции с частичным подавлением одной боковой полосы. Математические модели радиоканала с амплитудной модуляцией при синхронном детектировании и детектировании по огибающей, требования к радиоканалу передачи ТВ сигнала. Радиосигнал вещательного ТВ. Радиоканалы наземного ТВ вещания. Стандарты систем черно-белого ТВ.

Тема 2.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Разновидности и основные технические параметры сетей распределения ТВ сигналов. Структура сети распределения на коаксиальном кабеле, построение и технические параметры основных функциональных блоков. Особенности построения и классификация сетей распределения ТВ сигналов с использованием волоконно-оптического кабеля. Построение сетей эфирно-кабельного ТВ.

Тема 2.3. ПРИЕМ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Модель приемника сигналов черно-белого ТВ, характеристики и преобразования основных сигналов и колебаний. Построение и свойства селекторов каналов. Построение и свойства канала изображения. Построение и свойства канала звукового сопровождения. Построение и свойства каналов синхронизации и разверток ТВ приемника. Система управления, автоматические и ручные регулировки в ТВ приемнике.

Раздел 3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ ОБЫЧНОГО КАЧЕСТВА

Тема 3.1 МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦВЕТА

Понятие и характеристики цвета. Модель цветового зрения, особенности восприятия цветов зрительным анализатором. Методы образования цветов. Трихроматическая модель цвета, законы аддитивного смешения цветов. Измерение цвета, определение его координат по спектральному составу излучения. Цветовое векторное пространство, единичная плоскость. Системы основных цветов RGB и XYZ, диаграмма цветностей МКО. Выбор основных цветов приемника, стандартизация координат основных цветов и опорного белого.

Тема 3.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СОВМЕСТИМОЙ СИСТЕМЕ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Модель оптического тракта передающей камеры цветного ТВ, требования к характеристикам спектральной чувствительности каналов R, G и B. Построение и свойства передающей части совместимой системы цветного ТВ. Построение и свойства кодирующего устройства, согласование по времени сигналов яркости и цветности. Выбор поднесущей частоты, эффект пространственно-временной компенсации сигнала цветности. Построение и свойства декодирующего устройства совместимой системы, варианты подачи сигналов на кинескоп. Модели и характеристики устройств гребенчатой частотной фильтрации. Амплитудно-временные свойства компонентов ТВ измерительного сигнала вертикальных цветных полос.

Тема 3.3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ NTSC

Формирование и частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала в системе NTSC. Построение и свойства кодирующего и декодирующего устройств системы по европейскому стандарту. Особенности системы NTSC по американскому стандарту, выбор поднесущей сигнала цветности. Построение и свойства кодирующего и декодирующего устройств системы по американскому стандарту. Дифференциально-фазовые искажения в ТВ системе, преимущества и недостатки системы NTSC.

Тема 3.4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ PAL

Общие принципы построения системы PAL, влияние коммутации фазы поднесущей на амплитудный спектр сигнала цветности. Выбор поднесущей частоты сигнала цветности, эффект ее пространственно-временной компенсации. Построение и свойства кодирующего устройства системы PAL, частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала. Разновидности, построение и свойства декодирующих устройств системы PAL. Разделение спектров компонентов полного цветового ТВ сигнала, влияние неточности задержки сигнала цветности на качество изображения. Преимущества и недостатки системы PAL.

Тема 3.5. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ secam

Общие принципы построения системы SECAM. Построение и свойства кодирующего устройства, преобразования яркостного и цветоразностных сигналов. Выбор и обоснование параметров частотной модуляции поднесущей цветности. Механизмы повышения помехозащищенности и совместимости системы SECAM. Формирование и частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала в системе SECAM. Построение и свойства декодирующего устройства, частотно-временные преобразования яркостного сигнала и сигнала цветности. Канал цветовой синхронизации в системе SECAM, частотно-временные преобразования кадрового и строчного сигналов цветовой синхронизации. Совместимость системы SECAM и ее чувствительность к дифференциальным искажениям. Сравнительный анализ систем цветного ТВ SECAM, PAL и NTSC.

Раздел 4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА, ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ И СИСТЕМАХ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Тема 4.1. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ ПРИЕМНИКЕ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА

Свойства и разновидности систем телевидения повышенного качества (ТПК), пути улучшения качества изображения и звукового сопровождения. Модель ТВ приемника ТПК, характеристики и преобразования основных сигналов и колебаний. Построение и свойства блока "кадр в кадре", включение блока в цифровой и аналоговый каналы. Методы коррекции и фильтрации ТВ сигнала, коррекция цветоразностных сигналов. Принципы построения блока преобразования закона развертки. Составной сигнал управления и синхронизации. Построение и свойства цифровой шины управления I2C. Построение и свойства систем ограничения среднего и пикового токов кинескопа. Построение и свойства системы автоматического баланса белого, улучшенный вариант системы.

Тема 4.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В системах ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА

Общие принципы построения систем MAC, частотно-временные преобразования яркостного и цветоразностных сигналов. Передача цифровых данных и звуковых сигналов в системах C-, D-, D2-MAC. Система обусловленного доступа к информации. Возможные преобразования сигналов в декодере системы MAC. Другие системы ТПК.

Тема 4.3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В системах телевидения высокой четкости

Свойства и разновидности систем телевидения высокой четкости (ТВЧ). Частотно-временные свойства сигналов ТВЧ. Методы передачи и распределения программ ТВЧ. Сравнительная характеристика систем MUSE, HD-MAC, NYIT, DSC-HDTV.

Тема 4.4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ И СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Основы стереоэффекта, свойства и основные параметры стереоскопической ТВ системы. Построение и свойства передающих камер стереоскопического ТВ. Построение и свойства устройств синтеза стереоскопических изображений. Разновидности систем стереоскопического ТВ, способы формирования, передачи сигналов и синтеза изображения. Построение и свойства систем многоракурсного и голографического ТВ.

Раздел 5. ПЕРЕДАЧА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СОСТАВЕ ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Тема 5.1. ПЕРЕДАЧА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В СОСТАВЕ ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА

Принципы передачи дополнительной информации в составе полного ТВ сигнала, требования к сигналам дополнительной информации. Свойства и назначение элементов A, BX, CX, DX, EX, GX и FX измерительных сигналов. Формирование и передача измерительных сигналов испытательных строк, измеряемые параметры и характеристики. Формирование и свойства измерительных сигналов для ТВЧ. Формирование и свойства цифровых и универсальных измерительных сигналов.

Тема 5.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕТЕКСТА

Принципы построения и стандартизация систем телетекста. Свойства и характеристики системы телетекста A. Свойства и характеристики системы телетекста B. Формирование, передача и распределение сигналов телетекста. Построение и свойства декодеров телетекста.

Раздел 6. ФОРМИРОВАНИЕ, ОБРАБОТКА, ПЕРЕДАЧА, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРИЕМ СИГНАЛОВ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Тема 6.1. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ЦИФРОВЫХ видеосигналов

Дискретизация и квантование ТВ сигнала. Мощность и спектральный состав шумов квантования, оптимальный выбор уровней, шкалы и порога квантования. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования сигнала изображения, форматирование цифрового видеосигнала. Цифровая обработка сигналов и изображений: временная компрессия, фильтрация, точечные и оконные операции.

Тема 6.2. ПЕРЕДАЧА ЦИФРОВЫХ ВИДЕОсигналов ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ

Способы и канальные коды передачи цифровых видеосигналов по линиям связи. Искажения цифровых видеосигналов, синхронизация передачи и приема. Механизмы повышения помехозащищенности передачи. Параллельные и последовательные цифровые видеоинтерфейсы. Особенности аналого-цифрового преобразования звуковых сигналов, последовательные цифровые аудиоинтерфейсы, ввод аудиоданных в сигнал последовательного стыка. Цифровые интерфейсы ТВЧ.

Тема 6.3. МЕТОДЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ ВИДЕО - И АУДИОДАННЫХ

Обобщенная модель передачи видеоинформации, статистическая и физиологическая избыточность. Сравнительная характеристика методов цифрового сжатия видеоданных. Кодирование с преобразованием, квантование и кодирование коэффициентов дискретно-косинусного преобразования. Предфильтрация, устранение пространственной и временной избыточности видеосигнала. Психоакустическая модель слуха, полосное кодирование, квантование и распределение битов аудиоданных.

Тема 6.4. СТАНДАРТЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ JPEG И MPEG-1

Основные свойства и характеристики стандарта JPEG цифрового сжатия изображений. Состав, алгоритм обработки видеоданных и структура видеопоследовательности в стандарте MPEG-1. Уровни обработки аудиоданных, алгоритмы сжатия аудиоданных кодерами первого, второго и третьего уровней. Формирование системного потока в стандарте MPEG-1.