Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Основы телевизионного вещания

Домашняя контрольная работа

По дисциплине «Основы телевизионного вещания»

Выполнил студент гр.

Преподаватель

Минск 2012

Домашняя контрольная работа по дисциплине ОТВ

Вариант 3

Задание 1. Максимальное напряжение сигнала в ЭКЗВ высшего класса качества 1,55 В, минимальное напряжение равно 8,7 мВ. Определите динамический диапазон сигнала в канале и допустимое напряжение шума.

Решение.

Динамический диапазон, создаваемый источником звука в помещении или в ЭКЗВ рассчитаем по формуле

D = 20 lgU_max/U_min (1)

D = 20 lg1,55/0,0087 = 45,02 дБ.

Определим допустимое напряжение шума

∆= U_min/U_ш, (2)

где ∆ - допуск на перекрытие помех полезным сигналом, для высшего класса равен 15 дБ.

Выразим U_ш = U_min/∆

U_ш = 0,0087/15 = 0,58 мВ.

Задание 2. Рассчитайте амплитуды составляющих сигнала яркости негативной полярности и цветоразностных сигналов системы цветного телевизионного вещания SECAM и постройте в примерном масштабе временные диаграммы этих сигналов на интервале времени передачи одной строки для следующих условий:

изображение объекта: на голубом фоне в правой стороне кадра четыре вертикальные полосы одинаковой ширины – зеленая, белая, пурпурная, желтая;
ширина каждой полосы составляет 1/8 ширины кадра.

Решение.

Размах составляющих исходного сигнала яркости негативной полярности можно вычислить вычитанием из 1 размаха составляющих сигнала позитивной полярности. Для красного цвета Е_унег =1-0,3 = 0,7; для синего Е_унег =1-0,11 = 0,89; для зеленого Е_унег = 1-0,59 = 0,41.

Определим значения цветоразностных сигналов для сигналов яркости позитивной полярности. Для красного цветоразностного сигнала воспользуемся формулой E_R-Y=0,7E_R- 0,59 E_G – 0,11E_B.

Зеленая полоса: E_R-Y=- 0,59 E_G - 0,59 E_G – 0,11E_B = -1,29

Белая полоса: E_R-Y=0,7E_R- 0,59 E_G – 0,11E_B - 0,59 E_G– 0,11E_B = -0,7

Пурпурная полоса: E_R-Y=0,7E_R- 0,59 E_G – 0,11E_B– 0,11E_B = -0,11

Желтая полоса: E_R-Y=0,7E_R- 0,59 E_G - 0,59 E_G – 0,11E_B = -0,59.

Для зеленого цветоразностного сигнала применим формулу

E_G-Y=-0,3E_R +0,41 E_G – 0,11E_B (3)

Зеленая полоса: E_G-Y = 0,41 E_G + 0,41 E_G – 0,11E_B = 0,71

Белая полоса: E_G-Y=-0,3E_R +0,41 E_G – 0,11E_B +0,41 E_G – 0,11E_B = 0,3

Пурпурная полоса: E_G-Y=-0,3E_R +0,41 E_G – 0,11E_B – 0,11E_B = -0,11

Желтая полоса: E_G-Y=-0,3E_R +0,41 E_G – 0,11E_B +0,41 E_G = 0,41.

Для синего цветоразностного сигнала воспользуемся формулой

E_B-Y=-0,3E_R -0,59 E_G + 0,89E_B (4)

Зеленая полоса: E_B-Y=-0,59 E_G -0,59 E_G + 0,89E_B = -0,29

Белая полоса: E_B-Y=-0,3E_R -0,59 E_G + 0,89E_B-0,59 E_G + 0,89E_B = 0,3

Пурпурная полоса: E_B-Y=-0,3E_R -0,59 E_G + 0,89E_B + 0,89E_B = 0,89

Желтая полоса: E_B-Y=-0,3E_R -0,59 E_G + 0,89E_B -0,59 E_G = -0,59.

Построим в масштабе временные диаграммы этих сигналов на интервале времени передачи одной строки.

Рисунок 1 - Временные диаграммы сигналов на интервале времени передачи одной строки.

Задание 3. Какими способами обеспечивается высокое качество звучания в студиях. Укажите состав основного оборудования студии звукового вещания. Опишите работу микрофона, применяемого при записи музыкальных передач.

Качество звучания в студии определяется ее акустическими характеристиками: плотностью распределения звуковой энергии, времени реверберации, акустическим отношением и звуковым фоном.

Звуковое поле в студии должно быть диффузным. В нем плотность распределения звуковой энергии примерно одинаково во всех точках помещения, за исключением небольшого пространства, в котором преобладают прямые звуковые колебания от источника звука. Диффузности звукового поля в студии добиваются применением различных выпуклых звукорассеивающих конструкций, покрывая внутренние поверхности студии звукопоглощающим материалами.

Реверберацией называют процесс уменьшения интенсивности звука в помещении после выключения его источника. Причиной реверберации является наличие отраженных звуковых волн, наблюдаемых в помещении после выключения источника звука. Время, в течении которого плотность звуковой энергии после выключения источника звука уменьшается в 60 дБ, называют временем реверберации.

Время реверберации зависит от коэффициента звукопоглощения материалов, имеющихся в помещении. Разработан целый ряд специальных поглощающих материалов, с коэффициентом звукопоглощения, близким к единице. Оптимальным временем реверберации называют время реверберации, при котором звучание передачи наиболее естественно. Экспериментально установлено, что это время зависит от рода передач, объема помещения и от частоты. Оптимальное время реверберации в студиях обеспечивается подбором звукопоглощающих материалов, установкой специальных акустических конструкций и других предметов.

Акустическое отношение есть отношение плотности звуковой энергии диффузного звука к плотности звуковой энергии прямого.

Звуковой фон в студии определяется уровнем шумов в студии. Уровень шума в студии не должен превышать 20-30 дБ, что значительно меньше, чем в жилых помещениях. Посторонние шумы проникают в студию снаружи из-зи звукопроводности пола, потолка и стен. Снижение уровня шумов способствует правильная планировка аппаратно-студийных комплексов, радиодомов и телецентров. Для обеспечения малой звукопроводности стены, кровля и междуэтажны перекрытия выполняются из материалов, обладающих хорошей звукоизоляцией. Малая звукопроводность дверей в студии обеспечивается использованием тамбура и двойных дверей с уплотнителем. По этой же причине в студиях отсутствуют окна, кроме смотровых окон в рядом расположенные аппаратные.

Окна в аппаратные должны выполняться из 2 – 3 рам с непараллельными стеклами различной толщины. Стены студий желательно выполнять двойными, без жесткой связи между ними и с расположением поглощающих материалов между стенами. Пол в студиях покрывают мягкими коврами, одновременно выполняющими роль звукопоглощающих материалов.

Воздух в студиях очищают с помощью приточно-вытяжной вентиляции или кондиционеров. Для уменьшения шумов, создаваемых системами вентиляции, используют акустические фильтры, облицовывают внутренние поверхности вентиляционных каналов звукопоглощающими материалами.

Аппаратно – студийный комплекс АСК является основной частью радиодома – центра формирования программ звукового вещания. В состав АСК входят несколько студий и ряд аппаратных, оборудование которых предназначено для подготовки, формирования и выпуска собственных программ, а также обмена программами с другими радиодомами. Количество студий и аппаратных АСК зависит от класса радиодома, который, в свою очередь, определяется объемом собственного вещания. Внеклассные радиодома обеспечивают объем собственного вещания более четырех часов в сутки. Радиодома первого класса имеют объем собственного вещания до четырех часов в сутки, а второго класса – до двух часов в сутки. Оборудование АСК относятся к тракту формирования программ ТФП электрического канала звукового вещания.

Рисунок 2 – Типовой тракт формирования программ.

Начальным звеном тракта является оборудование студии: микрофоны и пульт диктора, который устанавливают, как правило, в речевых студиях. Студийная аппаратная СА представляет собой помещение с акустическими характеристиками речевой студии. В СА устанавливаются пульт звукорежиссера, студийные магнитофоны и контрольные громкоговорители. Пульт звукорежиссера рассчитан на подключение различных источников сигналов: микрофонов, расположенных в студии, магнитофонов, соединительных линий, ревербераторов и др.

Для усиления сигналов от микрофонов в пульте имеются усилители МУ. Уровень сигнала от других источников значительно выше, чем от микрофонов, что позволяет подключить их через согласующие устройства СУ непосредственно к смесительному устройству См. В цепь каждого источника сигналов включены индивидуальные регуляторы уровня ИР, с помощью которых звукорежиссер поддерживает оптимальное соотношения громкости отдельных источников звука и регулирует динамический диапазон.

Рисунок 3 – Структурная схема студийной аппаратной.

Смешивание сигналов осуществляется в смесительном устройстве. В нем возникает потери мощности, так как мощность с выходов одного из индивидуальных регуляторов поступает не только на общий регулятор ОР, но и на выходы остальных индивидуальных регуляторов, не работающих в это время. Оперативное регулирование уровня смешанных сигналов производится общим регулятором уровня. Для компенсации затухания, вносимого регулятором и смесительным устройством, в пульт включены усилители. Линейный усилитель ЛУ является усилителем – ограничителем, что позволяет предотвратить возможные перегрузки тракта. С выхода линейного усилителя по соединительным линиям сигналы звукового вещания поступают в другие аппаратные.

Между микрофонными усилителями и общим регулятором могут подключаться устройства спецэффектов и коррекции: компрессор, сложный частотный корректор, шумоподавитель и др. корректор обеспечивает ограничение сигналов верхних и нижних частот, а также «всплески» и «провалы» частотной характеристики на разных частотах. С их помощью звукорежиссер может уменьшить амплитудно – частотные искажения, вносимые отдельными звеньями тракта, ослабить влияние помех, создать различные спецэффекты, устранить недостатки голосов исполнителей.

Уровни сигналов звукового вещания звукорежиссер контролирует на слух с помощью как высококачественных громкоговорителей, так и измерителей уровня ИУ. На выходе пульта может быть установлен панорамный регулятор базы, плавно перераспределяющий сигналы между двумя стереофоническими каналами.

Для связи звукорежиссера во время репетиций с исполнителями служит микрофон с усилителем, соединенный с громкоговорителем в студии, который может использоваться при комбинированных записях. В связи с тем, что подавляющая часть вещательных передач идет с в воспроизведении заранее заготовленных магнитофонных записей, магнитофон применяют и как источник программ.

Вещательные передачи могут вестись не только из студий радиодомов, но и из театров, стадионов. Трансляционные пункты подразделяют на стационарные и передвижные. Стационарные трансляционные пункты создаются в местах, откуда систематически ведутся вещательные передачи.

Помещение для трансляционного пункта выбирается так, чтобы звукорежиссер хорошо видел через контрольное окно место передачи. Аппаратура стационарных трансляционных пунктов аналогична аппаратуре студийной аппаратной. Передвижные трансляционные пункты организуют в тех случаях, когда вещание ведется эпизодически. В этих случаях устанавливается переносная аппаратура, которая по соединительным линиям кабелей городской телефонной сети соединяются с АСК радиодома. В отсутствие соединительных линий передвижные трансляционные пункты организуют передачу программ вещания по УКВ радиоканалам.

От трансляционных пунктов сигналы звукового вещания поступают в трансляционную аппаратную ТА радиодома, где их обрабатывают и распределяют по другим аппаратным.

Вещательную или программную аппаратные организуют во внеклассные радиодомах при большом числе формируемых программ звукового вещания. При их отсутствии сигналы звукового вещания с выхода студийной и трансляционной аппаратных поступают в центральную аппаратную ЦА.

АЦ является координирующим центром АСК. Оборудование аппаратной обеспечивает коммутацию сигналов внутренних и внешних источников программ, их контроль и распределение потребителями.

Рисунок 4 - Структурная схема центральной аппаратной АСК радиодома.

В основное оборудование центральной аппаратной входят: коммутатор источников программ, пульты, коммутатор потребителей программ. К коммутатору источников программ , датчиков сигналов точного времени СТВ, устройств подачи позывных сигналов ПС и других источников. Внутренние источники программ радиодома подключаются через входные трансформаторы Т, внешние – через корректирующие контуры КК, установочные регуляторы уровня РУ, усилители А.

С помощью коммутатора пульта ЦА формируются программы вещания, которые после усиления линейными усилителями ЛУ подаются к потребителю. Если число потребителей программ превышает число сформированных программ, то их распределение происходит с помощью вспомогательного коммутатора потребителей программ. Уровни сигналов контролируются с помощью измерителей уровня ИУ и контрольных громкоговорителей. Максимальный уровень сигнала на выходе АЦ не должен превышать +15 дБ.

По исходящим соединительным линиям, подключенным к коммутатору потребителей программ, сигналы звукового вещания поступают на центральную станцию проводного вещания ЦСПВ города, радиовещательные станции РВС, междугородную вещательную аппаратную МВА, радиорелейную станцию РРС.

Оборудование АСК рассчитано на формирование стереофонических сигналов, удовлетворяющих требованиям высшего класса качества. Ряд технологических процессов в них обеспечивается с использованием компьютеров. Получают распространение цифровые пульты звукорежиссеров, представляющие собой специализированные ЭВМ. Обработка сигналов в пульте происходит по программам, которые определяют, в частности, регулировку уровней и изменений спектра сигналов в целом и в каждом отдельном канале, коммутацию каналов и др. в цифровых пультах предусмотрена возможность запоминания положения всех органов управления, что позволяет полностью восстановить режим обработки сигнала в случае перерыва в работе звукорежиссера.

Опишем работу динамического микрофона. Микрофон состоит из подвижной и магнитной систем.

Рисунок 5 – Конструкция динамического микрофона

Подвижную систему составляют диафрагма 3, звуковая катушка 4, расположенная в зазоре магнитной цепи, гофрированный подвес 5, с помощью которого диафрагма крепится к магнитной системе. Для большей жесткости диафрагма имеет куполообразную форму. Магнитная система состоит из полюсного наконечника 1, магнита 7, магнитопровода 8 и верхнего фланца 6. Принцип работы микрофона основан на электро-магнитной индукции. При воздействии звуковых волн диафрагма, а вместе с ней и звуковая катушка колеблются в радиальном магнитном поле, созданном магнитной системой в кольцевом воздушном зазоре между верхним фланцем и полюсным наконечником. Вследствие этого в звуковой катушке индуцируется ЭДС. Для повышения чувствительности динамических микрофонов необходимо увеличить площадь диафрагмы, индукцию в зазоре и уменьшать механическое сопротивление подвижной системы (необходимо увеличивать гибкость подвижной системы, используя гофрированный подвес и уменьшая ее массу). Динамические микрофоны относительно просты по конструкции, надежны в эксплуатации, могут работать в широком диапазоне температур и влажности, устойчивы к сотрясениям. Это предопределило их широкое распространение в системах озвучения и звукоусиления, в АСК.

Также в АСК могут использоваться ленточные микрофоны. Параметры их примерно совпадают с динамическими. Но ленточные микрофоны более громоздки, чувствительны к вибрации и электрическим полям, используют их только в помещении. Благодаря наиболее естественному и мягкому звучанию и применяют в студиях и концертных залах для записи музыки.

Задание 4. Поясните особенности кинескопов с дельта-образным и линейным расположением прожекторов.

По способу расположения электронных прожекторов трехлучевые кинескопы делятся на дельта – кинескопы и компланарные (линейные) кинескопы.

Дельта – кинескопы. Электронные прожекторы 1 в этих кинескопах расположены в горловине в вершинах равностороннего треугольника. Они формируют электронные лучи, которые сходятся в отверстиях 2 и маски 3, а затем расходятся и попадают на соответствующие люминофорные элементы экрана 4. Люминофорную группу из трех разноцветных элементов называют триадой. Диаметр каждого элемента триады менее 0,5 мм. Теневая маска представляет собой тонкий стальной лист толщиной 0,15 мм с числом круглых отверстий, равным числу триад (около 550000).

Рисунок 6 – Устройства дельта-кинескопов.

Кинескопы с дельтообразным расположенными электронными прожекторами имеют существенные недостатки. Необходимое качество изображения можно получить при использовании статического и динамического сведения лучей. Статическое сведение – это совмещение трех лучей в одной точке при отсутствии развертки. Динамическое сведение – совмещение в одной точке трех лучей при работе строчной и кадровой разверток. Для формирования корректирующих токов динамического сведения необходимо наличие блока динамического сведения. На цветовоспроизведение сильное влияние оказывают внешние магнитные поля, смещающие электронные лучи в вертикальном направлении. Малая прозрачность маски, задерживающей более 80% тока электронного луча, требует подачи на второй анод кинескопа напряжения до 28 кВ. в современных телевизионных устройствах такие кинескопы практически не используются.

Компланарные кинескопы. Оси трех электронных прожекторов 1 в этих кинескопах расположены в одной горизонтальной плоскости. Непосредственно на оси кинескопа находится «зеленый» прожектор 1_G, другие прожекторы повернуты к оси кинескопа под углом 1 градус 30 минут. Теневая маска (щелевая) 2 имеет вертикальные прорези 3(щели). Люминофоры красного, синего и зеленого цветов нанесены на экран в виде чередующихся полосок 4. Каждому щелевому отверстию маски соответствует одна триада люминофорных полосок.

Рисунок 7 – Устройство компланарного кинескопа.

Кинескопы с линейным расположением электронных прожекторов имеют ряд преимуществ перед дельта-кинескопами. Щелевая маска оказывается более прозрачной для электронов, что позволяет увеличить яркость свечения экрана. Использование полосок люминофоров в значительной степени ослабило влияние магнитного поля Земли на цветовоспроизведение. Существенно упрощается сведение электронных лучей по полю изображения. Электронный луч «зеленого» прожектора направлен по оси кинескопа и создает на экране симметричный относительно центра растр, не нуждающийся в сведении. Растры, полученные от крайних прожекторов, необходимо совмещать с центральным только в горизонтальном направлении. Совмещение растров при этом можно выполнить методом самосведения без использования специальных устройств статического и динамического сведения лучей. Самосведение основано на формировании неравномерных отклоняющих полей отклоняющей системой кинескопа.

Компланарные кинескопы выпускают с отклонением луча по диагонали на 90 и 110 градусов. Кинескопы обеспечивают яркость в белом до 270 кд/м² при токе катода 1 мА и напряжении на втором аноде 25 кВ, разрешающую способность в горизонтальном и вертикальном направлениях до 500 линий. Цветные кинескопы имеют условные обозначения, например 51ЛКЗЦ – С. Цифра 51 указывает размер в сантиметрах по диагонали кинескопа; буквы ЛК – лучевой кинескоп; цифра 3 характеризует особенности электронного прожектора; буква Ц – цветной; буква С – кинескоп с самосведением.

Задание 5. Проанализируйте особенности электронных развертывающих устройств на транзисторах и приборах с зарядовой связью.

Развертывающие устройства обеспечивают отклонение электронного луча по горизонтали (строчная развертка) и по вертикали (кадровая развертка), который считывает потенциальный рельеф с мишени передающей телевизионной трубки и формирует изображение на экране приемной ТВ трубки. В состав развертывающих устройств входят генераторы кадровой и строчной разверток, фокусирующе-отклоняющие системы ФОС и ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих необходимые параметры развертки.

Отклонение луча в ТВ трубках можно выполнить изменяющимися электрическим или магнитным полями. При развертке электрическим полем используются отклоняющие пластины, на которые подается отклоняющее напряжение. Развертка магнитным полем осуществляется с помощью отклоняющих катушек индуктивности, через которые протекает отклоняющий ток. Этот ток создает равномерное магнитное поле, заставляющее электронный луч смещаться по экрану в соответствии с выбранным законом развертки. В большинстве ТВ трубок используют развертывающие устройства с магнитным отклонением, позволяющие получить угол отклонения луча на 110 градусов и более без существенной расфокусировки электронного луча.

Твердотельные ФЭП на приборах зарядовой связи имеют другую структуру развертывающих устройств. Развертка изображений – перемещение зарядов в матрице ПЗС производится с помощью тактовых импульсов, воздействующих на МОП-ячейки секций накопления, памяти и выходного регистра. При этом отпадает необходимость использования электронного луча, коммутирующего ячейки матрицы, и ФОС. Рассмотрим подробней работу ПЗС. Она основана на свойствах структур металл-оксид-полупроводник (МОП-структура) собирать, накапливать и хранить зарядовые пакеты неосновных носителей в потенциальных ямах, образованных у поверхности полупроводника под воздействием света или тепловой генерации неосновных носителей.

Главным элементом ПЗС является конденсатор МОП-структуры, обкладками которого служат металлический электрод и подложка из полупроводника p- или n-типа. В качестве диэлектрика используются оксиды беспримесного полупроводника, нанесенного на подложку.

Рисунок 8 – Конденсатор МОП-структуры

На рисунке полупроводниковая подложка выполнена из кремния р-типа, диэлектриком служит диоксид кремния SiO₂. Если к металлическому электроду приложить положительный потенциал, то основные носители отойдут вглубь объема полупроводника. Под электродом образуется область, обедненная основными носителями (потенциальная яма). Глубина этой области зависит от приложенного потенциала и свойств МОП-структуры (толщины слоя диэлектрика, удельного сопротивления полупроводника).

В обедненной области полупроводника, наоборот, будут собираться неосновные носители. Отсутствие в этой области основных носителей позволит неосновным носителям существовать некоторое время без рекомбинации. Образовавшийся зарядовый пакет можно переместить в близко расположенный другой МОП-конденсатор, манипулируя потенциалами металлических электродов.