Понятие о телевидении

Сущность телевизионной передачи состоит в последовательном преобразовании отдельных элементов оптического изображения объекта в видеосигналы, а звукового сопровождения в аудиосигналы, передаче этих сигналов по каналам связи (радиоканалу или кабельному каналу) в пункт приема и их обратном преобразовании в видимое изображение и звук.

Оптическое изображение объекта формируется и проецируется на поверхность оптико-электронного преобразователя объективом телекамеры. Каждый элемент оптического (светового) изображения преобразуется соответствующим микроскопическим элементом оптико-электронного преобразователя в электрический сигнал пропорционально его освещенности. Таким образом, оптическое изображение преобразуется в свою электрическую копию. Каждый элемент изображения характеризуется яркостью, цветностью и координатами в плоскости изображения. Для передачи и воспроизведения изображения, в телевидении, принят принцип поочередной и построчной (слева направо) передачи элементов изображения, основанный на инерционности человеческого зрения.

Процесс последовательной передачи (воспроизведения) всех элементов изображения с определенной скоростью и в определенном порядке называют разверткой изображения. Согласно принятому в России, стандарту, изображение (кадр) разбивается на 625 строк. В одну секунду передается 25 кадров. Полное число строк одного кадра передается в два приема (двумя полукадрами). Частота смены полей (полукадров) составляет 50 Гц. В первом полукадре передаются нечетные, а во втором – четные строки изображения. Такая развертка изображения называется чересстрочной. Развертка, при которой весь телевизионный кадр формируется последовательно, одна строка за другой, называется построчной (прогрессивной). Для обеспечения синхронности разверток в передающих и приемных устройствах телевизионной системы в начале каждой строки и каждого кадра передаются управляющие строчные и кадровые импульсы. Принцип передачи и воспроизведения цветных изображений в телевидении основан на теории трехкомпонентности цветового зрения, согласно которому все многообразие природных цветов можно воспроизвести оптически с помощью трех основных цветов: красного, зеленого и синего. В соответствии с этим принципом в телевизионной передающей камере цветное изображение разделяется на три одноцветных (монохромных) изображения основных цветов – красное, зеленое и синее. Затем их преобразуют в три исходных видеосигнала, пропорциональных соответственно красной, зеленой и синей составляющим цвета. Для формирования телевизионного сигнала и передачи его в канал связи в системе цветного телевидения применяют специальные методы цветового кодирования информации. Способ передачи цветовой составляющей в телевизионном сигнале определяется используемой системой цветного телевидения.

В настоящее время в различных странах мира для организации цветного телевизионного вещания используются три системы цветного телевидения, совместимые с черно-белым телевидением, но не совместимые друг с другом, так как различаются способами и конкретными параметрами цветового кодирования: PAL (принята в ФРГ, Великобритании, Нидерландах и ряде других стран Западной Европы, а также в Австралии); SECAM (принята во Франции, России и некоторых странах Европы и Африки); NTSC (принята в США, Японии и других странах).

Совокупность нормированных характеристик и параметров системы вещательного телевидения, определяет телевизионный стандарт. В настоящее время в мире действуют более 10 стандартов аналогового телевизионного вещания, обозначенных заглавными буквами латинского алфавита B, D, G, H, I, K, KI, L, M, N. В разных странах применяются различные варианты трех вышеуказанных систем, определяемые используемыми телевизионными стандартами. В России действует стандарт SECAMD/K. В большинстве европейских стран, используется стандарт PAL-B/G. В США, Канаде, Японии, Южной Корее и некоторых других странах телевизионное вещание осуществляется по стандарту NTSC-М.

Две буквы, идущие в обозначении через дробь после названия системы, например, SECAM-D/K, означают, что используются два стандарта, первый в диапазоне МВ (метровых волн), а второй в диапазоне ДМВ (дециметровых волн).

Стандартами аналогового телевидения PAL-B/G, SECAMD/K предусмотрено разрешение 720 на 576 пикселей (точек), чересстрочная развертка и частота кадров 25 в секунду, стандартом NTSC 3.58 предусмотрено разрешение 720 на 480 точек, частота кадров в секунду – 29,97.

Постоянное возрастание требований к качеству телевизионного изображения с одной стороны, и совершенствование телевизионной аппаратуры с другой, привело к появлению телевидения высокой четкости (HDTV), освоению выпуска телевизоров HDTV и соответствующего оборудования для приема, преобразования, записи и воспроизведения сигналов HDTV.

Телевидение высокой четкости предусматривает формирование и передачу по каналам связи цифрового широкоформатного изображения (формата 16:9) с примерно вдвое увеличенной четкостью по вертикали и горизонтали в сравнении с традиционным стандартным изображением.

При этом используются те же системы цветового кодирования PAL, SECAM, NTSC, но в оцифрованном виде и с применением сжатия видеосигнала по алгоритму MPEG-2 или MPEG-4. Использование цифрового телевизионного формата позволяет передать по каналам связи не только изображение высокой четкости, но и высококачественный многоканальный звук, полностью устранить влияние внешних помех на полезный сигнал. HDTV (High-Definition Television) – новый стандарт телевидения, который обеспечивает намного лучшее качество изображения по сравнению с существующими аналоговыми и цифровыми ТВ-стандартами.

Разработкой стандартов телевидения высокой четкости, занимались с середины 60-х гг. ХХ в., развитые в технологическом и экономическом отношении европейские страны, США, СССР, Япония.

В Советском Союзе было разработано два стандарта телевидения высокой четкости, предусматривающие чересстрочную развертку изображения 1525 и 1250. Однако эти стандарты не нашли своей реализации в связи с распадом СССР, произошедшими политическими преобразованиями и социальноэкономическими проблемами.

В то же время в США, Японии, европейских странах, трансляции телевизионных программ высокой четкости в цифровом формате получили широкое распространение. Среди стандартов цифрового телевидения можно выделить американский стандарт ATSC, японский стандарт ISBD, европейские стандарты – DVB-T (наземного эфирного вещания), DVB-C (кабельного вещания), DVB-H (наземного эфирного вещания для портативных устройств), DVB-S (спутникового вещания), DVB-SH (спутникового вещания для портативных устройств).

Американский стандарт телевидения высокой четкости предполагает разрешение 1280 на 720 точек, применение прогрессивной развертки (1280 ? 720р). Европейский стандарт цифрового телевидения высокой четкости предполагает разрешение 1920 на 1080 точек и чересстрочную развертку изображения (1920 ? 1080i).

В соответствии с Программой “Развитие телерадиовещания в Российской Федерации” (2007–2015 гг.), к 2015 г. Россия также должна перейти на систему трансляции телевизионного сигнала в цифровом формате.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 мая 2004 г. № 706-р в Российской Федерации предусмотрено внедрение европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB.

В настоящее время сигналы “эфирного” телевидения передаются при помощи ультракоротких радиоволн (УКВ), в полосе частот от 48 до 862 МГц. Эта полоса частот условно разделена на 5 диапазонов, объединенных в две группы: метровый, или МВ (VHF): диапазоны I, II, III; и дециметровый, или ДМВ (UHF): диапазоны IV, V.

В разных странах существуют некоторые различия в распределении телевизионных каналов между диапазонами. В стандарте, используемом в России, метровый диапазон включает в себя 1–12 каналы (48–230 МГц), дециметровый 21–60 каналы (470–790 МГц).

Для цифрового телевизионного эфирного вещания в России Госкомиссией по радиочастотам (ГКРЧ) выделены полосы частот: 174–230 МГц и 470–862 МГц.

Цифровое эфирное телевизионное вещание DVB-T позволяет передавать в составе мультимедийных цифровых потоков компьютерные данные в формате TCP/IP, используемом для подключения компьютеров к Интернет.

Из-за особенностей распространения ультракоротких радиоволн, качественный прием программ “эфирного” телевидения может осуществляться только в зоне прямой видимости между приемной и передающей антеннами, называемой зоной уверенного приема.

Для кабельного телевидения используются диапазоны, получившие название S-диапазон (Sonderkanal): каналы S1S10 (104–174,25 МГц), S11-S20 (230–300,25 МГц) и H-диапазон (Hyperband): каналы Н1-Н19 (302–553,25 МГц).

В настоящее время широкое распространение получили локальные сети кабельного телевидения, функционирующие чаще всего в пределах небольшого населенного пункта, микрорайона, а иногда и одного здания, например многоквартирного дома или гостиницы. По этой сети, с небольшой приемной телевизионной станции, за абонентскую плату, передаются программы “эфирного” и спутникового телевидения.

Программы аналогового спутникового телевидения транслируются в диапазонах условно обозначаемых как C (3,400–7,075 ГГц) и Ku (10,7–14,8 ГГц). Трансляция программ российского цифрового телевидения по спутниковым каналам предусмотрена в диапазоне от 950 МГц до 2300 МГц.

Программы сотового телевидения передаются, в диапазонах от 27,5 ГГц до 29,5 ГГц (Северная Америка) и от 40,5 ГГц до 42,5 ГГц (Европа).