WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОСНОВЫ ВИДЕОЭЛЕКТРОНИКИ.

АНАЛОГОВАЯ ВИДЕОЗАПИСЬ Часть II Учебное пособиеспецкурса по специальности «Радиофизика» (511500) ВОРОНЕЖ 2003 2 Утверждено научно-методическим советом физического факультета протокол № 8 от 13 марта 2003 года Составители: Кошелев А.Г., Бобрешов А.М., Воробьев А.М.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре электроники физического факультета Воронежского государственного университета Рекомендуется для магистров и студентов 5 и 6 курсов дневного и вечернего обучения 3 СОДЕРЖАНИЕ 1. Запись полного ТВ сигнала……………………….…………………..….3 2. Запись без межстрочных промежутков……………………… ……...….7 3.Компенсация выпадений…………………………………………………..14 4. Двухканальная видеозапись………………………………………………17 4.1.Запись телевизионного сигнала высокой четкости…………………….18 4.2.Компонентная запись…………………………………………………….19 Литература…………………………………………………………….……...22 1. Запись полного цветового телевизионного сигнала 4 Основной проблемой записи и воспроизведения полного цветового телевизионного сигнала систем PAL и NTSC является требование высокой временной стабильности, необходимой для обеспечения правильной цветопередачи. Другой трудностью для всех трех систем (включая систему SECAM, которая менее чувствительна к временной нестабильности – временным искажениям) является требование достаточно широкой полосы пропускания. Ниже будут рассмотрены различные электронные методы обработки сигналов для снижения искажений цветопередачи и уменьшения ширины полосы [1, 5].

Чувствительность сигналов систем PAL и NTSC к временным искажениям может быть уменьшена перекодированием сигналов в сигналы системы SECAM. Однако для профессиональных устройств данное решение неприемлимо, так как перекодирование приводит к ухудшению качества, а также к невоз-можности компенсации выпадений (в силу чувствительности к ним сигнала системы SECAM). Предлагались и другиесистемы записи с малой чувствительностью к временным искажениям, например так называемая система FAM [5] с перекодированием, но и онанеоправдала возлагаемые на нее надежды.

Методы кодирования, нетребующиеспециальной обработки, основаны на том, что опорный сигнал, воспроизведенный с магнитной ленты, и телевизионный сигнал подвергаются одним и тем же временным искажениям. Таким образом, наиболее целесообразно осуществлять синхронизацию воспроизводимым с ленты опорным сигналом генератора цветовой поднесущей с помощью ФАПЧ с относительно малой постоянной времени и большой полосой захвата. Восстановленная таким способом цветовая поднесущая используется для декодирования сигнала цветности. При этом телевизионный сигнал не содержит искажений цветопередачи, поскольку они вызываются фазовыми сдвигами воспроизведенной опорной поднесущей и сигналом цветности. Обычный демодулированный ЧМ демодулятором сигнал цветности, естественно, имеет нелинейные искажения, при этом временные искажения превышают допустимое значение определяемое заметностью искажений, цветопередачи. Восемьдесят периодов сигнала цветовой вспышки (примерно 2,5 мкс) дают непосредственно информацию только о временных искажениях, находящихся в пределах менее чем 4 % длительности строки. Не существует никакой уверенности в том, что в активной части строки между сигналом цветовой синхронизации (цветовой вспышкой) и воспроизведенной модулированной цветовой поднесущей не возникает фазового сдвига. Таким образом, необхо-дима система, дающая постоянную информацию о временных искажениях. Для этихцелей наиболее приемлем пилотсигнал.

Пилотсигналом служит какая-нибудь субгармоника поднесущей, которая размещается ниже полосы передачи ЧМ сигнала: в полосе 500 - 700 МГц.

Для его формирования используется генератор поднесущей, синхронизированный входным сигналом цветовой вспышки при записи, и делитель частоты. При воспроизведении пилотсигнал синхронизирует такой же генератор.

Постоянная времени фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) мала, поэтому восстановленная поднесущая отслеживает изменения скорости головка-лента и обеспечивает декодированиесигнала цветности (с целью перекодирования) без искажений цветопередачи. На рис. 1 показана структурная схема системы, в которой с помощью декодирования сигнала цветности, воспроизведенного с ленты, и повторного кодирования стабильной цветовой поднесущей формируется полный цветовой телевизионный сигнал системы PAL.

Записывающая Воспроизводящая Телевизионный головка головка сигнал Усилитель ++ Сигнал яркости ЧМ сигнал 634 кГц 1 2 Воспризведение Генератор Делитель ЧМ канал Кодер 2 воспроиз- 4,43 МГц на 7 ведения Запись B-Y R-Y 1 Декодер Генератор Фильтр нижних 4,43 МГц частот Сигнал 3 цветности 634 Фильтр Фильтр кГц верхних нижних частот частот Опорный сигнал Запись Воспризведение Рис.1. Компенсация искажений цветопередачи Компенсация искажений цветопередачи, основанная наиспользовании пилотсигнала с декодированием и повторным кодированием сигнала цветности. В режиме записи генератор 1 жестко привязан по фазе к входному опорному сигналу. Делитель частоты 2 делитчастоту цветовой поднесущей, например, на семь, и сформированный таким образом пилотсигнал записывается наленту.

При воспроизведении пилотсигнал, выделенный фильтром 3, подается в качестве опорного сигнала в кольцо ФАПЧ генератора 1. В кольцо ФАПЧ входит также делитель частоты 2. Из полного телевизионного сигнала на выходе усилителя канала воспроизведения 4 фильтром высоких частот выделяют цветовую поднесущую, затем декодируют сигнал цветности, используя в качестве опорного сигнала пилотсигнал, а потом вновь с помощью кодирующего устройства формируют сигнал цветности, модулируя стабильную цветовую поднесущую. Сигналы яркости и цветности совмещают и получают полный цветовой телевизионный сигнал. Телевизионный сигнал с уменьшенными временными искажениями можно получить и без ЧМ детектирования временных ошибок пилотсигнала, записанного наленту одновременно с ЧМ сигналом.



Пусть fцп — частота записываемой цветовой поднесущей, fцп - частота воспроизводимой с временными искажениями цветовой поднесущей, f пс и fпс — соответственно частоты записываемого и воспроизводимого пилотсигналов.

При записи = fv,/ r При воспроизведении vв vf == f./ кв vз 12 Сигнал яркости 1 Фильтр нижних Воспроизв частот.

ТВ сигнал Откорректир.

f'цс+nfпс+fпс ТВ сигнал 115 Фильтр f'цв1 Преобра- Фильтр Преобра- Фильтр верхних зователь верхних зователь нижних частот частоты частот частоты частот fцп+dfцп_dfпс Воспроизв.

пилот-сигнал 1 1 Преобра- Фильтр зователь верхних частоты частот nfпс+f'пс nfпс+df'пс 2 Умножитель Преобра- Фильтр частоты зователь верхних частоты частот Генератор пилотсигнала Рис. 2.Структурная схема подавления временных искажений Таким образом, изменениечастоты vв = ff f =- -1( ) f ( 1 ) vз пропорционально записанной частоте.

На рис. 2 представленаструктурная схема еще одной системы подавления временных ошибок, основанная на использовании пилотсигнала. Пилот - + сигнал fпc формируется кварцевым генератором 1. С помощью умножителя частоты 2, реализованного, например, в виде ФАПЧ, получают сигнал с частоnf той. После преобразования частоты в 3 и фильтрации в 4 частота сигнала пс nfпс + fпс.

будет равна Последующие преобразование частоты в 5 и фильтрация в 6 сигнала цветовой поднесущей с частотой fцп позволяют получить сигнал с частотой = ff + nfпс + fпс, A цп а из воспроизведенного пилотсигнала (пропущенного через 7, 8) получаем сигнал с частотой nff += fпс.

B пс Преобразованиечастоты в 9 и фильтрации в 10 дают - ff = fцп + fпс - = ff + fцп - fпс. ( 2 ) А B пс цп Таким образом, если цп =fпс искажения частоты цветовой поднесущей подавляются. Очевидно, что из-за зависимости временных искажений от частоты воспроизводимого сигнала (1) равенства неполучается, так как саму цветовую поднесущую в качестве пилотсигнала невозможно записать. Вместе с тем можно записать какую-нибудь гармонику или субгармонику, которая попадает за пределы спектра ЧМ сигнала и из которой потом умножением или делением частоты можно получить синфазную с временными искажениями поднесущую. Естественно, что в полученном таким образом полном цветовом телевизионном сигнале нарушается жесткая связь между сигналами синхронизации, сигналом яркости и цветовой поднесущей, поскольку вышеуказанные сигналы яркости и синхронизации в системе не корректируются.

2. Запись без межстрочных промежутков В традиционных системах видеозаписи значительная часть поверхности магнитной ленты не используется, а занимается межстрочными промежутками. Давайте рассмотрим необходимость такихмежстрочных промежутков и возможность их полного исключения. Наши рассуждения будут касаться систем с преобразованием цветовой поднесущей.

На рис. 3 показана зависимость амплитуды сигнала на выходе воспроизводящей головки с длиной рабочего зазора 50 мкм при воспроизведении сигнала, записанного намагнитную дорожку шириной 50 мкм со скоростью м /с, от частоты для трех случаев смещения головки: головка находится непосредственно на дорожке, смещена на расстояния 2,5 и 25 мкм от края дрожки. Видно, что в полосе частот используемых для записи, помеху от, соседней строчки записи можно считать допустимой и в том случае, когда строчки записи располагаются вплотную друг к другу. Помехи, попадающиев полосу преобразованного канала цветности, имеют большую мощность. Однако и здесь они относительно малы, так как даже небольшого увеличения межстрочного промежутка (в рамках приведенного примера) было бы достаточно для обеспечения необходимого ослабления наведенных соседней строчкой записи помех. Таким образом, ширина межстрочных промежутков, составляющая 50... 100 % отширины строчек записи, необходима только для того, чтобы помехи, возникающиеотсоседнихстрочек записи, немешали даже тогда, когда головка неточно следует по строчке записи.

Самым простым способом уменьшения коротковолновых помех, возникающих в случае схода головки со строчки записи, является чередованиенаправления намагничивания соседних строчек записи (рис.4а). Согласно выражению btg, если db, s={ dtg, если db, где: s – ширинарабочего зазора; b – шириналенты; d – длинарабочего зазора;

– угол между зазорами записывающей и воспроизводящей головок, если рабочий зазор (предназначенный для воспроизведения 2-й строчки записи) движется по 1-й строчке записи, захватывая ее на ширине d, то эквивалентная шириназазора = dtgs и ш sin( dtg2 ) d = (3) 0 - dd.

dtg Видно, что при малом значении d (из-за коэффициента d (d – d) и при большом значении d (из-за увеличения зазора) сигнал помехи незначителен, однако в последнем случае - только на коротких волнах записи (рис. 4б).

Вследствие азимутального наклона головки эквивалентная ширина зазора = ss cos/ увеличивается также и для полезного сигнала (, где - угол между рабочим зазором и прямой, перпендикулярной движению головки), но, поскольку угол ( ) обычно мал, этим можно пренебречь, так как увеличениезазора недостигает и 3,5 % z)( x, дБ x 5 10 2 5 10 2 5 f, МГц - - - - - 60 25 мкм 2,5 мкм Рис.3. Зависимость магнитного потока, находящегося в воспроизводящей головке, расположенной рядом с намагниченной дорожкой или назаданном от нее расстоянии, от частоты. Ширина дорожки и длина рабочего зазора воспроизводящей головки равны 50 мкм, относительная скорость головка-лента 5 м /с [5].





Таким образом, азимутальный наклон рабочего зазора не приводит к существенным нарушениям и способствует разделению сигналов яркости, находящихся насоседнихстрочках записи.

Перед ознакомлением с методами компенсации помех отсигналов цветности необходимо сказать, что запись без межстрочных промежутков используется в такихсистемах, где наотдельной строчке записи записывается целиком поле телевизионного сигнала, причем таким образом, чтобы строчные синхроимпульсы на ленте создавали линии, перпендикулярные строчкам записи, и соседниетелевизионные строки нечетных и четных полей располагались друг под другом.

Первый способ компенсации помехи был впервые реализован в формате Beta фирмы Sony. Он основан напринципе перемежения спектров.

Рис. 4. Направлениерасположения рабочихзазоров головок записи и воспроизведения нанаходящихся рядом строчках записи в системах записи без межстрочных промежутков (а) и влияние чередования направления намагничивания науровень помех отсоседней строчки записи в случае схода головки со строчки записи нарасстояниеd (б). Параметром является длина волны записи. Если, например, ширина строчки записи d = 48 мкм и относительная скорость головка—лента составляет 5 мс, то накривой d/ = 48 начастоте 5 МГц проявляется помеха В последующихпримерах рассматривается запись полного цветового телевизионного сигнала системы NTSC. Запись осуществляют таким образом, что у каждого второго (четного) поля построчно меняют на 180° фазу преобразованной поднесущей.

Построчная сменазнаков аналогичнаумножению напрямоугольный сигнал с частотой fстр/2 и амплитудой ±1. Спектр данного сигнала tG )( exp[(2l -= 1)( / 2t] c -12l стр ( 4) l -= спектр первого поля tF )( Ak exp[ j(±= ± k (5) )t] 1 цп стр k -= и по аналогии – второго поля tF )( ± m стр )].

2 B exp[ j(±= m цп (6) m -= Таким образом, для записанных четных полей tF )( BmC22 exp{ j[±= + (l ± m - стр ]) t} (7) l -1 цп m -= l -= tF )..( и.. (tF ) Из сопоставления видно, что составляющиеспектра tF )( tF )( расположены между составляющими спектра. А это означает, что 2 эти два сигнала могут быть разделены с помощью гребенчатого фильтра.

Необходимый гребенчатый фильтр выполняется налинии задержки наодну телевизионную строку (1H) (рис.6). Частоты полного подавления сигнала получаются как решения уравнения cos t + cos ( t+) =0 при = Н:

fо = (n - 1/2)fстр.

При воспроизведении нечетных полей, если смещениеголовки со строчки записи равно d, то воспроизводимый сигнал = 1( - du )F1 + dF2,, Fd составляющая его может быть подавленагребенчатым фильтром. При воспроизведении F'2 сигнал имеет вид 1( -= du )F2 + dF1, однако здесь необходимо провести обратную построчную сменузнаков. После коррекции сигнал принимает вид = 1( - du )F2 + dF1, Fd составляющая его удаляется гребенчатым фильтром.

Схема построчного изменения знаков может быть объединена со схемой преобразования поднесущей.

Построчноеизменениезнаков целесообразно реализовывать в сигнале fцп + nfс, который используется для преобразования частоты. Гребенчатый фильтр тр с линией задержки следует устанавливать в цепи прохождения уже восстановленного (обратноепреобразование) до номинальной частоты сигнала.

Принцип записи сигналов системы PAL тотже. Но поскольку здесь период составляет две строки, при кодировании производится изменениефазы на 180° одного из цветоразностных сигналов в начале каждой строки, а следовательно, и фазы поднесущей. Смещениеспектров двух полей должно быть равно (n/2 + 1/4)fстр. Это достигается с помощью преобразования частоты поднесущей от поля к полю. Для формата записи Beta сдвиг частоты поднесущей для первого поля (44 + 1/8)fстр, а для второго (44 - 1/8)fстр.

2 + = Н Рис.5. Гребенчатый фильтр для подавления частот (n –)fстр:

1– линия задержки настроку (1Н); 2 – суммирующий усилитель Возникающие от соседней строчки записи составляющие помех удаляются гребенчатым фильтром с линией задержки надве строки (2 Н).

Для того чтобы принцип перемежения спектров можно было применить и для сигналов системы SECAM, необходимо частично преобразовать структуру сигнала:

Исключить изменения фазы поднесущей на180° в каждой третьей строке, вследствие чего в спектре сигнала цветности мощность будет концентрироваться начастотах nfстр/6. При исключении коммутации фазы сигнала цветности концентрация мощности происходит на частотах nfстр/2. Преобразовать поднесущиечастоты таким образом, чтобы между соседними полями возникала разность частоты (n/2 + 1/4)fстр, благодаря чему будет возможно перемежение спектров.

Выбранными частотами являются:

= 44( - 1/ 8) ff,. f = (54 - 1/ 8) fстр, для нечетного поля - А;

- RA стр BA - f RB = (44+ 1/8)f стр, fВВ = (54+ 1/8)fстр для четного поля - В.

, Обеспечивать задержку каждого второго кадра навремя строки. Тем самым достигается то, что на ленте рядом всегда оказываются те строки, которые несут аналогичную цветовую информацию, т. е. содержат одну и ту же поднесущую. Для обеспечения возможности обратного преобразования задержанные кадры в интервале гасящего импульса полей имеют метки - сигналы опознавания.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.