2023. január 27., péntek

Gyorskeresés

Útvonal

Cikkek » Házimozi rovat

Analóg televíziózás (fekete-fehér)

  • (f)
  • (p)
Írta: |

A televízió története az XX. század elejére nyúlik vissza, követve a film és a mozi kialakulását.

[ ÚJ TESZT ]

A televízió története az XX. század elejére nyúlik vissza, követve a film és a mozi kialakulását. Ugyan sok nemzet, és sok ember magáénak vallotta a televízió feltalálását, de a mai napig is Philio Taylor Farnsworth (1906-1971) elve alapján elkészült televíziót használjuk. A világon végül két főbb analóg rendszer alakult ki, egy 50 Hz félkép-frekvenciával dolgozó (ez volt az európai szabvány) és a 60 Hz félkép-frekvenciájú (az észak-amerikai és japán szabvány).

Milyen elvek alapján alakulhatott ki a két szabvány? Első sorban a kérdés az volt, hogy a képi információt, amelyet a szemünk képes érzékelni, hogy és milyen módon tudjuk továbbítani elektronikus úton?

A válasz napjainkban már egyszerűnek tűnik, változtassuk 1-esre és 0-ra, azaz digitalizáljuk. De akkoriban az élet digitális oldala, még nagyon is analóg volt, így elektromos úton való továbbítást, feszültség értékekhez rendelték – és így nem csak diszkrét 1 vagy 0, hanem köztes értékek is átvihetők voltak, ezek adták a szürke árnyalatokat.

Képzeljük el, hogy egy fekete-fehér állóképet kell továbbítani (jelen esetben egy nagy fehér T betűt, sötét alapon). A módszer roppant egyszerű volt (és a mai kornak is tökéletesen megfelel), bontsuk fel sorokra és oszlopokra a képet, majd a világosság információt írjuk le feszültség értékekkel, és ezeket soronként közvetítve továbbítsuk, úgy hogy egy másodperc alatt megfelelő számú képkockát továbbítunk, hogy folyamatos „futású” képet kapjunk. Nagy vonalakban ez a fekete fehér televíziózás alapja.

Természetesen ez még semmire sem elég, ha a kép felbontása nem elég részletes. A pontos értékekre a választ akkor kutatások és felmérések segítségével találták meg. Ezek a kutatások kimutatták, hogy az emberek döntő többsége elégedett volt a látott képpel akkor, ha 20º-os látószögben 2 szögperc a vetített kép sortávolsága – tulajdonképp ezzel a felbontással, méter feletti távolságból az átlagos emberi szem nem képes megkülönböztetni a különálló sorokat. Így alakulhatott ki a ~600 soros felbontás. A mozi kép oldalarányait megtartva (4:3), került kialakításra a 800 oszloppal és 600 sorral dolgozó fekete-fehér TV jel.

Ezeket az elveket alapul véve, meghatározták másodpercenként átviendő képek mennyiségét (25 és 30). Ez sem véletlen egybeesés, vagy két-három mérnök álmokfutásából kifolyólag alakult így, az akkora már 24 képkockára váltott szabványos 8 és 16 mm-es vetítés technikák adták az alapötletet - a hálózati frekvenciákhoz igazított számokkal.

Igen ám, de felmerült egy olyan probléma, hogy ugyan a kép mozgása folyamatos volt, de még mindig „villogott”. Ezt úgy képzeljétek el, hogy a szem ugyan folyamatosnak látja a mozgást, de villódzik a kép, és fárasztja a szemet. Ennek az oka az, hogy a másodpercenkénti képváltások száma nem érte el a szem fúziós frekvenciáját, ami az 50 Hz feletti tartomány.

Ezt a problémát is ki kellett küszöbölni valahogy, és tartani kellett magukat a 6 MHz körüli maximális sávszélesség igényhez (Ha sakktáblaszerűen - egy fekete egy fehér képpont - egy 400 periódusú szinusz jelet szeretnénk átvinni, (600 sor * 25 kép/s * 400 = 6 MHz). Így jött létre az Interlace (1. ábra), avagy a váltott soros letapogatás ötlete: nem 25 teljes képet küldünk, hanem 50 félképet továbbítunk, tehát felezzük az információt, de megduplázzuk a sebességet. Ezzel megoldódott a villogás problémája is, ugyanis így már elérte a képsebesség a szem fúziós frekvenciáját. A végleges szabványok kialakultak tehát, a következő táblázat leírja a főbb jellemzőket.

Az eddigiekben a kialakult szabványt, és általános jellemzőket mutattam be, folytassuk azzal, hogy is néz ki egy sor az összetett képtartalmon belül (európai!). Ennek megértését egyszerűsítsük, az időtartománybéli képével

Fekete-fehér videojel időtartománybeli képe

Ha egy koordináta rendszerbe képzeljük a fenti ábrát, akkor az X tengelyen az idő, az Y tengelyen a egyenáramú feszültséget értjük. Az ábra alapján jól kivehető hogy egy teljes sor periódus ideje 64 μs. Ez egyenértékű azzal az idővel, amennyi idő alatt a katódsugárcső egy sort kirajzol a televízió képernyőjén – azaz kb. 800 képpont megrajzolásának. Függőleges irányban láthatjuk a korábban már említett feszültség szinteket, amelyek hivatalosan 0 és 1 V között váltakoznak. Az ember úgy gondolná, hogy a hófehér szín jelenti az 1 V értéket, a fekete szín a 0-át, és elméletben akár ez így is lehetne. Azonban ha csak fehér és fekete értéket (illetve a köztes szürke árnyalatokat vinnénk át, honnan tudhatná a televízió készülék, hogy hol van egy adott sor vége, hol kezdődik a következő? Épp ezért teljes dinamikatartomány 70%-ban foglalja el valós információtartalom, a fent maradó 30%-ban a szinkronszintet találjuk (tehát a 0 V nem a fekete szint).

A 1,5 μs-os „előváll” és az 5,8 μs-os „hátsóváll” a két sor közötti pozícionáláskor egy kis szünetet biztosít az elektronikának. Bármennyire is gyorsnak és modernnek számított a 40-es években a televízió mint elektronikai eszköz, még így is viszonylag hosszú idő kellett ahhoz, míg egyik sorról a másikra pozícionált. Ezen ábra alapján azt is beláthatjuk, hogy a 64 μs-os teljes soridőből hasznos információ 52 μs ideig érkezik.

A Dr. Ferenczy Pál tanár úr által rajzolt analóg fekete-fehér alapsávi televízió jel (a mai napig minden egyetemi jegyzet, oktató ezt használja) időtartománybeli képét szemléltettem, de még egy fontos információ hiányzik a következő fejezethez: a fekete-fehér videojel spektrális képe (azaz a frekvencia tartománybéli képe).

Tegyük fel, hogy a képernyőn megjelenített jel teljesen homogén és szürke. Ha jól végig gondoljuk, egy adott jel, amiben az Y érték konstans, és csak rövid időpillanatra szakad meg (félképváltás, sorváltás, stb.), ott egy egyszerű négyszögjelet kapunk (az hogy a valóságban létezik-e tökéletes négyszögjel, az egy másik kérdés, fogjuk rá, hogy az).

3. ábra - homogén szürke kép frekvenciatartománybeli képe

Amennyiben ezt Fourier-sorba fejtjük, amelynek képlete:

Megállapítható, hogy az elhanyagolt félképkioltással együtt vonalas spektrumképet kapunk. Amennyiben figyelembe vesszük a félképkioltást is, az spektrumban szereplő vonalak mellett megjelennek azok felharmonikusai:

fekete-fehér videójel frekvenciatartománybeli képe

Ez egy nagyon lényeges információ a következő cikkre nézve, ott ugyanis a fekete-fehér televízió szabványból kialakult színes televízió szabványokat mutatom be. Természetesen még ezt a témát is boncolgathatnám több száz oldal hosszan, de ez inkább egy általános összefoglalónak készült, nem pedig mélyenszántó szakmai cikknek, amihez már a tudásom is kevés :D

Mod: elfelejtettem forrásként megemlíteni a Dr. Ferenczy féle jegyzetet, Dr. Csiszár János munkásságát, valamint a google-t.

Hirdetés

Copyright © 2000-2023 PROHARDVER Informatikai Kft.