Как устроено телевидение: принципы работы

Телевидение – технология передачи на расстояние изображения и звука от объектов окружающего мира с помощью электромагнитных волн (сигналов) по металлическим проводникам (кабелям), излучением через пространство в радиодиапазоне или в оптическом диапазоне, а также по оптическим волоконным проводникам (кабелям).

Принципы телевидения для получения, записи, хранения и передачи видимого изображения и слышимого звука от объекта окружающего мира с помощью технических устройств заинтересовали учёных и инженеров, начиная с 19 века.

В конце 19 века португальский учёный А. ди Пайва и независимо от него русский учёный П. И. Бахметьев дали ответ на поставленный вопрос, сформулировав основной принцип работы телевидения:

  • в начальном пункте изображение объекта преобразуется в электрические сигналы последовательно (процесс назван анализом изображения), затем электросигналы передаются по каналу связи в конечный пункт, где в обратном порядке выполняется преобразование последовательности электросигналов в изображение (процесс назван синтезом изображения).

Общая схема современной телевизионной системы

Научные открытия и изобретения, а также многочисленные опытно-конструкторские работы учёных и инженеров в области физики электромагнитных волн и создания технических устройств для их приёма, преобразования и передачи в привели к реализации принципа работы телевидения в современной системе телевизионного вещания, которая в общем виде выглядит следующим образом.

  • Телевизионная видеокамера (видеокамера). Служит для получения изображения объекта окружающего мира при помощи объектива на светочувствительную матрицу (фотоматрицу) и преобразование оптического изображения в поток цифровых видеоданных.
  • Электронно-вычислительная машина (ЭВМ, компьютер). Служит для обработки и хранения видеоинформации и аудиоинформации в цифровом виде.
  • Передатчик. Электронное устройство, которое служит для формирования электромагнитного сигнала для его передачи на расстояние.
  • Общие сведения о телевизионном сигнале

    Телевизионный сигнал в современной системе телевидения передаётся в цифровом виде, то есть является цифровым (дискретным) сигналом – таким образом реализованы принципы работы цифрового ТВ.

    Как устроено телевидение: принципы работы

    Цифровой сигнал (дискретный сигнал) – это сигнал, имеющий точное значение и количество этих значений конечно.

    Физически цифровой (дискретный) сигнал имеет 2 или 3 значения. В первом случае цифровой (дискретный) сигнал является двоичным, а во втором – троичным.

    В цифровых системах используются двоичные сигналы, в которых положительный потенциал (+) соответствует значению «1». Значению «0» в этом случае физически соответствует низкий уровень напряжения (около 0 В).

    При передаче данных в большинстве случаев применяются троичные сигналы со значениями (+), (0), (-). Здесь «1» представляется отсутствием потенциала в канале, тогда как «0» характеризуется положительным (+) или отрицательным (-) импульсом.

    В форме троичного цифрового сигнала осуществляется:

    • кодирование передаваемых цифровых данных;

    • синхронизация работы цифрового канала связи;

    • проверка целостности переданных цифровых данных.

    Получение и формирование телевизионного изображения

    Принцип работы телевидения основан на прямой и обратной функциях преобразования (анализе и синтезе) изображения:

    • перед передачей телевизионного изображения в эфир его необходимо преобразовать в последовательные электрические сигналы – выполнить так называемый анализ изображения;
    • для того чтобы переданное телевизионное изображение отобразить на экране телевизионного приёмника (телевизора), необходимо преобразовать переданные последовательные электрические сигналы в изображение – выполнить так называемый синтез изображения.

    Как устроено телевидение: принципы работы

    Процесс получения цифрового телевизионного изображения технически реализован следующим образом.

    • Изображение объекта внешнего мира в виде светового пучка воспринимается объективом цифровой видеокамеры.
    • Далее световой пучок направляется через систему линз и диафрагму видеокамеры на специальную матрицу CCD (аббревиатура от английского Charged Coupled Device).

    Матрица CCD (или преобразователь свет-электрический сигнал) – электронное устройство прямоугольной формы, состоящее из светочувствительных элементов, каждый из которых при попадании на него света выполняет функцию преобразования светового сигнала в аналоговый электрический сигнал.

    • Затем полученные аналоговые электрические сигналы изображения объекта необходимо преобразовать в цифровые электрические сигналы изображения объекта. Для этого используется аналого-цифровой преобразователь.

    Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, ADC от английского Analog-to-digital converter) – электронное устройство, выполняющее функцию преобразования аналогового электрического сигнала, поступающего на его вход, в цифровой электрический сигнал, поступающий на его на выход.

    • Далее цифровой сигнал обрабатывается процессором цифровой видеокамеры. Через процессор проходят и обрабатываются цифровые потоки сигналов изображения. 

    • После процессорной обработки цифровое изображение преобразуется конвертером, сжимающим кадры изображения. Сжатие выполняется, чтобы увеличить число хранимых кадров цифровой видеосъёмки.

    • Полученное сжатое изображение объекта съёмки записывается на носитель памяти цифровой видеокамеры и может использоваться для передачи на ЭВМ (компьютер) для просмотра, обработки, хранения и дальнейшей передачи в эфир цифрового телевизионного вещания.

    Современное телевидение: цифровой формат

    Предыдущая
    ФизикаПарадокс кота Шрёдингера: простыми словами об эксперименте
    Помогли? Поставьте оценку, пожалуйста.
    Плохо
    0
    Хорошо
    0
    Супер
    0
    Спринт-Олимпик.ру
    Мы в ВК, подпишись на нас!

    Подпишись на нашу группу в ВКонтакте, чтобы быть в курсе выхода нового материала...

    Вступить
    ×