Реферат
по предмету Основы телевидения
Телетекст и видеотекст
1.Системы телетекст и антиопе
Общиесведения. В этих двух системах много общего. Они создаютбинарные синтетические изображения (черное, белое, шесть цветов). Рассмотримпринципы их построения и действия. Основное различие между системами Телетекст(разработана в Англии) и АНТИОПЕ (разработана во Франции) состоит в том, чтопервая из них синхронная, а вторая несинхронная, т.е. тактовая частота нежестко связана с частотой строк. Слово АНТИОПЕ (ANTIOPE)-аббревиатура фразыAquisition Numerique et Televisualisationd'lmagesOrganisees enPages d'Ecriture,что переводится так: получение в цифровом коде и вывод на телевизионный экранизображения, организованного в печатные страницы. ИзвестнытакжетакиевариантысистемыТелетексткакCEEFAX (See Facts) иORACLE (Optional Reception of Announcements by Coded Line Electronics, Англия),Telidon (Канада). Сигналыответов на вопросы телезрителя (сигналы ДИ) в этих системах передаются втечение передачи одной или нескольких строк в интервале кадрового гасящегоимпульса (КГИ), в которых нет другой информации (временное разделениесигналов). Для стандарта СССР (ГОСТ 7845-79) это могут быть строки 16-21 и329-334. В качестве дополнительной информации передаются неподвижныеизображения (тексты, простейшие рисунки), содержащие сведения о погоде, работезрелищных и транспортных предприятий, новости, бытовые советы, учебныематериалы и т.д. Можно воспроизводить знаки с изменяющейся яркостью (дляпривлечения внимания) в ходе просмотра телевизионной программы на экран можновыводить экстренные новости.
Передачасигналов ДИ в системе Телетекст. На рис. 1.1 показаныдиаграммы импульсов при передаче пакета, содержащего ДИ в строке 16 (или 329)во время длительности КГИ. В строке 15 передается последний импульс сигналацветовой синхронизации (СЦС) в системе СЕКАМ, в строке 17 — испытательныйсигнал (ИС). В строках 16, 17 и так далее после строчного синхроимпульса (ССИ)передается защитная цветовая вспышка (ЗЦВ).
/>
Рис.1.1. Состав строк 15-17.
Рассмотримпакет ДИ. Назовем буквы, цифры, элементы рисунков термином «знаки» или«символы». Каждый знак передается цифровым методом в виде октета битов,называемого также байтом. Октет (байт) содержит 8 битов. Бит представляет собойбинарный импульс, имеющий амплитуду, равную 1 или 0 (логическая единица имеетразмах 66% уровня белого, в видеосигнале логический нуль соответствует уровнючерного). Длительность одного бита /> мкс. На рис. 1.2 показаныимпульсы, содержащие 9 битов, где биты 2, 5, 7, 8 имеют значение 0, биты 1, 3,4, 6, 9 — значение 1. Показанное на рис. 1.2 сочетание битов 1 и 2 требуетнаиболее широкую полосу частот в канале передачи. Период этого сочетания битов /> мкс. Перваягармоника такого сочетания имеет частоту /> МГц. При передаче пакетовпередается спектр частот не выше />. В системе АНТИОПЕ мгновеннаяскорость передачи битов (тактовая частота />) /> Мбит/с, в системе Телетекст /> Мбит/с (444-ягармоника частоты строк). Во избежание помех сигналу программы телевидениявыбирают тактовую частоту />, где /> Гц — частота строк. Тогда /> МГц.
/>
Рис.1.2. Последовательность битов в пакете ДИ
Обычноформа бита, соответствующая логической 1 (рис. 1.3), близка к формеположительного полупериода косинусоиды. Такой импульс называют импульсомНайквиста:
/>,
где/>; />.
Этотимпульс формируется фильтром Найквиста (ФН), после которого включен фильтрнижних частот (ФНЧ).
/>
/>
Дляфильтра Найквиста имеем />, где /> соответствует центру егоамплитудно-частотной характеристики (рис. 1.4). В этом случае />. Каждому передаваемомузнаку соответствует определенный байт (октет битов) двоичного кода. Так какбиты в байте могут повторяться (т.е. 1 или 0 могут входить в байт несколькораз), то число знаков N, которое можно передать байтами в соответствий стеорией комбинаторики, равно числу размещений с повторениями из двух элементов(1 и 0) по n элементов в каждомразмещении (т.е. в байте), т.е. />. В нашем случае />, />, отсюда/>. В 1 байте 1 битнеобходимо использовать для служебных целей, поэтому для передачи знаковиспользуют 7 битов, что позволяет передавать /> знаков. Для передачи текста наанглийском языке достаточно иметь 96 байтов, а для передачи элементарныхрисунков — 64 байта. На рис. 1.5 показана структура байта для буквы А; этабуква в двоичной системе счисления соответствует числу 00010010, где последнийбит равен нулю и является служебным (для проверки кода на четность). При четномчисле единиц в принимаемом байте он равен 1, при нечетном — 0). Байты всегдапередаются с нечетным числом единиц: если принятый байт имеет четное числоединиц, то он исключается, как ошибочный, а на его место вставляется правильныйбайт из предыдущего цикла приема данной страницы ДИ, т.е. содержащий нечетноечисло единиц. Длительность 1 байта /> мкс. Если пакет ДИ имеетмаксимальное число байтов />, т.е. в пакете ДИ максимальноечисло битов />, из которых /> байта служат дляпередачи знаков, то /> байтов имеют служебноеназначение. В системе Телетекст /> и />, из которых первые 3 байта служатдля синхронизации по битам и байтам. Средняя скорость передачи битов />, где /> мс — длительность одного поля развертки. Отсюда при /> имеем /> бит/с.
Наэкране телевизора один пакет ДИ создает изображение в виде одного ряда из /> знаков. Этотряд занимает число строк развертки /> в одном поле растра, т.е. всего /> строк врастре в пространстве кадра. Если число активных строк /> (при общем числе строк в кадре />), то вактивной части пространства кадра может поместиться /> рядов знаков, где />. В системе «Телетекст»используют /> рядовзнаков, которые образуют на экране телевизора одну страницу ДИ. Если в одномкадре передаются /> пакета ДИ (один в поле нечетныхстрок и один в поле четных), т.е. два ряда знаков, то для передачи однойстраницы ДИ, состоящей из /> рядов, необходимо использовать /> кадров. Такимобразом, для передачи одной страницы требуется время /> мс /> с, где /> мс, т.е. длительность кадра. Дляуменьшения /> всистеме Телетекст в одном поле передаются два пакета ДИ, т.е. /> и /> кадров и /> мс /> с (в 1 спередаются четыре страницы, в 1 мин передаются /> страниц). Для сокращения времениожидания наиболее часто запрашиваемые страницы повторяют несколько раз впределах цикла. Фон и знаки можно создать на экране черными, белыми или в цвете(красном, зеленом, синем, пурпурном, голубом, желтом). Для букв и цифр лучшеприменять желтый, зеленый и голубой. На передающей стороне имеется кодер склавиатурой (цифры от 0 до 9), на которой для каждого знака выделена свояклавиша. При нажатии клавиши в устройстве памяти запоминается соответствующийбайт. После набора знаков всей страницы запоминаются все соответствующие ейбайты. Совокупность страниц образует журнал. При передаче страницы пакеты ДИ иззапоминающего устройства (ЗУ) вписываются в отведенные для них строкистандартного видеосигнала телевизионной программы последовательно один задругим через соответствующие интервалы времени (в которых передаются сигналыобычной телевизионной программы). После передачи всех страниц журнала этапередача повторяется много раз в соответствии с расписанием (циклическаяпередача). Длительность одной передачи всех страниц журнала (длительность цикла)/>, где /> - числостраниц в журнале. Если />, тo/> мс /> с /> мин. В этом случаемаксимальное время ожидания телезрителем выбранной страницы составляет />, так какпередача данной страницы повторяется через это время. Если допуститьдлительность цикла (время ожидания) /> мин, то число страниц в журналеможет быть />.В то время, когда нет вещания, все строки кадра могут быть заняты под пакеты ДИсистемы Телетекст. Это позволяет передавать следующее число страниц в секунду: />.
Обычнопакеты ДИ образуются методом амплитудной модуляции поднесущей бинарным кодомбез возврата к нулю (метод БВН), причем в состав пакета входит толькотранспонированная в область нижних частот нижняя боковая полоса модулированногоколебания с шириной /> МГц. В телевизоре для демодуляциипакета применяют синхронный детектор. Для всех страниц журнала передают одно ито же звуковое сопровождение на поднесущей частоте (равной частоте нечетнойгармоники половин частоты строк) /> Гц. При таком выборе /> помехи отсигнала звукового сопровождения мало заметны на изображении.
Основныепараметры системы Телетекст
Длительность байта />, мкс 1,28
Максимальное число байтов в пакете /> 45
Максимальное число битов в пакете /> 360
Число байтов в пакете для передачи знаков /> 32 Число служебных байтов в пакете 8
Средняя скорость передачи битов />, бит/с 18000
Число строк в ряде в одном поле на экране /> 10
Число строк в ряде в одном кадре на экране />. 20
Число активных строк в кадре />. 575
Максимальное число рядов знаков на экране />. 28,7
Число рядов знаков на экране в одной странице />. 24
Число байтов в одной странице/>/>. 960
Число битов в одной странице/>/>. 7680
Число пакетов ДИ (число рядов) в одном кадре />. 4
Число кадров в одной странице />. 6
Длительность одного кадра />, мс. 40
Длительность передачи одной страницы />, с 0,25
Число страниц, передаваемых в 1 мин, />. 240
Примечания:/>/>; />/>.
Рассмотримслужебные байты. Пакет ДИ (пакет данных) содержит следующие друг задругом импульсы: синхронизации битов и байтов, префикса (адрес, указательразмера пакета, обозначение типа пакета), блока данных (управляющие сигналы иДИ) суффикса (обнаружение ошибок и их коррекция). В каждом ряду имеется восемьслужебных байтов. Пять из них образуют префикс для выбора журнала и страницы изнего, а также позволяют делать следующие действия: а) вводить в изображение наэкране телевизора субтитры, сопровождающие телевизионную программу (перевод надругой язык, надписи для глухих, важные новости и т.д.); б) создавать рисунки,изменять высоту и ширину знаков, инвертировать фон, вводить цвета испецэффекты, иметь два алфавита, вносить изменения в текст; в) вводить в пакетыобозначения: откуда идет пакет, его номер, число байтов в пакете.
Всистеме Телетекста 2 байта служат для синхронизации генератора тактовой частотытелевизора и 1 байт — для синхронизации переходов от 0 к 1 и наоборот, 1-3байта для передачи номера страницы, 2 байта для нумерации рядов, 1 байт длястирания старой и введения новой информации.
Вначале каждого пакета ДИ передают сигналы тактовой частоты /> (первый два байта) сразмахом в одну логическую единицу для синхронизации генератора тактовойчастоты в терминале телевизоров. Третий байт содержит код для синхронизациибайтов и имеет вид 11100111. Пять следующих байтов образуют префикс, в которомтри первые содержат адрес пакета. Четвертый байт служит для обнаружения потерипакета, пятый содержит сведения о структуре пакета. Все байты префикса имеюткод Хэмминга, в них биты />, />, />, /> содержат информацию об адресе(код Хэмминга обеспечивает обнаружение четных кратных ошибок и коррекциюодиночных). После префикса в пакете помещается блок данных, содержащий полезнуюинформацию. Заполнение этого блока определяется структурой изображения страницыТелетекста. Поэтому в конце пакета помещают суффикс, содержащий один или болеебитов, служащих для обнаружения и коррекции ошибок в блоке данных. На рис. 1.6показана схема устройства ввода ДИ в сигнал телевизионной программы. Полезнаяинформация передается семиразрядным двоичным кодом, содержащим биты />, />, />, />, />, />, />. Дляопределения значений этих битов (0 или 1) в байте для данного знака составляюткодовую таблицу, имеющую 128 клеток (/>), образованных из 16 рядов (ихномера 0, 1, 2, ..., 15) и 8 столбцов (их номера 0, 1, 2, ..., 7). В этихклетках помещают знаки (буквы, цифры, грамматические и печатные знаки — точка,запятая, скобка и т.д.). Такая таблица показана на рис. 1.7. Каждому рядузнаков в таблице соответствует определенное значение битов />, />, />, />, каждому столбцу — определенные значения битов />, />, />. Таким образом, каждой клетке(т.е. каждому знаку) соответствуют определенные значения битов />, />, />, ..., />, т.е. код. Два первых ипоследний ряды кодовой таблицы даны на рис. 1.7. Биты набираются в следующемпорядке: />,/>, />, />, />, />, />. Такую жетаблицу составляют для элементов рисунков.
телетекст сигнал видеография интерактивный
/>
Рис.1.6. Структурная схема устройства ввода ДИ в стандартный ТВ сигнал.
/>
Рис.1.7. Часть кодовой таблицы (ряды 0, 1 – 15; столбцы 0, 1 – 7).
/>
Рис.1.8. Часть Структурная схема приемника телетекста.
Приемсигналов ДИ в системе Телетекст. В приставку ктелевизору для приема сигналов Телетекста входит клавиатура, содержащая клавишис цифрами. Каждая страница имеет кодовый номер, записанный в справочникеТелетекста. Телезритель набирает на клавиатуре номер необходимой страницы,после чего телевизор автоматически переключается на прием ее изображения. Наструктурной схеме устройства приема рис. 1.8 терминал создает из пакетов ДИ,поступающих из телевизора, сигналы />, />, />, /> для подачи их в телевизор. Дляэтого в терминале есть устройство памяти (УП), запоминающее сигналы выбраннойстраницы сколько угодно долго. В терминале имеется синхронный детектор (длядемодуляции сигналов байтов на поднесущей) и согласующее устройство(интерфейс). Этот демодулятор получает поднесущее колебание от местного кварцевогогенератора тактовой частоты /> МГц, а сигналы пакетов ДИ наподнесущей поступают на него от видеодетектора телевизора. Кварцевый генераторуправляется двумя байтами из пакета ДИ. На выходе демодулятора создаютсявидеосигналы байтов и, если номер данной страницы совпадает с номеромзаказанной, то байты проходят дальше. В УП сигналы пакетов ДИ помещеныпоследовательно один за другим и выводятся из него на экран телевизора безперерывов во времени.
Втерминале также имеются устройство памяти функций и генератор знаков, создающиена экране телевизора ряды со знаками с помощью сигналов />, />, />, />. На рис. 1.9 данаструктурная схема терминала, который выполняется на большой интегральноймикросхеме (БИС). В типовом УП одну ячейку используют для запоминания 1 бита.Так как одна страница текста содержит /> байтов, т.е. /> битов, то необходимоиметь /> ячеекпамяти.
Активнаячасть строки развертки на экране телевизора делится на /> равных интервалов (помаксимальному числу информационных байтов в ряду), т.е. по одному интервалу накаждый знак в ряду. Каждый такой интервал делится на шесть равныхучастков-точек, образующих знак. Знакогенератор вырабатывает импульсы 0 или 1,которые в десяти строках растра одного поля модулируют электронный лучкинескопа, создавая на его экране белые или черные точки, как показано на рис.1.10. Эти точки образуют изображение одного знака (в следующем поле этотрисунок повторяется).
/>
Рис.1.9 Структурная схема терминала.
/>
Рис.1.10. К вопросу о построении изображения знакогенератором на экране телевизора.Рабочее поле 7х5 клеток для буквы Е.
2.Система видеотекс
Варианты подобных замедленных несовмещенныхинтерактивных систем видеографии известны под названиями PRESTEL (ранее Viewdata, Англия), CAPTAIN (Character and Pattern Telephone Access Information Network System, Япония), VISTA (Канада), TELETEL (Франция). Такие системы стали называть Videotex (Видеотекс). Ониоснованы на телевизионной и вычислительной технике и технике телефонии. В этихсистемах сигнал передается из банка данных в телевизоры по телефонным линиям.Этот сигнал близок к сигналу системы Телетекст и поэтому в телевизоре большаячасть декодера может быть общей для обеих этих систем. В банке данных сигналформируется с помощью ЭВМ и хранится в устройствах памяти. Система Видеотексимеет дуплексную связь между потребителем и передающей стороной. Пакет данныхсодержит сигнал только для одного знака (1 байт). В системе PRESTEL на одинзнак используют 10 бит, скорость передачи равна 1200 бит/с, вся страницапередается за 8 с. Сигнал от телезрителя на передающий конец передается соскоростью 75 бит/с. Цифровые сигналы преобразуются в сигналы звуковых частотдля передачи их по телефонным линиям, причем для передачи одного логическогонуля применяют частоту 2100 Гц, для передачи одной логической единицы — 1300Гц. В телевизоре сигналы этих частот преобразуются в цифровые сигналы. Абонентс помощью диска (или клавиатуры) набирает телефонный номер передающего центрасистемы PRESTEL, при этом на центр посылается номер абонента (для оплаты счета,так как эта система платная). После того как соединение выполнено, в телевизорпосылаются данные для нулевой страницы, содержащей список главных вопросов, изкоторого абонент выбирает номер желаемого вопроса, после чего появляется новаястраница и процесс продолжается до тех пор, пока абонент не получит нужнуюстраницу. Другой вариант — абонент посылает на центр номер нужной страницы(этот номер девятизначный, что обеспечивает миллион страниц текста). Абонентможет получать из банка данных программы для ЭВМ, страницы книг и газет,различную справочную и рекламную информацию, учебные материалы, телеигры иобмениваться письменными текстами с другими абонентами (электронная почта),выполнять расчеты с помощью ЭВМ Центра и осуществлять различные деловыеоперации. В недалеком будущем вместо телефонных линий передавать справочнуюинформацию и данные будут по сетям кабельного телевидения, что позволит увеличитьскорость передачи информации. По этим же сетям будут передавать сигналыдомашнего видеотелефона для вывода их на экран телевизора (дисплея). Ценаприставки к телевизору для системы Видеотекс при массовом их производствеожидается примерно 25-50 руб. (в ценах 1985 г.). Ее нужно снабдить устройствами записи страниц на магнитную ленту и бумагу, персональным компьютером дляпроведения диалога с ЭВМ Центра и ЭВМ других абонентов. Несомненно, чтоВидеотекс будет играть все возрастающую роль в жизни общества. Однако полностьюзаменить книги, журналы, учебники, газеты (в печатных формах) он не сможет, нобудет ценным дополнением, позволяющим получить информацию в короткое время.