Televiziune

(note de curs)

Cap.1 Introducere

Televiziunea poate fi definitã ca ansamblul de principii, metode si tehnici utilizate pentru transmiterea pe un canal de comuinicatii, prin mijloace electrice, a imaginilor în miscare. Televiziunea se reduce la existenta a douã sisteme electrono-optice (captare-emisie si receptie-redare) si a unui canal de transmisie a semnalelor radioelectrice. Întreg acest absamblu constituie lantul de televiziune. În receptorul de televiziune, ultima verigã a lantului de transmisie, are loc receptia semnalelor radioelectrice, prelucrarea lor si transformarea în imagini si sunet asociat, mentinerea compatibilitãtii si a sincronismului cu emitãtorul. Din punct de vedere al canalului de transmisie existã televiziune radiodifuzatã si televiziune prin cablu.

1.1. Scurt istoric al dezvoltãrii televiziunii

Ideile de principiu ce se folosesc în televiziune au apãrut în perioada 1875 1884, fiind chiar brevetate de cãtre studentul P. Nipkow. El a propus un sistem de televiziune bazat pe câte un disc opac cu orificii dreptunghiulare distribuite pe o spiralã atât la emisie cât si la receptie. Întreaga imagine este descompusã într un numãr de linii (dat de numãrul de orificii) ce se transmit secvential, totalitatea lor formând un cadru ce se repetã de un numãr de ori pe secundã (numãr egal cu frecventa de rotatie a discului). Prima demonstratie cu acest sistem de televiziune a fost fãcutã abia în 1925 de cãtre J.L. Baird; sistemul a fost ulterior perfectionat prin mãrirea numãrului de linii (120 la început) si prin înlocuirea sistemului de explorare optico mecanicã cu sisteme electronice, prin inventarea unor tuburi de captare si explorare a imaginii (tubul disector 1927, iconoscop 1931, vidicon 1950). În 1941, numãrul de linii în U.R.S.S. era 441 (actualmente 625 ca si în tara noastrã), iar în S.U.A. 525 de linii, ca si în prezent. Primul sistem de televiziune în culori a fost elaborat în S.U.A. în 1940 de cãtre C.B.S. (Columbia Broadcasting System), sistem necompatibil cu televiziunea alb negru. Primul sistem compatibil de televiziune color a fost NTSC în 1953, tot în S.U.A.. În 1958 în Franta, Henri De France elaboreazã sistemul SECAM, iar în 1962 în R.F.G. apare sistemul PAL (de Walter Bruch). În tara noastrã, prima emisiune de televiziune este realizatã în 1937 la Facultatea de Stiinte din Bucuresti, dar abia în 1957 s au fãcut primele receptoare de televiziune la Uzinele Electronica din Bucuresti si a intrat în functiune statia de televiziune din Bucuresti. În 1982 în România s a adoptat sistemul PAL.

1.2. Principiul transmiterii informatiei de imagine

Fig. 1.1

Imaginea reprezintã o distributie în spatiu a unei mãrimi ce caracterizeazã proprietãtile optice ale obiectelor. Aceastã marime este strãlucirea (sau luminanta) notatã B(x,y,t), un vector dependent de douã dimensiuni spatiale (x,y) imagine planã si una temporalã (t) imagine în miscare. Este necesar sã se facã deosebirea între televiziune si fototelegrafie. Televiziunea transmite imagini ale unor obiecte în miscare, pe când fototelegrafia transmite imagini stationare, fotografii.

În consecintã, problema specificã a televiziunii este transformarea functiei vectoriale B(x,y,t) într un semnal s(t), transmiterea acestuia pe canalul de transmitere si reconstituirea unei imagini Br(x,y,t) într un mod “cât mai fidel” posibil (schema bloc din figura 1.1).

Sensul cuvintelor “cât mai fidel” este greu de explicitat deoarece nu este cunoscut un criteriu de fidelitate care sã poatã fi aplicat imaginilor. Criteriul erorii pãtratice medii, frecvent utilizate în teoria transmiterii informatiei, nu este adecvat imaginii. Imaginile optice care reprezintã sursa de informatii, sunt transformate cu ajutorul traductorului optoelectronic (TOE) în semnale electrice, capabile sã fie transmise la distantã. Semnalele pot fi transmise ca atare, sau se pot prelucra prin codare (C) si modulare (M), pentru a mãri distanta si eficienta transmisiei. Canalul de transmisie cuprinde totalitatea instalatiilor tehnice precum si mediul de propagare. În receptie se executã demodularea si decodarea, dupã care un traductor electronooptic reproduce imaginea Br(x,y,t). În schema lantului de transmisie s a tinut cont de degradarea (distorsionarea) informatiei transmise, ceea ce nu permite o redare perfectã a imaginii. Distorsionarea imaginii este provocatã atât de deficientele aparaturii utilizate, cât si de suprapunerea perturbatiilor peste semnalul util în canalul de transmisie. Se impun anumite limite pentru distorsiuni si perturbatii, limite care depind de calitãtile vizuale ale ochiului si de posibilitãtile sale de adaptare.

1.3. Caracteristici ale analizorului vizual

1.3.1. Notiuni de fotometrie

Fluxul luminos f este puterea unei radiatii vizibile ce se apreciazã dupã senzatia de luminã ce o produce. Unitatea de mãsurã: lumenul (lm).

Intensitatea luminoasã I reprezintã fluxul radiant pe o directie în limitele unui unghi solid ;

<I> = candela =

Iluminarea E = densitatea fluxului luminos pe o suprafatã iluminatã. <E> = lux (lx); E este caracteristicã surselor secundare, adicã cele care primesc luminã de la o sursã primarã.

Strãlucirea B = <B> = nitul, luminantã (luminozitate)

Coeficientul de reflexie ; obiectele sunt în general iluminate de la surse primare si apoi vizibile datoritã iluminãrii realizate cu un flux f de la care se reflectã un flux de reflexie fr .

1.3.2. Perceptia luminantei si a contrastului

Perceptia luminantei

Sistemul vizual uman este capabil sã perceapã în vedere diurnã luminante cuprinse între 10-1 si 107 cd/m2 (niti). Acest domeniu, extrem de mare, nu impune aceeasi gamã dinamicã pentru sisteme de transmisiune a imaginilor, deoarece intervin si fenomene de adaptare. Pentru afisarea unei imagini de televiziune, considerând existenta unei iluminãri externe, se apreciazã necesitatea unei luminante medii de 30-40 cd/m2, cu variatii cuprinse între 1 si 100 cd/m2.

Perceptia contrastului

Perceptia diferentelor de luminantã respectã legea lui Weber, care aratã cã raportul DB/B este o constantã; DB reprezintã variatia abia perceptibilã a luminantei unei suprafete în raport cu fondul. Graficul variatiei DB/B cu luminanta fondului (datã în figura 1.2), aratã domeniul de valabilitate a legii lui Weber, domeniu care cuprinde si luminanta medie a imaginii de televiziune. Pentru domeniul ce ne intereseazã în televiziune rezultã DB/B = a ~ 0,02 (a fiind o constantã)