TV Podstawy 6 98, Sprawka, podstawy telekomunikacji
[ Pobierz całość w formacie PDF ]Telewizja. Chociaż dzisiaj brak telewi−
zora wydaje się rzeczą niepojętą, był taki
czas kiedy jego braku nie zauważano, i to
zbardzo prostego powodu. Nikt telewizo−
ra jeszcze nie skonstruował. Nikt nie wie−
dział, że czegoś mu brakuje. Potem tele−
wizor wymyślono i dzisiaj już wiemy, cze−
go nam brakuje. A brakuje nam też czasu,
na wykonanie tego, czego nie zdążyliśmy
zrobić pleśniejąc w fotelu przed telewizo−
rem. I chyba dlatego, że twórcy tego wy−
nalazku bali się o swoją skórę, i o to że
dostaną ścierką po plecach za zabieranie
młodzieży czasu na naukę, nie zostawili
po sobie takiej dokumentacji jak wynalaz−
ca radia Marconi. Co prawda opierali się
dokładnie na tych samych prawach fizyki
i elektrotechniki co on, jednak trudniej
jest dotrzeć do udokumentowanych in−
formacji o pierwszych transmisjach tele−
wizyjnych. Bo radiowe to pestka. Sam
widziałem zdjęcie notatnika Guglielmo
Marconiego z zapisanymi pod datą 12
grudnia 1901 r. informacjami o odebra−
nych sygnałach radiowych. Między nami
mówiąc, to Naczelny strasznie mnie mę−
czył, chcąc wydusić ze mnie wiadomość
kto telewizję wymyślił, a jeszcze lepiej
abym przyznał się, że to ja telewizor wy−
myśliłem. Stawiłem mu odpór i się nie
przyznałem.
To nie ja.
To rosyjski uczony Borys Rosing. To
on. To on wpadł na pomysł, że jeżeli wy−
korzysta się elektronową lampę katodo−
wą, wynalezioną w 1897 roku przez nie−
mieckiego fizyka Karla Brauna, to można
uzyskać obraz. A ściślej rzecz ujmując, je−
żeli wykorzysta się światło rzucane przez
tę lampę na ekran. Rok później inny uczo−
ny o nazwisku Campbell−Swinton stwier−
dził, że taka lampa jest uniwersalna. Moż−
na ją stosować jako element przetworni−
ka jak i odbiornika obrazu. Prace nad prze−
syłaniem obrazu trwały na wielu płasz−
czyznach i różne pomysły wcielano w ży−
cie. Odrobina czasu minęła od opubliko−
wanego przez Campbella−Swintona po−
mysłu wykorzystania lampy, i w roku
1926 pewien uczony Szkot, John Logie
Baird, pracujący nad zupełnie innym, bo
mechanicznym sposobem składania
i analizy obrazu, zaprezentował członkom
Royal Institution swoje urządzenie. I ono
działało. Szkoci, jak wiesz Czytelniku, są
narodem oszczędnym, w związku z tym,
aby nie dawać pie−
niędzy za występ in−
nym ludziom, nasz
John Logie Baird
podczas pokazu wystę−
pował z lalką. Poważnie.
Występował z lalką i uda−
wał, że to ona do niego mówi. Taka lalka−
brzuchomówca. Honorarium za poga−
duszki pewnie zatrzymał dla siebie. Ale
nic to. Wkońcu, dzięki między innymi ije−
go pracy, dzisiaj możemy oglądać w akcji
innych bohaterów małego ekranu. No,
ale wróćmy do lat dwudziestych naszego
wieku. W tych to latach, Baird pracowicie
spędza czas nad swoimi badaniami, które
doprowadzają do tego, że w 1929 roku
z nadajników BBC może przesłać pierw−
sze obrazy telewizyjne. A pierwsze tele−
wizory Anglicy mogli sobie kupić w rok
później. To działo się u potomków Franci−
sa Drake’a. Ale prace nad przesyłaniem
obrazów trwały nie tylko na wyspach Bry−
tanii. W Ameryce, uczeń wspomnianego
już Borysa Rosinga, opracował lampę za−
jmującą się przetwarzaniem obrazu
w sygnał elektroniczny, którą nazwał iko−
noskopem. Ten uczeń nazywał się Władi−
mir Zworykin i potwierdził swą pracą
słuszność wysnutego 15 lat wcześniej
przez Campbella−Swintona wniosku
o wykorzystaniu lampy katodowej do
przesyłania obrazu. Generalnie rzecz
ujmując, to Rosjanie, lub osoby pocho−
dzące z Rosji, mają olbrzymi udział
w stworzeniu telewizji. Twierdzenie to
bronić można argumentem, że następny
z nich, emigrant Isaac Shoenberg, pracu−
jąc w angielskiej firmie EMI zbudował po−
dobne w pomyśle do lampy Zworykina
urządzenie, które nazwał emitronem. Tak
więc mieliśmy u progu ery telewizji dwa
działające pomysły. Opierający się na me−
chanicznym sposobie analizy i składania
obrazu pomysł Johna Logie Bairda, oraz
wykorzystujący elektroniczny sposób
analizy i składania obrazu, pomysł na−
szych... hm.. rosyjskich znajomych. Ist−
niejąca już wtedy firma Marconi Compa−
ny połączyła się z EMI, która nie ustawa−
ła w wysiłkach przy pracy nad wizją. Dzię−
ki fuzji tych dwóch przedsiębiorstw, zo−
stał opracowany system obrazu wysokiej
rozdzielczości. A że nic jeszcze nie było
w tym czasie przesądzone, więc opierają−
cy się na rozdzielczości 240 linii system
Bairda jak i ten stworzony przez
EMI−Marconi były testowane jako
rozwiązania alternatywne. Okazało się
jednak, że urządzenia Bairda są zawodne
a jakość uzyskiwanego obrazu była bar−
dzo niska w porównaniu z efektami uzys−
kiwanymi przez urządzenia EMI−Marconi.
Szala zwycięstwa przechyliła się na stro−
nę systemu reprezentowanego przez tę
firmę i w 1937 roku przyjęto system op−
racowany w EMI−Marconi. Należałoby tu−
taj dodać z historycznego obowiązku, że
w Niemczech pierwsze transmisje tele−
wizyjne nadane zostały w marcu 1935 ro−
ku z rozdzielczością 180 linii. Niemcy wy−
korzystywali kamery mechaniczne, a pro−
gram nadawany był nieprzerwanie przez
trzy dni w tygodniu, aż do zbombardowa−
nia przez aliantów urządzeń telewizyj−
nych w 1943 roku. W Anglii stosowano
system wysokiej rozdzielczości a pierw−
sza oficjalna transmisja odbyła się 2 listo−
pada 1936 roku. Chociaż to w Ameryce
pracował w latach dwudziestych, znany
ci już Czytelniku, Władymir Zworykin
i wymyślał podstawy urządzeń telewizyj−
nych, to ze względu na trudności natury
prawnej, Ameryka pozostała w tyle, jeże−
li chodzi ostacje nadawcze iprogramy te−
lewizyjne. Niemniej jednak, udało się roz−
wiązać kłopoty ochrony patentowej, fi−
nansowania i inne z tym związane na
tyle, by 30 kwietnia 1939 roku, w dniu ot−
warcia Wystawy Światowej w Nowym
Jorku uruchomić telewizję amerykańską.
Kiedy wrócimy na nasze, polskie podwór−
ko to okaże się, że Polska wcale nie była
do tyłu przy wprowadzaniu telewizji. Pra−
ce nad jej uruchomieniem zostały zapo−
czątkowane w 1935 roku a zakończone
w 1937. Potem niestety nastąpiła wojna
i przerwane przez nią prace wznowiono
w 1947 roku, by pierwszy program tele−
wizyjny nadać 25 października 1952 roku.
Te pierwsze programy trwały pół godziny
i nadawano je raz w tygodniu. Po wybu−
dowaniu Pałacu Kultury i Nauki, znajdują−
cy się tam nadajnik telewizyjny od 1956
roku znalazł codzienne zajęcie, pracowi−
cie emitując do naszych mieszkań wiado−
mości codzienne i wydarzenia kulturalne.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
67
Telewizja
Tak wygląda historia telewizji. Me−
dium, dzięki któremu mogliśmy być w lip−
cu 1969 roku razem z pierwszymi ludźmi
na Księżycu, niedawno razem z sondą
kosmiczną na Marsie oraz dzięki któremu
jesteśmy bliżej wydarzeń, otaczających
nas ludzi i zwierząt.
No, dobrze, ale jak się domyślam, to
chcesz mnie zapytać jak działa ta telewiz−
ja i co to jest?
W porządku, już odpowiadam. Tele−
wizja działa prosto i to jest obraz i dźwięk
w jednym.
Taki „Vidal−Sasoon” albo „Wash and
Go”. Jasne?
Nie do końca?
No dobrze, to wróćmy do radia.
Radio to taka skrzyneczka przypomina−
jąca pudełko do butów, i to pudełko do
butów gra, pamiętasz? No, właśnie. Ta
telewizja to takie samo pudełko do bu−
tów, co to gra i jeszcze w dodatku widać
buty tego co gra, bo ma dziurę, czyli ek−
ran. Proste? Chyba jednak nie.
Jedna z moich znajomych, osoba
w „średnim” wieku, nigdy nie pozwoli
sobie przejść w nocnej koszuli (nie mó−
wiąc już o głębszym negliżu) przy włączo−
nym telewizorze, bo „oni” mogliby ją zo−
baczyć. Do dziś ma niejasne przeczucie,
że ci z ekranu jednak ją obserwują, bo
czasami spiker czy komentator patrzy jej
prosto w oczy i tak jakoś się dziwnie do
niej uśmiecha... I skąd wiedzą, że ogląda
telewizję i to właśnie ten program, gdy
mówią: oglądacie państwo nasz pro−
gram... Skąd wiedzą, że ogląda?
A może to jakieś czary? Dziadek moje−
go kolegi (97lat) ma nawet w telewizji
znajomych. W niedzielę mówią do niego,
kiwają do niego ręką. A ten facet z brodą,
co to pokazuje te śmieszne kawałki fil−
mów, nawet coś do dziadka mówił czy
o coś pytał, ale dziadek z racji swego wie−
ku jest trochę przygłuchy i nie bardzo zro−
zumiał, o co tamtemu chodziło. Wtedy
ten facet zawołał jakąś kobietę, i ta coś
do dziadka mówiła. Ale i wtedy dziadek
nie bardzo zrozumiał, co chciała. W każ−
dym razie coś do niego mówili i o coś py−
tali. Tylko skąd wiedzieli, że to właśnie on
mógłby im dużo opowiedzieć, bo prze−
cież był zesłany na Sybir za Workutę, po−
tem był w armii Andersa, walczył pod
Monte Cassino...
To jak to jest? Czy ci z telewizji widzą
moją znajomą? Czy wiedzą, kiedy włączy−
ła odbiornik? Czy widzą dziadka oglądają−
cego „Śmiechu warte”?
Powoli. Na pytanie co to jest telewizja,
można znaleźć odpowiedź w założeniach,
jakie musi spełniać jako jedna z dziedzin
telekomunikacji. Bo telewizja, to wystaw
waść sobie – telekomunikacja. Otóż do
zajęć telewizji należy odbieranie, ... zaraz,
zaraz, może zacznijmy od początku: naj−
pierw nadawanie, przesyłanie, odbieranie
(odtwarzanie) obrazów zarejestrowanych
na taśmie filmowej, magnetycznej albo
i całkiem na żywo. Obraz musi być nada−
wany z głosem, a kiedy mówca nie ma
nic ważnego do powiedzenia, to można
i bez głosu. Nikt płakał nie będzie.
Ten obraz, w zależności od tego jak
wygląda, to się specjalnie nazywa. Jak
jest czarno−biały, to się nazywa mono−
chrromattyczny – mamy wtedy do czynie−
nia z telewizją monochromatyczną. Kiedy
pyszni się wszystkimi barwami tęczy,
mamy do czynienia z telewizją kolorową.
Ale abyś mógł młody telewidzu oglądać
obrazy czarno−białe albo i nawet koloro−
we, to telewizja, a w zasadzie ci co ją wy−
myślili, musieli uwzględnić przy tym wy−
myślaniu coś, co wszyscy mamy. A ma−
my do oglądania tego co się wokół nas
dzieje – oczy. Telewizja i to co się z nią
wiąże, bardzo chytrze wykorzystuje pew−
ne właściwości oka ludzkiego i te oczy...
oszukuje. Dokładnie rzecz ujmując, wyko−
rzystuje dwie właściwości oka. Jako pier−
wszą właściwość, wykorzystuje ograni−
czoną zdolność rozdzielczą wzroku,
a więc zdolność rozróżniania szczegółów.
Cóż to takiego? Rzuć okiem na przykład.
Gdy np. powiększysz zdjęcie zczarno−bia−
łej gazety do sporych rozmiarów (np. ko−
rzystając z silnej lupy), to przekonasz się,
że zamieszczone tam fotografie składają
się z ogromnej liczby kropek – punktów.
A te punkty, z których składa się obraz,
różnią się między sobą jaskrawością
w zakresie od bieli do czerni. Kiedy teraz
spojrzysz na takie zdjęcie z dalszej odleg−
łości, to wszystkie punkty zleją się i ułożą
się w treść obrazu. Obraz telewizyjny też
składa się właśnie z takich punktów i im
ich jest więcej, tym ostrzejszy i wyraź−
niejszy jest obraz.
Drugą cechą naszego wzroku jest bez−
władność. Jest to zjawisko utrwalenia na
krótki czas dostrzeżonego obrazu. Nasze
oko niejako zapamiętuje obraz na około
1/10 s, i jeżeli w tym czasie zostanie
zmieniony na następny, to przy szybkiej
zmianie szeregu takich nieruchomych ob−
razów różniących się między sobą fazą
ruchu, zaobserwujemy płynny ruch a nie
pojedyncze obrazy. Mam nadzieję, że nie
przedstawiłem tego zbyt zawile. Jest to
również zasada wykorzystywana w kinie,
gdzie ruchomy obraz powstaje z szeregu
klatek wyświetlanych kolejno na ekranie
(24 klatki na sekundę). W każdym razie,
tu tkwi cały sekret ruchomych obrazów.
Ale w kinie jest łatwiej, bo w danej chwi−
li na ekran wyświetlana jest cała klatka –
jeden cały obraz. W telewizji jest trudniej.
Nie można ot tak, za jednym zamachem
wyświetlić na ekranie całego obrazu.
Trzeba go wyświetlić, ale pewnym spo−
sobem. Otóż należy nadawany obraz po−
dzielić na jak najmniejsze elementy czyli
punkty, zachowując oczywiście kolejność
ich występowania w nadawanym obra−
zie, przesłać te punkty (uważaj!) kollejjno
i poskładać to wszystko z powrotem
w odbiorniku i to najlepiej kilkadziesiąt ra−
zy w ciągu sekundy. Abyś mógł ten roze−
brany na elementy obraz zobaczyć i wia−
domości poukładać w głowie popatrz te−
raz na rrysunek 1.
Rys. 1.
W tym przypadku chcemy przesłać
treść obrazu, na który składają się dwie
jasne litery na czarnym tle. W tym celu,
zgodnie z tym co już przeczytałeś, ob−
raz musi zostać podzielony na szereg
punktów i składających się z tych punk−
tów linii. Dla ułatwienia masz to jak na
dłoni przedstawione na rysunku. Spo−
tkałeś już to określenie – „linia”, kilka
chwil temu przy okazji historycznego
rysu telewizji. Teraz uważaj, bo mam
trudne telewizyjne słowo. Lumiinancjja.
Jest to jaskrawość tych punktów, które
pracowicie składają się na oglądany na
ekranie obraz. Za chwilę dowiesz się ja−
kie to ważne, by tych linii było dużo.
Każda z (poziomych) linii składa się
z szeregu punktów o różnym stopniu
jaskrawości, czyli różnej luminancji.
Podczas analizy obrazu każdy z punk−
tów z każdej kolejnej linii zostaje zamie−
niony na sygnał elektryczny, którego
amplituda (chwilowe napięcie) jest pro−
porcjonalna do jego jaskrawości. Więk−
sze napięcie – jaśniejszy punkt. Następ−
ny, rrysunek 2 przedstawia obraz na−
szych przykładowych literek rozebrany
na linie i punkty, oraz sygnały elektrycz−
ne, uzyskane przy analizie tego obrazu.
Jak widzisz, sygnał ma tu tylko dwie
skrajne wartości, gdyż obraz jest czarn−
o−biały, bez pośrednich odcieni szaroś−
ci. Kolorowi szaremu, w zależności od
odcienia, odpowiadają napięcia pośred−
nie, między poziomem (napięciem) bie−
li i poziomem czerni.
68
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
Telewizja
Rys. 2.
u nas w Polsce standar−
dem telewizyjnym, anali−
zowany obraz składa się
625 linii, w ciągu sekun−
dy oglądasz 50 obrazów
(jak się je liczy napraw−
dę, za chwilę się do−
wiesz), a ustalony for−
mat obrazu to 4:3 (szero−
kość:wysokość). To są
podstawowe wymaga−
nia, aby można było na−
dawany obraz odtwo−
rzyć u ciebie w domu. Te
625 linii i 50 obrazów
występują zarówno po
stronie nadawczej jak
i odbiorczej, i kiedy to
sobie wyraźnie uzmysło−
wimy to, jako osoby
myślące, zaczyna nas
gnębić następujący
problem.
Co? Jak to? Jeszcze
nic cię nie gnębi?
To uważaj, bo zaraz
zacznie. W każdym razie
innych gnębi następują−
ce pytanie: jak spowo−
dować kolejne odczyty−
wanie linii i punktów, że−
by nic się tu nie pomyliło
i nie namieszało? Żeby
analizowanie zaczynało
się na początku pierw−
szej linii a kończyło na
końcu ostatniej i żeby
w telewizorze odtwarza−
nie obrazu, czyli rysowa−
nie na ekranie, również
zaczynało się na począt−
ku pierwszej linii a kończyło na ostatniej.
Trzeba jakoś przesyłane informacje syn−
chronizować. A czy widziałeś na rysunku
2, że każdy sygnał kończy się małym
„zadziorkiem” – tak zwanym impulsem
synchronizacji linii? Na pewno widziałeś.
Komu i po co to potrzebne? Już tłu−
maczę.
Aby odczytywane po kolei punkty nie
pomieszały się jak groch z kapustą, na
końcu każdej linii musi znajdować się
sygnał synchronizacji, tzw. impuls syn−
chronizacji linii, a kiedy w szale analizo−
wania obrazu obejrzymy już wszystkie
punkty w liniach i dojdziemy do ostatniej,
to znajdziemy na końcu ostatniej lini−
i sygnał nazwany impulsem synchroniza−
cji obrazu. Gdyby zabrakło tych impulsów
synchronizacji, na ekranie powstałby taki
galimatias, że wszyscy współcześni ma−
larze poszliby się utopić z bezgranicznej
rozpaczy, że bezduszna technika robi
większe zamieszanie w barwnych pla−
mach niż oni. No, ale ratujmy życie mala−
rzy i wracajmy do techniki telewizyjnej.
Już czytałeś przed chwilką o impul−
sach synchronizacji, a więc wniosek z te−
go, że muszą być jakieś generatory tych
impulsów, aby przypilnować tych linii
i obrazów. I wyobraź sobie są, i nieco da−
lej jeszcze do tych generatorów wrócimy.
Na razie pozostańmy przy tym co widać,
albo co chcemy, żeby było widać. Mówi−
liśmy o kolejnym odczytywaniu linii i jej
elementów, czyli szczegółów obrazu. Pa−
miętaj, że najpierw cały obraz jest rozkła−
dany na elementy (punkty). Potem każde−
mu punktowi zostaje przypisana jakaś
wartość napięcia, świadcząca o jego jas−
krawości. Do tego dokładane są jakieś
tam impulsy synchronizacji i całość jest
wysyłana do ciebie. Tu obraz jest składa−
ny z powrotem, co obserwujesz na ekra−
nie telewizora.
W telewizorze masz lampę kineskopo−
wą. Obraz powstaje przy pomocy wiązki
elektronów, która trafia w ekran, powo−
dując świecenie (uważaj) tylko jednego
punktu. Aby jedna wiązka elektronów na−
rysowała obraz na ekranie, jest prowa−
dzona jak po sznurku po tych liniach,
o których już wspomniałem. Dokładnie
tak, jak twój wzrok, kiedy czytasz ten
tekst. Widok końca linii tekstu daje ci
znać, że masz przenieść wzrok linijkę ni−
żej lub na następną stronę. Dokładnie tak
samo dzieje się z wiązką elektronów. Po
narysowaniu jednej linii, gdy pojawi się
ten impuls synchronizacji, wiązka powra−
ca na początek następnej linii, a plamka
świetlna rysująca obraz jest wtedy wyga−
szona. Kolejne linie są przesuwane w pio−
nie o odpowiedni mały odcineczek.
Nad ruchem plamki po ekranie czuwa
kawałek urządzenia telewizyjnego, który
zajmuje się odchylaniem wiązki elektro−
nów w pionie i poziomie. Czuwa, by
wiązka elektronów została odchylona
w poziomie, aby rysować poszczególne
punkty tych linii, oraz w pionie, aby ryso−
wać kolejne linie obrazu. Mało tego, wy−
gasza tę wiązkę w czasie powrotu z koń−
ca na początek następnej linii, abyś nie
widział żadnych śmieci na ekranie. Do te−
go służą układy odchylania pionowego,
poziomego oraz obwody wygaszania. Też
do nich dojdziemy w następnej wyprawie
do wnętrza telewizora.
Ale pozostańmy jeszcze przez siedem
chwil przy analizie obrazu. Zwróć zatem
uwagę na rrysunek 3.
Widzimy tutaj zasadę wybierania kolej−
noliniowego. Linią przerywaną oznaczy−
łem powrotny bieg strumienia wybierają−
cego (to jest właśnie nasze wygaszanie
powrotów). W chwili zakończenia analizy
pierwszej linii, wytwarzany jest impuls,
który mówi, że to już jest jej koniec i nic
więcej strumień elektronów dalej nie zna−
jdzie i niech się nie wygłupia, tylko śmiga
na początek następnej. Zostaje urucho−
Ten rysunek, w powiązaniu z wcześ−
niejszym, pokazuje jak ważna jest liczba
linii, na które dzielony jest obraz. Jak sam
widzisz, im więcej linii, tym ostrzejszy,
wyraźniejszy i bogatszy w szczegóły jest
przekaz.
Lecimy dalej.
W związku z tym, że zapamiętany
przez oko obraz pozostaje na siatkówce,
jak już wiesz, przez ok. 1/10 sekundy,
więc aby został zachowany ruch dający
wrażenie płynności, taki obraz musi zo−
stać kilkudziesięciokrotnie w ciągu tej se−
kundy analizowany i nadany, a potem od−
tworzony. Takie wymaganie przy rozkła−
daniu i przy odtwarzaniu obrazu, to jedna
z wielu rzeczy, które składają się na tzw.
standard telewizyjny. Zajmijmy się zatem
informacjami, które niezbędne są do
określenia tego standardu. Do wymagań
tych, oprócz kilkakrotnie już wspomina−
nej liczby linii, należy format obrazu oraz
liczba obrazów, które muszą być nadane
w ciągu sekundy, aby zachować wraże−
nie ciągłego ruchu. Zgodnie z przyjętym
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
69
Telewizja
Rys. 3.
cykli. Wybieranie kolejnoliniowe z częs−
totliwością 25 obrazów na sekundę jed−
nak ma pewną wadę. Na skutek migota−
nia obrazu, dłuższe oglądanie jest męczą−
ce. Pamiętasz co zastosowano w kinie,
aby oglądanie filmu nikogo nie męczyło?
W telewizji też skorzystano z tego sposo−
bu. W celu wyeliminowania tej niedogod−
ności, zwiększono częstotliwość projek−
cji do 50 w ciągu sekundy. Osiągnięto to
przez
dwukrotne powtarzanie tej samej
treści
. Jak to zrobiono? Bardzo prosto.
Obraz na ekranie najpierw tworzony jest
przy pomocy linii nieparzystych a potem
parzystych. Naukowo rzecz ujmując, wy−
gląda to tak, że obraz został rozłożony na
dwa półobrazy składające się z 312,5 lini−
i. W ciągu sekundy nadawane jest zatem
precyzyjnie rzecz ujmując 50 półobrazów,
nic nam zatem w oczach nie skacze,
a i rozdzielczość jest zachowana, gdyż
liczba linii pozostaje nie zmieniona. Zerk−
nij na rrysunek 4, który przybliży ci to,
o czym przed chwilą czytałeś.
Rozgrzaliśmy się tymi 50 półobrazami,
które nam pracowicie tworzą stabilny wi−
dok, zatem nadszedł już czas, aby rozpo−
cząć zajęcia z matmy.
Stój!
Nie uciekaj!
To ja będę liczył, a ty czytaj sobie spo−
kojnie dalej, gdyż nie będzie to zbyt trud−
ne. Na pewno spotkałeś się już w swoim
życiu elektronika, z określeniem „sze−
rokość pasma”. To wcale nie jest takie
trudne. Wcześniej mówiłem ci, że różnym
poziomom jasności (od czerni do bieli) od−
powiadają jakieś wartości napięcia. Pros−
te! Problem tylko w tym, że plamka lata
jak wściekła po ekranie i w każdym mo−
mencie o jej jasności decyduje chwilowa
wartość napięcia. Jeśli plamka biega bar−
dzo szybko (a tak jest wistocie), to bardzo
szybko musi się też zmieniać chwilowe
napięcie decydujące o jej jasności. I właś−
nie ta wymagana szybkość zmian napię−
cia jest nieodłącznie związana z pasmem.
Czym szersze pasmo, tym szybciej może
się zmieniać napięcie.
Zajmiemy się teraz szerokością pasma
telewizyjnego. A więc takim zakresem
częstotliwości, w którym muszą się zna−
leźć wszystkie informacje dotyczące
szczegółów znajdowanych w liniach. I że−
by można to było czytelnie nadać i czytel−
nie odtworzyć. W związku z tym, że tele−
wizja czarno−biała była prekursorem, więc
rzecz dotyczyć będzie matematyki tej te−
lewizji. Zdradzę ci tajemnicę, że szero−
kość pasma telewizyjnego zależy od:
– liczby pełnych obrazów na sekundę,
– stosunku szerokości obrazu do jego
wysokości,
– liczby linii podniesionej do kwadratu.
Kiedy to wszystko zapiszemy mate−
matycznie, będzie to wyglądało tak:
25×(4:3)×(625×625) = 13 020 833,33
Dla ułatwienia zaokrąglono wynik do
liczby 13 000 000. Uważaj teraz. Mniej
więcej
tyle pojedynczych punktów
trzeba
pracowicie wyświetlić na ekranie odbior−
nika
w ciągu każdej sekundy
! Ponieważ
w najgorszym z możliwych przypadków
punkty mogą być na przemian czarne
i białe, więc częstotliwość zmian w syg−
nale wizyjnym jest mniejsza o połowę,
a więc o 6 500 000. Zatem szerokość
pasma sygnału wizyjnego nie chce być
inna i wynosi: 6,5 MHz.
Skoro już się rozgrzaliśmy szerokością
pasma, to policzmy częstotliwość odchy−
lania poziomego. Pamiętasz? Dzięki tej
częstotliwości będziemy mogli odchylać
w poziomie wiązkę elektronów. Znajdzie−
my tę częstotliwość jeżeli liczbę pełnych
obrazów na sekundę przemnożymy przez
liczbę linii. W ukochanej przez ciebie ma−
tematyce wygląda to tak:
25×625 = 15625 Hz
Teraz można już obliczyć czas potrzeb−
ny do analizy jednej linii. Ta wartość ozna−
czana jest literą H (horizontal) i wynosi:
miona procedura wygaszania powracają−
cej wiązki elektronów i ten sam impuls
powoduje, że wiązka, tak jak to przed
momentem przeczytałeś, ustawiana jest
na początku następnej linii. I tak dalej,
itak dalej, 625 razy, aż do końca ostatniej,
kiedy to impuls z końca ostatniej linii rzu−
ca w wir pracy strumień elektronów od
początku. Jeden cykl odchylania piono−
wego przypada na 625 linii poziomych.
Można zadać sobie pytanie: ile powinno
być tych cykli odchylania pionowego
w ciągu sekundy? Oko zapamiętuje ob−
raz, jak już wcześniej dwa razy zdążyłem
powiedzieć, przez 1/10 sekundy, więc
teoretycznie powinno tych cykli być 10.
Jak myślisz, starczy? Ale czy uwzględni−
łeś młody człowieku swoje oczy i to, że
nimi ruszasz, a nawet wtedy, gdy skupisz
uwagę w jednym miejscu, to niezależnie
od wszystkiego mrugasz? Efekt strobo−
skopowy, który wtedy powstaje, spowo−
dowałby „zamrożenie” treści oglądanego
obrazu na króciutką chwilę, po której na−
stąpiłaby normalna projekcja. Ale „skok”
już byś zauważył.
Nie czujesz jeszcze tego efektu stro−
boskopowego? No to zrobimy ekspery−
ment.
Jeżeli masz w tej chwili włączony od−
biornik telewizyjny, to machnij przed ekra−
nem dłonią z rozchylonymi palcami. Jak
wygląda twoja dłoń? Teraz widzisz? Gdy−
by tych obrazów było 10 miałbyś podobny
efekt ale bez udziału własnych palców.
Można oglądać taki obraz? Nie, nie
można!
Po prostu, jeżeli tych nadawanych ob−
razów będzie za mało, pojawi się prob−
lem „mrugania” obrazu, który, na przy−
kład przy projekcji normalnej taśmy filmo−
wej, jest eliminowany przez
dwukrotne
rzucenie na ekran obrazu tej samej klatki
.
Umożliwia to specjalna konstrukcja mi−
gawki projektora. Wzorem z taśm filmo−
wych, które są odtwarzane z prędkością
24 klatek na sekundę, posłużono się przy
uruchamianiu telewizji. Ale, że telewizja
jest nowocześniejsza niż taśma filmowa
,to dodano 1 cykl więcej. Zastosujmy
więc i w naszych rozważaniach 25 takich
Rys. 4.
70
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
Telewizja
H = 1/15625Hz = 64µs
Częstotliwość odchylania pionowego
wychlapałem wcześniej i wynosi ona jak
pamiętasz... dobrze, zgadza się, 50Hz.
Dzięki tej wiedzy można już obliczyć
czas trwania jednego półobrazu. Tę wartość
oznacza się literą V (vertical) i wynosi ona:
V = 1/50Hz = 20ms.
Zmęczyłeś się tą matmą? Nie? No to
w porządku.
Popatrz teraz na rrysunek 5. Znajdziesz
na nim sygnał wizyjny jednej linii.
nego daje światła koloru turkusowego.
Światła kolorów czerwonego i niebieskie−
go dają światło koloru purpury. Światła ko−
lorów zielonego i czerwonego w zależnoś−
ci od proporcji pozwalają uzyskać następu−
jące światła kolorów:
– 25% zielonego i 75% czerwonego da−
je światło koloru pomarańczowego,
– 50% zielonego i 50% czerwonego da−
je nam światło koloru żółtego.
Najprostsza sytuacja jest wtedy kiedy
nie mamy żadnego światła kolorowego.
nam szerokości pasma telewizyjnego, bo
tych kolorów zrobiło się nam coś więcej.
Do tej pory wiedzieliśmy, że po jednej
stronie jest biały, po drugiej czarny, a jak
coś jest szare, to się po prostu mieści
w środku. Teraz też mamy kolor biały, ma−
my kolor czarny, ale w tym środku to ma−
my całą tęczę. Na zdrowy rozum biorąc,
każdy z trzech wyodrębnionych podsta−
wowych kolorów musi mieć swoją szero−
kość pasma. Skoro jedno ma szerokość
6,5MHz, to biorąc pod uwagę, że podsta−
wowych kolorów jest trzy to ... Prawie
dwadzieścia megaherców? W życiu!
Przecież nikt nam tak szerokiego pas−
ma nie da. Widzisz? Nie widzisz. Wi−
dzisz? Nie widzisz. A widzisz!
Wcale nie musimy mieć pasma trzy−
krotnie szerszego. Starczy to „stare pas−
mo” o szerokości przydzielonej dla tele−
wizji czarno−białej. Pytasz jak to możliwe?
A myślisz, że po co pisałem te wszys−
tkie definicje o kolorach i o tym, co z któ−
rego być może, albo co się na pewno nie
uda? Po to, abyś mógł się zmieścić w to
wąziutkie w tej chwili pasmo.
Wracajmy więc do naszych naukow−
ców, którzy podobnie jak ty, stanęli w ob−
liczu tego samego problemu. Skoro nie
można, ze względu na ograniczenia szero−
kości pasma, przesłać trzech kolorów, to
należało posłużyć się fortelem. Fortel mu−
siał być nie lada, a szydło wyszło z worka
w trakcie badań. To szydło to informacja,
że aby otrzymać po stronie odbiorczej od−
powiedniej jakości obraz, wcale nie trzeba
przesyłać trzech pełnych informacji o ko−
lorach podstawowych! Mówiąc obrazo−
wo, można znów oszukać oko i tylko pod−
kolorować obraz czarno−biały. I to nie cały
obraz, tylko większe kolorowe kawałki.
Drobniejsze szczegóły pozostaną czarno−
białe. I co? I nic! Nasze oszukiwane na kil−
ka sposobów oko mimo to będzie odbie−
rać piękny kolorowy obraz.
Nie będę cię tu męczył szczegółami,
wspomnę tylko, że informacja o kolorach
może być znacznie okrojona i zajmować
niewielkie pasmo częstotliwości.
W każdym razie, żeby zapewnić kom−
patybilność starego z nowym, czyli by
stare odbiorniki czarno−białe mogły odbie−
rać nowy, kolorowy obraz, należy nadal
przesyłać informacje o luminancji, czyli
to, co jest potrzebne dla odbiornika czarn−
o−białego. Do tego trzeba jakoś dodać in−
formacje o trzech kolorach podstawo−
wych. Odbiornik kolorowy „wydłubie”
sobie tę informację o kolorze, a czarno−
biały po prostu z niej nie skorzysta.
Z tego wychodzi, że trzeba przesłać do
odbiornika cztery sygnały: sygnał odpo−
wiadający jaskrawości elementów obra−
zu, czyli sygnał luminancji, oraz sygnały
naszych trzech podstawowych kolorów.
Ale jak pamiętasz nie zmieścilibyśmy się
Rys. 5.
Podstawowe założenia dotyczące tele−
wizji już sobie, mam nadzieję, przyswoi−
łeś. Dodam tylko gwoli przypomnienia, że
dotyczyły, w chwili ich powstania, tele−
wizji czarno−białej. Ale od czasów telewiz−
ji monochromatycznej czas pomknął ci−
chym lotem naprzód, i teraz cieszymy
oczy programem nadawanym w kolorze.
Usiądź zatem wygodnie, bo skupimy się
teraz nad zasadami telewizji kolorowej.
Zacznijmy od praw optyki, bo od nich za−
częli ci, którzy kolor do telewizji wprowa−
dzili. Teraz uwaga, bo trzeba ździebko wy−
silić rozum i pamięć do pracy zaprząc,
przez przyswojenie sobie kilku podstawo−
wych definicji dotyczących oglądactwa.
Oto ona, ta pierwsza definicja: każdy do−
wollny kollorr może być odttworrzony prrzez
zsumowaniie w odpowiiedniich prroporr−
cjjach ttrrzech kollorrów podsttawowych,, alle
ttak wybrranych,, aby suma dwóch kollorrów
podsttawowych niie mogłła odttworrzyć ko−
llorru ttrrzeciiego.
Jasne? Nie? No to jeszcze raz przeczy−
taj. Teraz już proste? Wporządku, to lecimy
dalej. Zgodnie z zasadą pracowicie prze−
czytaną przed momentem, ci co telewizję
kolorową robili, popatrzyli na niebo po bu−
rzy, przepuścili promień światła przez pryz−
mat, podrapali się w mądre głowy i wybra−
li dla nas takie trzy podstawowe kolory. Te
kolory to: zielony ( G ), czerwony ( R ) oraz
niebieski ( B ). Zmieszanie tych trzech kolo−
rów w równych proporcjach daje kolor bia−
ły. W zasadzie powinniśmy używać wyra−
żenia „świateł tych kolorów” gdyż precy−
zyjniej oddaje to, co się dzieje w urządze−
niach analizujących i odtwarzających obraz
kolorowy. Nauczyciele od plastyki wpadną
wzachwyt, gdy będziesz wiedział, że zmie−
szanie świateł koloru niebieskiego i zielo−
Wtedy jest głęboka noc czyli czysta, ży−
wa czerń. I wtedy mamy bardzo fajne
światło. Mamy „światło koloru czarne−
go”. Mówisz, że nie ma takiego światła?
... może i nie ma... No, dobrze, może
się trochę w tym szale mieszania barw
zagalopowałem. Ale jak dostaniesz dobrą
ocenę z plastyki za paćkanie w kolorach,
to racz łaskawy czytelniku pamiętać, że
zawdzięczasz to elektronice i moim infor−
macjom o telewizorze. Skoro już zaczęliś−
my podpierać się definicjami optyki, to
posłużmy się następną, która mówi, że
kollorr ma dwiie cechy,, illościiową i jjakoś−
ciiową. Poznałeś już słowo, które określa
cechę ilościową koloru. Zarówno w tele−
wizji monochromatycznej jak i kolorowej
jest to stopień jaskrawości określany jako
luminancja. Natomiast druga cecha kolo−
ru to chrominancja, czyli nasycenie i od−
cień barwy. Nasycenie jest jakby do−
mieszką koloru białego, a precyzyjnie
rzecz ujmując, ilości tej domieszki. Nato−
miast odcień barwy, to różnica, którą
można dostrzec między obserwowanymi
kolorami, np. żółtym i pomarańczowym
lub żółtym i czerwonym. Skatuję cię tymi
definicjami, ale bez nich nie uda się zmaj−
strować kolorowego obrazu. Uważaj te−
raz, bo czeka na ciebie następna zasada.
Odttworrzeniie każdego kollorru za pomo−
cą kollorrów podsttawowych jestt jedno−
znaczne,, każdemu odttwarrzanemu kollorro−
wii odpowiiada ttyllko jjedna kombiinacjja ko−
llorrów podsttawowych.
Tego nawet nie będę komentował,
gdyż jest nad wyraz proste w swym kolo−
rowym jestestwie. Kiedy te wszystkie za−
sady zbierze się razem i zastosuje w prak−
tyce, to telewizja kolorowa stoi u bram.
Zostaje jeszcze sprawdzenie czy starczy
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/98
71
[ Pobierz całość w formacie PDF ]