Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."— Transkript prezentace:

1 Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

2 Orbis pictus 21. století Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Analogový televizní signál - 1 Obor:Elektrikář Ročník: 3. Vypracoval:prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-003

3 1 Základní poznatky o signálu Signál je veličina nesoucí nějakou informaci, např. zprávu, sdělení nebo údaj.Signál je veličina nesoucí nějakou informaci, např. zprávu, sdělení nebo údaj. Obecně se signál označuje písmenem s, je však možné jej vyjádřit i napětím u, proudem i nebo výkonem p.Obecně se signál označuje písmenem s, je však možné jej vyjádřit i napětím u, proudem i nebo výkonem p. Signál může být matematicky popsán nebo graficky znázorněn:Signál může být matematicky popsán nebo graficky znázorněn:  v časové oblasti (časový průběh)  nebo v kmitočtové oblasti (kmitočtové spektrum).

4 Za signál je možné považovat např. napětí z generátoru nebo napětí z obrazového snímače. Jeho časový průběh u(t) je závislost okamžité hodnoty napětí u na čase t. Časový průběh signálu může být popsán matematickou funkcí (např. sinus) nebo může být zobrazen na obrazovce osciloskopu.Za signál je možné považovat např. napětí z generátoru nebo napětí z obrazového snímače. Jeho časový průběh u(t) je závislost okamžité hodnoty napětí u na čase t. Časový průběh signálu může být popsán matematickou funkcí (např. sinus) nebo může být zobrazen na obrazovce osciloskopu. Důležitým parametrem signálu je jeho střední hodnota neboli stejnosměrná složka, která se obvykle stanoví pro určitý časový interval.Důležitým parametrem signálu je jeho střední hodnota neboli stejnosměrná složka, která se obvykle stanoví pro určitý časový interval. Stejnosměrná složka U SS signálu se graficky určí jako přímka proložená časovým průběhem signálu tak, že plochy omezené časovým průběhem signálu nad a pod touto přímkou jsou stejné. U signálu z obrazového snímače je stejnosměrná složka U SS > 0, u signálu z generátoru (za dobu jedné periody) je U SS = 0 (rovnost červené a modré plochy).Stejnosměrná složka U SS signálu se graficky určí jako přímka proložená časovým průběhem signálu tak, že plochy omezené časovým průběhem signálu nad a pod touto přímkou jsou stejné. U signálu z obrazového snímače je stejnosměrná složka U SS > 0, u signálu z generátoru (za dobu jedné periody) je U SS = 0 (rovnost červené a modré plochy). 1.1 Časový průběh signálu

5 Kmitočtové spektrum S(f) nebo S(  ) je závislost velikosti spektrálních složek S (spektrální funkce) na kmitočtu f nebo  = 2  f.Kmitočtové spektrum S(f) nebo S(  ) je závislost velikosti spektrálních složek S (spektrální funkce) na kmitočtu f nebo  = 2  f. Kmitočtové spektrum může být popsáno spektrální funkcí nebo může být zobrazeno na obrazovce spektrálního analyzátoru.Kmitočtové spektrum může být popsáno spektrální funkcí nebo může být zobrazeno na obrazovce spektrálního analyzátoru. 1.2 Kmitočtové spektrum signálu Pro harmonický signál (sinusovka) s amplitudou S 1, periodou T 1 a kmitočtem f 1, je kmitočtové spektrum signálu tvořeno pouze jednou spektrální čarou (složkou) na kmitočtu f 1 a s velikostí S 1.Pro harmonický signál (sinusovka) s amplitudou S 1, periodou T 1 a kmitočtem f 1, je kmitočtové spektrum signálu tvořeno pouze jednou spektrální čarou (složkou) na kmitočtu f 1 a s velikostí S 1. Obecně platí, že periodické signály mají diskrétní kmitočtové spektrum, tzn. spektrum obsahuje konečný počet spektrálních čar různé velikosti na různých kmitočtech.Obecně platí, že periodické signály mají diskrétní kmitočtové spektrum, tzn. spektrum obsahuje konečný počet spektrálních čar různé velikosti na různých kmitočtech.

6 Pro náhodný signál, např. již popisovaný signál z obrazového snímače s mezním kmitočtem f max, je kmitočtové spektrum tvořeno nekonečně mnoha spektrálními čarami od kmitočtu f = 0 (stejnosměrná složka) až po f max.Pro náhodný signál, např. již popisovaný signál z obrazového snímače s mezním kmitočtem f max, je kmitočtové spektrum tvořeno nekonečně mnoha spektrálními čarami od kmitočtu f = 0 (stejnosměrná složka) až po f max. Obecně platí, že neperiodické signály mají kmitočtové spektrum spojité, tzn. spektrum obsahuje nekonečný počet spektrálních čar a bývá vyjádřeno nebo znázorněno graficky spektrální funkcí S(f).Obecně platí, že neperiodické signály mají kmitočtové spektrum spojité, tzn. spektrum obsahuje nekonečný počet spektrálních čar a bývá vyjádřeno nebo znázorněno graficky spektrální funkcí S(f). Pozn.: Přesně lze spektrum signálu popsat modulem a argumentem spektrální funkce (neperiodické signály) nebo spektrem modulů a spektrem argumentů (periodické signály).Pozn.: Přesně lze spektrum signálu popsat modulem a argumentem spektrální funkce (neperiodické signály) nebo spektrem modulů a spektrem argumentů (periodické signály).

7 Vyjádření signálu v časové oblasti (časový průběh) nebo v kmitočtové oblasti (kmitočtové spektrum) jsou pouze různé způsoby popisu jednoho konkrétního signálu. Proto časový průběh a kmitočtové spektrum signálu spolu úzce souvisejí.Vyjádření signálu v časové oblasti (časový průběh) nebo v kmitočtové oblasti (kmitočtové spektrum) jsou pouze různé způsoby popisu jednoho konkrétního signálu. Proto časový průběh a kmitočtové spektrum signálu spolu úzce souvisejí. 1.3 Vzájemný vztah časového průběhu a spektra signálu Uvedené vzájemné vztahy je možné matematicky popsat Fourierovou řadou (čti Furierovou) pro periodické signály nebo integrální Fourierovou transformací pro neperiodické signály.Uvedené vzájemné vztahy je možné matematicky popsat Fourierovou řadou (čti Furierovou) pro periodické signály nebo integrální Fourierovou transformací pro neperiodické signály. Při změně časového průběhu signálu, například jeho amplitudovým omezením, se změní i spektrum signálu.Při změně časového průběhu signálu, například jeho amplitudovým omezením, se změní i spektrum signálu. Jestliže se naopak změní spektrum signálu, například při průchodu signálu kmitočtovým filtrem (dolní propust, horní propust, pásmová propust, pásmová zádrž), změní se i časový průběh signálu.Jestliže se naopak změní spektrum signálu, například při průchodu signálu kmitočtovým filtrem (dolní propust, horní propust, pásmová propust, pásmová zádrž), změní se i časový průběh signálu.

8 Signál z obrazového snímače, který má spektrum od 0 do 6 MHz (obsahuje stejnosměrnou složku), a signál z mikrofonu se spektrem od 20 Hz do 15 kHz, jsou signály s relativně nízkými kmitočty. Jsou to signály v základním pásmu kmitočtů.Signál z obrazového snímače, který má spektrum od 0 do 6 MHz (obsahuje stejnosměrnou složku), a signál z mikrofonu se spektrem od 20 Hz do 15 kHz, jsou signály s relativně nízkými kmitočty. Jsou to signály v základním pásmu kmitočtů. 1.4 Modulované signály Signály těchto relativně nízkých kmitočtů nelze efektivně přenášet v rádiovém prostředí a rovněž je nelze s několika dalšími podobnými signály přenášet po jednom kabelovém vedení.Signály těchto relativně nízkých kmitočtů nelze efektivně přenášet v rádiovém prostředí a rovněž je nelze s několika dalšími podobnými signály přenášet po jednom kabelovém vedení. Pro uvedené způsoby přenosu musí být proto signály v základním pásmu modulovány na nosnou (s relativně vysokým kmitočtem) vhodnou modulací.Pro uvedené způsoby přenosu musí být proto signály v základním pásmu modulovány na nosnou (s relativně vysokým kmitočtem) vhodnou modulací. Modulace je proces, při kterém dochází k ovlivňování některého parametru nosné v závislosti na okamžitých hodnotách modulačního signálu. Nosná je harmonický signál vyjádřený vztahemModulace je proces, při kterém dochází k ovlivňování některého parametru nosné v závislosti na okamžitých hodnotách modulačního signálu. Nosná je harmonický signál vyjádřený vztahem který má 3 parametry: amplitudu S n, kmitočet f n a počáteční fázi  n. který má 3 parametry: amplitudu S n, kmitočet f n a počáteční fázi  n. Ovlivňováním jednotlivých parametrů, podle okamžitých hodnot modulačního signálu (signálu z mikrofonu, signálu z obrazového snímače aj.), vzniká amplitudová modulace AM (Amplitude Modulation), kmitočtová modulace FM (Frequency Modulation) nebo fázová modulace PM (Phase Modulation).Ovlivňováním jednotlivých parametrů, podle okamžitých hodnot modulačního signálu (signálu z mikrofonu, signálu z obrazového snímače aj.), vzniká amplitudová modulace AM (Amplitude Modulation), kmitočtová modulace FM (Frequency Modulation) nebo fázová modulace PM (Phase Modulation).

9 Časové průběhy signálu při amplitudové modulaci jsou na obrázku.Časové průběhy signálu při amplitudové modulaci jsou na obrázku. Modulačním signálem je např. harmonický signál (kosinusovka).Modulačním signálem je např. harmonický signál (kosinusovka). Důležitým parametrem amplitudové modulace je hloubka AM, která může nabývat hodnot od 0 do 100 %.Důležitým parametrem amplitudové modulace je hloubka AM, která může nabývat hodnot od 0 do 100 % Amplitudově modulovaný signál

10 Při harmonickém modulačním signálu s kmitočtem f 1 je spektrum AM signálu tvořeno nosnou s kmitočtem f n, horní postranní složkou s kmitočtem f n + f 1 a dolní postranní složkou s kmitočtem f n - f 1.Při harmonickém modulačním signálu s kmitočtem f 1 je spektrum AM signálu tvořeno nosnou s kmitočtem f n, horní postranní složkou s kmitočtem f n + f 1 a dolní postranní složkou s kmitočtem f n - f 1.

11 Při obecném modulačním signálu s kmitočtovým rozsahem f min až f max (např. signál z mikrofonu), je spektrum AM signálu tvořeno nosnou s kmitočtem f n, horním postranním pásmem a dolním postranním pásmem.Při obecném modulačním signálu s kmitočtovým rozsahem f min až f max (např. signál z mikrofonu), je spektrum AM signálu tvořeno nosnou s kmitočtem f n, horním postranním pásmem a dolním postranním pásmem. V obou uvedených případech je šířka kmitočtového pásma AM signálu dána vztahemV obou uvedených případech je šířka kmitočtového pásma AM signálu dána vztahem B AM = 2.f max.

12 Časové průběhy signálu při kmitočtové modulaci jsou na obrázku.Časové průběhy signálu při kmitočtové modulaci jsou na obrázku. Modulačním signálem je opět harmonický signál (kosinusovka).Modulačním signálem je opět harmonický signál (kosinusovka) Kmitočtově modulovaný signál Při harmonickém i obecném modulačním signálu je spektrum FM signálu nekonečně široké. V praxi se pro výpočet šířky pásma FM signálu používá Carsonův vztah (čti Karsonův)Při harmonickém i obecném modulačním signálu je spektrum FM signálu nekonečně široké. V praxi se pro výpočet šířky pásma FM signálu používá Carsonův vztah (čti Karsonův) B FM = 2. (f max +  f), kde  f je kmitočtový zdvih, tj. maximální změna kmitočtu nosné.

13 2 Jasový signál Jasový signál U Y, často také nazývaný obrazový signál, nese informaci o jasu jednotlivých obrazových bodů. Nabývá pouze kladných hodnot. Vytváří se ze základních barevných signálů U R (červený), U G (zelený), U B (modrý) podle vztahuJasový signál U Y, často také nazývaný obrazový signál, nese informaci o jasu jednotlivých obrazových bodů. Nabývá pouze kladných hodnot. Vytváří se ze základních barevných signálů U R (červený), U G (zelený), U B (modrý) podle vztahu U Y = k. L = 0,30.U R U G + 0,11.U B, kde k je konstanta a L je jas obrazového bodu. Číselné konstanty vyjadřují, jakou měrou se podílí každá základní barva na výsledném jasu obrazového bodu. Spektrum jasového signálu má kmitočtový rozsah 0 až 6 MHz pro normy CCIR D/K a kmitočtový rozsah 0 až 5 MHz pro normy CCIR B/G.Spektrum jasového signálu má kmitočtový rozsah 0 až 6 MHz pro normy CCIR D/K a kmitočtový rozsah 0 až 5 MHz pro normy CCIR B/G. Stejnosměrná složka signálu (střední hodnota) nese informaci o středním jasu obrazu.Stejnosměrná složka signálu (střední hodnota) nese informaci o středním jasu obrazu. Vyšší kmitočtové složky spektra nesou informace o detailech obrazu. Pro normy CCIR D/K lze odvodit maximální kmitočet f max = 7,366 MHz. Struktura obrazu odpovídající tomuto kmitočtu se však vyskytuje zřídka.Vyšší kmitočtové složky spektra nesou informace o detailech obrazu. Pro normy CCIR D/K lze odvodit maximální kmitočet f max = 7,366 MHz. Struktura obrazu odpovídající tomuto kmitočtu se však vyskytuje zřídka. Nízkofrekvenční část spektra obsahuje informace o jasu velkých ploch.Nízkofrekvenční část spektra obsahuje informace o jasu velkých ploch.

14 3 Zatemněný jasový signál Zatemněný jasový signál U Z je jasový signál, doplněný směsí řádkových a půlsnímkových zatemňovacích impulsů.Zatemněný jasový signál U Z je jasový signál, doplněný směsí řádkových a půlsnímkových zatemňovacích impulsů. Zatemňovací impulsy jsou do signálu vkládány v době, kdy se elektronový paprsek (ve snímací elektronce nebo vakuové obrazovce) vrací z konce na začátek řádku nebo půlsnímku, případně kdy dochází k přesunu signálů z posuvných registrů (u snímačů CCD nebo u obrazovek LC a plazmových).Zatemňovací impulsy jsou do signálu vkládány v době, kdy se elektronový paprsek (ve snímací elektronce nebo vakuové obrazovce) vrací z konce na začátek řádku nebo půlsnímku, případně kdy dochází k přesunu signálů z posuvných registrů (u snímačů CCD nebo u obrazovek LC a plazmových).

15 Řádkový zatemňovací impuls ŘZI má podle normy šířku 12  s, což je přibližně 19 % z celkové doby trvání řádku t R = H = 64  s. Řádkový kmitočet f R = Hz ( f R = 1 / t R ).Řádkový zatemňovací impuls ŘZI má podle normy šířku 12  s, což je přibližně 19 % z celkové doby trvání řádku t R = H = 64  s. Řádkový kmitočet f R = Hz ( f R = 1 / t R ). Doba trvání řádku je tedy rozdělena na aktivní (viditelnou) část délky 52  s a zatemněnou část délky 12  s.Doba trvání řádku je tedy rozdělena na aktivní (viditelnou) část délky 52  s a zatemněnou část délky 12  s. Půlsnímkový zatemňovací impuls SZI má podle normy šířku 25 H (tedy 25 řádků =  s = 1,6 ms). Využívá se k přenosu přídavných informací (měřicí řádky, teletext aj.).Půlsnímkový zatemňovací impuls SZI má podle normy šířku 25 H (tedy 25 řádků =  s = 1,6 ms). Využívá se k přenosu přídavných informací (měřicí řádky, teletext aj.). V každém půlsnímku (312,5 H) je aktivních (viditelných) 287,5 řádků, 25 řádků je zatemněno.V každém půlsnímku (312,5 H) je aktivních (viditelných) 287,5 řádků, 25 řádků je zatemněno. Doba trvání jednoho půlsnímku je t S = 20 ms a tomu odpovídá půlsnímkový kmitočet f S = 50 Hz ( f S = 1 / t S ).Doba trvání jednoho půlsnímku je t S = 20 ms a tomu odpovídá půlsnímkový kmitočet f S = 50 Hz ( f S = 1 / t S ).

16 Děkuji Vám za pozornost Stanislav Hanus Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010


Stáhnout ppt "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."

Podobné prezentace


Reklamy Google