Любите ли вы телевидение так, как не люблю его я?
Телевизор — это вообще — отвратительная штука. Чем просиживать часами перед «голубым экраном», куда полезнее вести здоровый образ жизни: не спеша, с чашкой кофэ — за компьютером…
Тем не менее, вещи, которые я буду рассказывать в этом цикле статей, могут вполне пригодиться в нашей с вами практической деятельности.
Итак, сейчас мы разберемся, как же происходит передача видеосигнала. Рассматривать мы будем родную до боли систему SECAM, потому что в нашей стране ( а именно — Российской Федерации) официально принята именно эта система телевидения. Впрочем — обо всем по порядку.
Как работает телевизор?
Телевизор работает по 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Это понятно.
У него есть экран — 1шт и динамик — от 1 до бесконечности, в зависимости от «навороченности» агрегата. Ещё у него есть антенна и пульт управления. Но нас сейчас интересует лишь экран. А переводя с языка домохозяек на язык мудрых котов — кинескоп (электронно-лучевая трубка — ЭЛТ).
Я прекрасно понимаю, что в наш век плазмы и жидкого кристалла, электронно-лучевой кинескоп кажется кому-то пережитком старины. Но, понять принцип работы телевизора, проще всего именно разбираясь с ЭЛТ.
Электронно-лучевая трубка
Шо це таке. Причем здесь электроны? Причем здесь лучи?
Дело в том, что картинка на экране рисуется при помощи электронного луча. Электронный луч очень похож на световой. Но световой луч состоит из фотонов, а электронный — из электронов, и мы его увидеть не можем. Куча электронов несется с бешеной скоростью по прямой от пункта А — к пункту Б. Так образуется «луч».
Пункт Б — это анод. Он находится прямо на обратной стороне экрана. Также, экран (с обратной стороны) вымазан специальным веществом — люминофором. При столкновении электрона на бешеной скорости с люминофором, последний испускает видимый свет. Чем быстрее летел электрон до столкновения — тем свет будет ярче. То есть, люминофор — это преобразователь «света» электронного луча в свет, видимый для человеческого глаза.
С пунктом Б разобрались. А что же такое пункт «А»? А — это «электронная пушка«. Название страшное. Но страшного в ней ничего нет. Она не предназначена для того, чтобы жестоко расстреливать пришельцев с Марса. Но «стрелять» она все же умеет — электронным лучем в экран.
Как это все устроено?
Вообще, ЭЛТ — это такая большая электронная лампа. Как? Вы не знаете что такое лампа? Ну ладно…
Электронные лампы — это такие же усилительные элементы как и любимые всеми нами транзисторы. Но лампы появились намного раньше их кремниевых «коллег», ещё в первой половине прошлого века.
Лампа — это такой стеклянный баллон, из которого откачан воздух.
В самой простой лампе — 4 вывода: катод, анод и два вывода нити накала. Нить накала нужна для того, чтобы разогреть катод. А разогреть катод нужно для того, чтобы с него полетели электроны. А электроны должны полететь далее, чтоб возник электрический ток через лампу. Для этого обычно на нить накала подается напряжение — 6,3 или 12,6 В (в зависимости от типа лампы)
Кроме того, чтобы полетели электроны — нужно высокое напряжение между катодом и анодом. Оно зависит от расстояния между электродами и от мощности лампы. В обычных радиолампах это напряжение составляет несколько сотен вольт, расстояния от катода до анода в таких лампах не превышают нескольких миллиметров.
В кинескопе расстояние от катода, находящегося в электронной пушке до экрана может превышать несколько десятков сантиметров. Соответственно, и напряжение там нужно намного большее — 15…30 кВ.
Такие зверские напряжения создает специальный повышающий трансформатор. Его ещё называют строчный трансформатор, поскольку он работает на строчной частоте. Но, об этом — чуть позже.
При ударении электрона об экран, кроме видимого света, «вышибаются» также и другие излучения. В частности — радиоактивное. Вот почему не рекомендуется смотреть телек ближе 1…2 метров от экрана.
Итак, луч получили. И он так красивенько светит аккурат в центр экрана. Но нам-то надо, чтоб он «чертил» по экрану линии. То есть, нужно заставить его отклоняться от центра. И в этом вам помогут… электромагниты. Дело в том, что электронный луч, в отличие от светового, очень чувствителен к магнитному полю. Потому то он и используется в ЭЛТ.
Нужно поставить две пары отклоняющих катушек. Одна пара будет отклонять по горизонтали, другая — по вертикали. Умело управляя ими, можно гонять луч по экрану куда угодно.
А куда угодно?
Вот отсюда мы и начинаем нашу повесть о строчках точках и крючочках…
Повесть о Строчках, Точках и Крючочках
Картинка на экране телевизора образуется в результате того, что луч с бешенной скоростью чертит слева-направо сверху-вниз по экрану. Такой метод последовательной прорисовки изображения называется «развертка«.
Поскольку развертка происходит очень быстро — для глаза все точки сливаются в строчки а строчки — в единый кадр.
В системах PAL и SECAM за одну секунду луч успевает пробежать весь экран 50 раз.
В американской системе NTSC — ещё больше — аж 60 раз! Вообще говоря, системы PAL и SECAM отличаются лишь в передаче цвета. Все остальное у них — одинаково.
Картинка образуется за счет того, что во время «бега», луч изменяет свою яркость в соответствии с принимаемым видеосигналом. Как происходит управление яркостью?
А очень просто! Дело в том, что кроме рассмотренных электродов — анода и катода, в лампах бывает ещё третий электрод — сетка. Сетка — это управляющий электрод. подавая на сетку сравнительно низкое напряжение, можно управлять током, протекающим через лампу. Иными словами, можно управлять интенсивностью потока электронов, «летящих» от катода к аноду.
В ЭЛТ сетка используется для изменения яркости луча.
Подавая на сетку отрицательное напряжение (относительно катода), можно ослабить интенсивность потока электронов в луче, или вообще закрыть «дорогу» для электронов. Это бывает нужно, например, при перемещении луча от конца одной строки к началу другой.
Теперь поговорим поподробнее именно про принципы развертки.
Для начала, стоит запомнить несколько несложных чисел и терминов:
Растр — это одна «строчка», которую рисует луч на экране.
Поле — это все строчки, которые нарисовал луч за один вертикальный проход.
Кадр — это элементарная единица видеоряда. Каждый кадр состоит из 2-х полей — четного и нечетного.
Это стоит пояснить: изображение на экране телевизора разворачивается с частотой 50 полей в секунду. Но, телевизионный стандарт равен 25 кадрам в секунду. Потому один кадр при передаче разбивается на два поля — четное и нечетное. В четном поле содержатся лишь четные строчки кадра (2,4,6,8…), в нечетном — лишь нечетные. Изображение на экране также «рисуется» через строку. Такая развертка называется «чересстрочная развертка«.
Бывает ещё «прогрессивная развертка» — когда весь кадр развертывается за один вертикальный ход луча. Она используется в компьютерных мониторах.
Итак, теперь сухие числа. Все приведенные числа справедливы для систем PAL и SECAM.
Кол-во полей в секунде — 50
Кол-во строк в кадре — 625
Количество эффективных строк в кадре — 576
Количество эффективных точек в строке — 720
А эти числа выводятся из вышеприведенных:
Кол-во строк в поле — 312,5
Строчная частота — 15625 Гц
Длительность одной строки — 64 мкС (вместе с обратным ходом луча)
Далее мы поговорим о параметрах видеосигнала и составим схему, синтезирующую импульсы синхронизации.
Источник: www.radiokot.ru