СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ВИДЕОСИГНАЛА, ПЕРЕДАТЧИК И ПРИЕМНИК ВИДЕОСИГНАЛА

Полезная модель (группа полезных моделей) относится к системам передачи информации по оптическому волокну и может использоваться для передачи видеосигнала в любых технических системах, в том числе в телевидении и системах телевизионного наблюдения.
Задачей ТВ систем является воспроизведение изображений, тождественных с наблюдаемым объектам в пространстве. Эта цель может быть достигнута с помощью стереоцветной системы со значительно более высокими качественными показателями, чем реализуемые в настоящее время. Поэтому в первую очередь качество ТВ изображения ограничивается основными параметрами системы вещательного телевидения, регламентированными ГОСТ 7845-92 (формат кадра, разрешающая способность - число строк, число кадров, передаваемых в одну секунду, число мельканий, число полутонов и их распределение в динамическом диапазоне изменения яркости репродукции, цветовой охват и др.). Эти параметры определяют номинальное качество ТВ изображения, воспроизводимого данной системой. Кроме этих ограничений, соответствие ТВ изображения оригиналу нарушается и из-за искажений изображения, возникающих практически во всех элементах ТВ системы. В настоящее время объективная и субъективная оценки параметров звеньев ТВ системы и искажений изображения, а также условия его наблюдения и обработка результатов измерений регламентированы ГОСТ 7845-92, ГОСТ 26320-84 и др. Большинство норм на искажения изображения базируется на свойствах зрительной системы человека и экспериментальных статистических исследованиях по определению допустимых значений этих искажений. Параметры электрических сигналов и их искажений в разных точках тракта, как правило, оцениваются объективными методами с помощью специальных измерительных приборов, а результирующее качество ТВ изображений - визуально, по изображению универсальных оптических или электронных телевизионных испытательных таблиц УЭИТ. Рассмотрим основные виды искажений ТВ изображения и методику их оценки.
Параметр телевизионного изображения, характеризующий качество воспроизведения и степень различимости на нем мелких деталей. Количественно выражается максимальным числом черных и белых линий, визуально различимых при воспроизведении нормализованного испытательного изображения штриховой миры, нанесенной на телевизионной испытательной таблице, например, в виде расходящихся веером клиньев. В соответствии со структурой телевизионного растра различают четкость изображения
вдоль строк телевизионных (четкость по горизонтали) и поперек строк (четкость по вертикали). Современные стационарные телевизоры цветного изображения обеспечивают четкость (на черно-белом изображении) по горизонтали 400-450 линий, по вертикали 450-500 линий, переносные - соответственно 300-350 и 350-400 линий; у телевизоров черно-белого изображения четкость несколько выше (вследствие отсутствия цветоделительной маски в черно-белом кинескопе). Цветовая четкость характеризует качество воспроизведения цветов мелких деталей цветного телевизионного изображения. Оценивается с помощью цветной телевизионной испытательной таблицы по изображению групп параллельных (как правило, вертикальных) одинаковых по ширине штрихов чередующихся цветов, например, красных и голубых, зеленых и пурпурных, синих и желтых.
Четкость изображения оценивается относительным размером минимальной детали, воспроизводимой ТВ системой, а резкость - относительным размером границы между фоном и деталью с равномерной яркостью; причем длительность сигнала от этой детали должна превышать длительность переходных процессов в системе. Размеры деталей и границ измеряются в относительных единицах - по отношению к высоте изображения h, а четкость - в условных единицах - строках или ТВ линиях. Например, если визуально на репродукции различаются детали размером не менее (1/500)h, то четкость изображения составит 500 ТВ линий. Параметры четкость и резкость изображения связаны между собой, так как характеризуют способность системы реагировать на быстрые изменения яркости оптического изображения.
В отличие от фото- и кинорепродукций четкость ТВ изображения оценивают раздельно по вертикали и горизонтали из-за того, что их величины обусловлены разными факторами.
Номинальная четкость изображения по вертикали определяется дискретной структурой растра - числом строк разложения изображения z=625. Так как конфигурация одного элемента изображения принимается в виде квадрата или окружности размером h/z, то вдоль строки изображения должно содержаться пропорциональное число элементов разложения: в соответствии с форматом кадра k=b/h=4/3 оно определится как
kz=(4/3)625=800
Номинальная четкость изображения по горизонтали зависит в основном от ширины спектра сигнала яркости, так как высокочастотные составляющие спектра несут информацию о мелких деталях изображения и качество их передачи определяет разрешающую способность ТВ системы.
Четкость ТВ изображения принципиально не может превышать номинальное значение из-за ограничений, накладываемых нормированными параметрами системы, в частности числом строк z=625 и шириной спектра ?f=6,0 МГц сигнала яркости, определяющих воспроизведение минимальной детали в вертикальном и горизонтальном направлениях соответственно. Поэтому искажения четкости (резкости) всегда связаны с уменьшением ее номинального значения, ограничиваемого реальными параметрами данной ТВ системы, и в частности:
- качеством фокусировки, наличием аберраций и формой апертурных (контрастно-частотных) характеристик электронно-оптических систем фотоэлектрических преобразователей;
- качеством чересстрочной развертки;
- реальной шириной спектра ТВ сигнала, т.е. линейными искажениями в области высоких частот тракта передачи сигнала яркости.
Как известно, линейные искажения тракта и его участков описываются с помощью разных, но полностью равноправных методов анализа с помощью частотных характеристик: у(w) - амплитудно-частотной (АЧХ), ф(w) - фазо-частотной (ФЧХ), а также с помощью h(t) - переходной характеристики ПХ как реакции системы на единичный скачок яркости (или сигнала изображения). "Язык" частотных характеристик более удобен для анализа конкретных причин, способов коррекции и определения результирующих искажений тракта по частным параметрам его участков. Недостаток этого метода трудность интерпретации (отождествления) влияния величин и характера линейных искажений на проявление их в изображении. Достоинство ПХ- четкая качественная связь искажений изображения с искажениями формы ТВ сигнала. Поэтому эти методы удачно дополняют друг друга, что и определяет целесообразность их сопоставления.
Передача видеосигнала может осуществляться по радиоканалу, по проводной линии связи и по оптиковолоконной линии связи. Последний вариант обеспечивает лучшую помехозащищенность канала и представляет интерес для использования в системах безопасности.
Известна система передачи видеосигнала по патенту РФ на изобретение №2274882, (прототип системы), которая содержит источник видеосигнала, передатчик видеосигнала, волоконно-оптическую линию связи, приемник видеосигнала и систему теле видеонаблюдения.
Известен передатчик видеосигнала по патенту РФ на изобретение №20225757, прототип передатчика видеосигнала, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель и оптический преобразователь-передатчик сигнала.
Недостатки низкая надежность передачи сигнала из-за отсутствия системы тестирования при отсутствии передачи сигнала и из-за потерь уровня сигнала в оптиковолоконной линии связи.
Известен приемник видеосигнала по патенту РФ на изобретение №2025757, прототип приемника видеосигнала, который содержит соединенные последовательно оптический приемник и преобразователь сигнала и предварительный усилитель.
Недостатки те же, что и приведенные ранее.
Задача создания полезной модели: повышение надежности передачи видеосигнала.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что система передачи видеосигнала, содержащая соединенные последовательно источник видеосигнала, передатчик видеосигнала, волоконно-оптическую линию связи, приемник оптического сигнала и систему теле видео наблюдения, отличающаяся тем, что передатчик выполнен с возможностью генерирования тестового сигнала, а приемник с возможностью регулировки компенсации потерь сигнала.
Решение указанных задач достигнуто в передатчике оптического сигнала, содержащем последовательно соединенные предварительный усилитель и оптический преобразователь-передатчик сигнала, отличающийся тем, что на входе в предварительный усилитель подключены последовательно нормализатор видеосигнала и детектор видеосигнала, к выходу которого подключен вход детектора видеосигнала, выход которого подключен ко второму входу генератора тестового видеосигнала.
Решение указанной задачи достигнуто в приемнике оптического сигнала за счет того, что приемник оптического сигнала, содержащий соединенные последовательно оптический приемник и преобразователь сигнала и предварительный усилитель, отличающийся тем, что к выходу предварительного усилителя подключен вход нормализатора видеосигнала, а ко второму входу в предварительный усилитель подключен регулятор компенсации затухания в линии. К входу в регулятора компенсации затухания в линии подключен вход детектора видеосигнала, в свою очередь, вход в этот детектор подключен к выходу нормализатора видеосигнала.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна подтверждается проведенными патентными исследованиями.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1...6, где:
на фиг.1 приведена схема системы,
на фиг.2 приведена схема передатчика оптического сигнала,
на фиг.3 приведен первый вариант схемы приемника оптического сигнала,
на фиг.4 приведен второй вариант схемы приемника оптического сигнала,
на фиг.5 приведена схема первого варианта регулятора усиления,
на фиг.6 приведена схема второго варианта регулятора усиления.
Система передачи видеосигнала (фиг.1) содержит источник видеосигнала 1, к выходу которого подключен электрической линией связи 2 передатчик оптического сигнала 3, к выходу передатчика видеосигнала 3 подключена волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) 4, другой конец которой подключен к приемнику оптического сигнала 5, к выходу которого электрической линией связи 2 подключена система теле видео наблюдения 6.
Передатчик видеосигнала 3 (фиг.2) содержит последовательно установленные автоматически регулирующее устройство видеосигнала - АРУ 7, переключатель источника видеосигнала 8, согласующий усилитель 9 и оптический преобразователь датчик 10. Ко входу в переключатель источника видеосигнала 8 подключены детектор видеосигнала 11 и генератор тестового видеосигнала 12.
Передатчик оптического сигнала 3 (фиг.3) содержит последовательно соединенные приемник-преобразователь сигнала 13, предварительный усилитель 14 и автоматически регулирующее устройство видеосигнала (АРУ) 15. К АРУ 15 подключен регулятор коэффициента усиления 16.
В приемнике видеосигнала с автоматической регулировкой 5 (фиг.4) вместо регулятора коэффициента усиления 16 к предварительному усилителю 14 подключены Блок автоматической регулировки компенсации потерь в ВОЛС 17 и детектор видеосигнала 18.
Блок регулировки 16 компенсации потерь в ВОЛС 4 может быть выполнен с использованием аналогового переменного резистора 19 и ручки регулирования 20 (фиг.5), либо с использованием цифрового переменного резистора 21 и кнопок увеличения и уменьшения 22 и 23, соответственно (фиг.6).
РАБОТА СИСТЕМЫ
1. При работе системы (фиг.1) от источника видеосигнала 1, это может быть видеомагнитофон, видеокамера и т.д., сигнал по электрической линии связи 2 подается на передатчик сигнала 3, с выхода которого он поступает в волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) 4. Из ВОЛС 4 сигнал поступает к приемнику сигнала 5 и далее в систему теле видео наблюдения 6 по электрической линии связи.
2. Передатчик оптического сигнала 3 (фиг.2) работает следующим образом. Видеосигнал по электрической линии связи 2 поступает на вход устройства затем в автоматически
регулирующее устройство (АРУ) видеосигнала 7, которое нормирует видеосигнал до стандарта PAL, SECAM, NTSC. Далее сигнал поступает в переключатель источника видеосигнала 8. Переключатель источника сигнала 8 служит для переключения между основным источником видеосигнала 1 и генератором тестового видеосигнала 12. Управлением переключением между источниками обеспечивает детектор видеосигнала 11, который включает генератор тестового видеосигнала и переключает переключатель в режим тестового генератора при отсутствии видеосигнала от основного источника 1. После переключателя сигнал поступает в согласующий усилитель 9. После чего сигнал поступает в оптический преобразователь-передатчик 10, а затем в ВОЛС 4.
3. Приемник оптического видеосигнала 5 может быть выполнен в трех вариантах:
а) с ручной регулировкой коэффициента усиления для компенсации потерь в ВОЛС 4 с использованием аналогового переменного резистора (фиг.3 и фиг.5)
б) с ручной регулировкой компенсации потерь в ВОЛС 4 с использованием цифрового переменного резистора (фиг.3 и фиг.6)
в) с автоматической регулировкой коэффициента усиления для компенсации потерь в ВОЛС 4 (фиг.4).
4. Приемник оптического видеосигнала 5 с ручной регулировкой коэффициента усиления для компенсации потерь в ВОЛС 4 (фиг.3) работает следующим образом. Оптический сигнал 5 из ВОЛС 4 попадает в приемник-преобразователь сигнала 13, после чего поступает в предварительный усилитель 14. После предварительного усилителя сигнал поступает в АРУ видеосигнала 15, где нормируется до стандарта PAL, SECAM, NTSC. После чего видеосигнал поступает на выход приемника 5. Блок регулировки 16 компенсации потерь в ВОЛС 4 обеспечивает изменение коэффициента усиления предварительного усилителя 14.
5. Блок регулировки 16 компенсации потерь в ВОЛС 4 может быть выполнен с использованием аналогового переменного резистора (фиг.5), либо с использованием цифрового переменного резистора (фиг.6).
Применение полезной модели позволило повысить надежность передачи информации за счет обеспечения проверки волоконно-оптической линии связи при отсутствии сигнала и за счет его усиления для компенсации потерь в волоконно-оптической линии связи.