Теоретические основы радиотехники
| Вид материала | Документы |
- Дисциплины, 14.91kb.
- Экзамен Ответственный за дисциплину: проф каф. Тор с. А. Баруздин, 10.41kb.
- Программа вступительного испытания в магистратуру по дисциплине «Теоретические основы, 63.68kb.
- Методические указания и задания для выполнения домашних контрольных работ, 953.98kb.
- «Теоретические основы налогообложения», 1177.31kb.
- Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Рекомендуется для, 705.4kb.
- Тематика курсовых работ: по дисциплине «Теоретические основы товароведения и экспертизы», 12.47kb.
- М. А. Теоретические основы товароведения: учебник, 71.17kb.
- Т. Ф. Киселева теоретические основы консервирования учебное пособие, 2450.86kb.
- Теоретические вопросы дисциплины «Теоретические основы электротехники»,, 28.22kb.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. формирование и оценка телевизионных изображений и сигналов
Тема 1.1. МОДЕЛИ И Характеристики оптического излучения и оптической системы
Введение: история развития ТВ. Энергетические (интегральные, дифференциальные) и световые фотометрические величины. Модели направленного, направленно-рассеянного и рассеянного отражения и пропускания оптического излучения. Модель пространственного восприятия приемником окружающих объектов, назначение оптической системы. Основные характеристики двояковыпуклой линзы. Разрешающая способность оптической системы.
Тема 1.2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Обобщенная модель системы передачи изображений. Физическая и математическая модели оптического изображения. Принцип последовательной передачи. Пространственно-временное преобразование оптического изображения. Синхронизация процессов анализа и синтеза изображения, способы передачи сигналов синхронизации.
Тема 1.3. РАЗВЕРТКИ В ТЕЛЕВИДЕНИИ
Системы передачи изображений мгновенного действия и с накоплением энергии. Требования к разверткам, системы механической и электронной разверток. Модель формирования электронного растра. Структурная схема системы передачи изображений. Классификация систем передачи изображений, системы вещательного и прикладного ТВ.
Тема 1.4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ и преобразования ТЕЛЕВИЗИОННых СИГНАЛов
Построение тракта передачи вещательногоТВ. Формирование и передача ТВ сигналов, синхронизация источников сигналов. Апертурные и шумовые искажения ТВ сигнала, их коррекция. Полярность и постоянная составляющая ТВ сигнала, модель схемы восстановления постоянной составляющей. Построение тракта приема и распределения вещательного ТВ. Модуляционная характеристика кинескопа, полный ТВ сигнал на его входе.
Тема 1.5. МОДЕЛИ И УСТРОЙСТВА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО И ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ТЕЛЕВИДЕНИИ
Внешний и внутренний фотоэффекты. Принцип накопления и его применение в передающих ТВ трубках. Модели и основные характеристики видиконов, плюмбиконов, преобразователей на приборах с зарядовой связью. Камеры черно-белого и цветного ТВ. Модели и основные характеристики черно-белых и цветных кинескопов. Безвакуумные воспроизводящие устройства, проекционные системы.
Тема 1.6. МОДЕЛИ ВОСПРИЯТИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ОЦЕНКИ ЕГО КАЧЕСТВА
Модель зрительного анализатора человека. Восприятие яркости, пространственная и временная разрешающие способности зрительного анализатора. Шумы и помехи в ТВ, модель шума как стационарного случайного процесса. Модель восприятия шумов зрительным анализатором, ее использование при измерении отношения сигнал-шум. Оценка качества и искажения ТВ изображений. Технические характеристики ТВ системы.
Тема 1.7. ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННЫЕ модели ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
Модель амплитудного спектра полного ТВ сигнала при передаче изображений неподвижных объектов. Модель изменения амплитудного спектра при передаче изображений подвижных объектов. Верхняя и нижняя граничные частоты спетра. Состав, амплитудные и временные параметры полного ТВ сигнала по отечественному стандарту. Свойства чересстрочной развертки, структура синхрогенератора при построчной и чересстрочной развертках.
Раздел 2. ПЕРЕДАЧА, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРИЕМ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Тема 2.1. ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПО РАДИОКАНАЛАМ
Диапазоны частот современных радиосистем. Обшая характеристика радиосистем передачи сигналов ТВ. Свойства амплитудной модуляции с частичным подавлением одной боковой полосы. Математические модели радиоканала с амплитудной модуляцией при синхронном детектировании и детектировании по огибающей, требования к радиоканалу передачи ТВ сигнала. Радиосигнал вещательного ТВ. Радиоканалы наземного ТВ вещания. Стандарты систем черно-белого ТВ.
Тема 2.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Разновидности и основные технические параметры сетей распределения ТВ сигналов. Структура сети распределения на коаксиальном кабеле, построение и технические параметры основных функциональных блоков. Особенности построения и классификация сетей распределения ТВ сигналов с использованием волоконно-оптического кабеля. Построение сетей эфирно-кабельного ТВ.
Тема 2.3. ПРИЕМ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Модель приемника сигналов черно-белого ТВ, характеристики и преобразования основных сигналов и колебаний. Построение и свойства селекторов каналов. Построение и свойства канала изображения. Построение и свойства канала звукового сопровождения. Построение и свойства каналов синхронизации и разверток ТВ приемника. Система управления, автоматические и ручные регулировки в ТВ приемнике.
Раздел 3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ ОБЫЧНОГО КАЧЕСТВА
Тема 3.1 МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦВЕТА
Понятие и характеристики цвета. Модель цветового зрения, особенности восприятия цветов зрительным анализатором. Методы образования цветов. Трихроматическая модель цвета, законы аддитивного смешения цветов. Измерение цвета, определение его координат по спектральному составу излучения. Цветовое векторное пространство, единичная плоскость. Системы основных цветов RGB и XYZ, диаграмма цветностей МКО. Выбор основных цветов приемника, стандартизация координат основных цветов и опорного белого.
Тема 3.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СОВМЕСТИМОЙ СИСТЕМЕ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Модель оптического тракта передающей камеры цветного ТВ, требования к характеристикам спектральной чувствительности каналов R, G и B. Построение и свойства передающей части совместимой системы цветного ТВ. Построение и свойства кодирующего устройства, согласование по времени сигналов яркости и цветности. Выбор поднесущей частоты, эффект пространственно-временной компенсации сигнала цветности. Построение и свойства декодирующего устройства совместимой системы, варианты подачи сигналов на кинескоп. Модели и характеристики устройств гребенчатой частотной фильтрации. Амплитудно-временные свойства компонентов ТВ измерительного сигнала вертикальных цветных полос.
Тема 3.3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ NTSC
Формирование и частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала в системе NTSC. Построение и свойства кодирующего и декодирующего устройств системы по европейскому стандарту. Особенности системы NTSC по американскому стандарту, выбор поднесущей сигнала цветности. Построение и свойства кодирующего и декодирующего устройств системы по американскому стандарту. Дифференциально-фазовые искажения в ТВ системе, преимущества и недостатки системы NTSC.
Тема 3.4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ PAL
Общие принципы построения системы PAL, влияние коммутации фазы поднесущей на амплитудный спектр сигнала цветности. Выбор поднесущей частоты сигнала цветности, эффект ее пространственно-временной компенсации. Построение и свойства кодирующего устройства системы PAL, частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала. Разновидности, построение и свойства декодирующих устройств системы PAL. Разделение спектров компонентов полного цветового ТВ сигнала, влияние неточности задержки сигнала цветности на качество изображения. Преимущества и недостатки системы PAL.
Тема 3.5. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ secam
Общие принципы построения системы SECAM. Построение и свойства кодирующего устройства, преобразования яркостного и цветоразностных сигналов. Выбор и обоснование параметров частотной модуляции поднесущей цветности. Механизмы повышения помехозащищенности и совместимости системы SECAM. Формирование и частотно-временные свойства полного цветового ТВ сигнала в системе SECAM. Построение и свойства декодирующего устройства, частотно-временные преобразования яркостного сигнала и сигнала цветности. Канал цветовой синхронизации в системе SECAM, частотно-временные преобразования кадрового и строчного сигналов цветовой синхронизации. Совместимость системы SECAM и ее чувствительность к дифференциальным искажениям. Сравнительный анализ систем цветного ТВ SECAM, PAL и NTSC.
Раздел 4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА, ВЫСОКОЙ ЧЕТКОСТИ И СИСТЕМАХ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Тема 4.1. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ ПРИЕМНИКЕ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА
Свойства и разновидности систем телевидения повышенного качества (ТПК), пути улучшения качества изображения и звукового сопровождения. Модель ТВ приемника ТПК, характеристики и преобразования основных сигналов и колебаний. Построение и свойства блока "кадр в кадре", включение блока в цифровой и аналоговый каналы. Методы коррекции и фильтрации ТВ сигнала, коррекция цветоразностных сигналов. Принципы построения блока преобразования закона развертки. Составной сигнал управления и синхронизации. Построение и свойства цифровой шины управления I2C. Построение и свойства систем ограничения среднего и пикового токов кинескопа. Построение и свойства системы автоматического баланса белого, улучшенный вариант системы.
Тема 4.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В системах ТЕЛЕВИДЕНИЯ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА
Общие принципы построения систем MAC, частотно-временные преобразования яркостного и цветоразностных сигналов. Передача цифровых данных и звуковых сигналов в системах C-, D-, D2-MAC. Система обусловленного доступа к информации. Возможные преобразования сигналов в декодере системы MAC. Другие системы ТПК.
Тема 4.3. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В системах телевидения высокой четкости
Свойства и разновидности систем телевидения высокой четкости (ТВЧ). Частотно-временные свойства сигналов ТВЧ. Методы передачи и распределения программ ТВЧ. Сравнительная характеристика систем MUSE, HD-MAC, NYIT, DSC-HDTV.
Тема 4.4. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ И СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Основы стереоэффекта, свойства и основные параметры стереоскопической ТВ системы. Построение и свойства передающих камер стереоскопического ТВ. Построение и свойства устройств синтеза стереоскопических изображений. Разновидности систем стереоскопического ТВ, способы формирования, передачи сигналов и синтеза изображения. Построение и свойства систем многоракурсного и голографического ТВ.
Раздел 5. ПЕРЕДАЧА ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СОСТАВЕ ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
Тема 5.1. ПЕРЕДАЧА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ В СОСТАВЕ ПОЛНОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
Принципы передачи дополнительной информации в составе полного ТВ сигнала, требования к сигналам дополнительной информации. Свойства и назначение элементов A, BX, CX, DX, EX, GX и FX измерительных сигналов. Формирование и передача измерительных сигналов испытательных строк, измеряемые параметры и характеристики. Формирование и свойства измерительных сигналов для ТВЧ. Формирование и свойства цифровых и универсальных измерительных сигналов.
Тема 5.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕТЕКСТА
Принципы построения и стандартизация систем телетекста. Свойства и характеристики системы телетекста A. Свойства и характеристики системы телетекста B. Формирование, передача и распределение сигналов телетекста. Построение и свойства декодеров телетекста.
Раздел 6. ФОРМИРОВАНИЕ, ОБРАБОТКА, ПЕРЕДАЧА, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРИЕМ СИГНАЛОВ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Тема 6.1. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ЦИФРОВЫХ видеосигналов
Дискретизация и квантование ТВ сигнала. Мощность и спектральный состав шумов квантования, оптимальный выбор уровней, шкалы и порога квантования. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования сигнала изображения, форматирование цифрового видеосигнала. Цифровая обработка сигналов и изображений: временная компрессия, фильтрация, точечные и оконные операции.
Тема 6.2. ПЕРЕДАЧА ЦИФРОВЫХ ВИДЕОсигналов ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ
Способы и канальные коды передачи цифровых видеосигналов по линиям связи. Искажения цифровых видеосигналов, синхронизация передачи и приема. Механизмы повышения помехозащищенности передачи. Параллельные и последовательные цифровые видеоинтерфейсы. Особенности аналого-цифрового преобразования звуковых сигналов, последовательные цифровые аудиоинтерфейсы, ввод аудиоданных в сигнал последовательного стыка. Цифровые интерфейсы ТВЧ.
Тема 6.3. МЕТОДЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ ВИДЕО- И АУДИОДАННЫХ
Обобщенная модель передачи видеоинформации, статистическая и физиологическая избыточность. Сравнительная характеристика методов цифрового сжатия видеоданных. Кодирование с преобразованием, квантование и кодирование коэффициентов дискретно-косинусного преобразования. Предфильтрация, устранение пространственной и временной избыточности видеосигнала. Психоакустическая модель слуха, полосное кодирование, квантование и распределение битов аудиоданных.
Тема 6.4. СТАНДАРТЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ JPEG И MPEG-1
Основные свойства и характеристики стандарта JPEG цифрового сжатия изображений. Состав, алгоритм обработки видеоданных и структура видеопоследовательности в стандарте MPEG-1. Уровни обработки аудиоданных, алгоритмы сжатия аудиоданных кодерами первого, второго и третьего уровней. Формирование системного потока в стандарте MPEG-1.
Тема 6.5. СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ MPEG-2
Состав, алгоритм обработки видеоданных, уровни и профили стандарта MPEG-2. Построение и свойства кодирующего устройства. Реализация цифрового многопрограммного звукового сопровождения. Структура и свойства транспортного потока стандарта MPEG-2. Формирование и декодирование транспортного потока, передача в нем данных пользователя и дополнительной информации. Стандартные электрические интерфейсы для транспортного потока. Передача транспортного потока по сетям ATM, SDH, PDH и IP.
Тема 6.6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СТАНДАРТЫ ЦИФРОВОГО СЖАТИЯ
Состав и основные свойства стандарта MPEG-4 обобщенного кодирования аудиовизуальных объектов. Мультиплексирование и демультиплексирование цифрового потока. Кодирование визуальных объектов в стандарте MPEG-4, построение и свойства кодера и декодера видеокадра. Кодирование звуковых объектов в стандарте MPEG-4, структура масштабируемого звукового кодека. Профили и уровни стандарта MPEG-4. Стандарт описания метаданных MPEG-7.
Тема 6.7. СТАНДАРТЫ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ
Виды и свойства цифровой модуляции, используемой в системах цифрового ТВ вещания. Проект и основные стандарты группы DVB, таблицы SI информации о службах. Особенности спутникового ТВ вещания, обработка транспортного потока и модуляция в стандарте DVB-S. Особенности передачи и распределения цифровых радиосигналов по сетям кабельного ТВ, обработка транспортного потока и модуляция в стандарте DVB-C. Требования к стандарту DVB-T наземного цифрового ТВ вещания, выбор вида и параметров модуляции. Построение и свойства кодирующего устройства. Выполняемые функции, построение и свойства абонентского приемника-декодера. Основные свойства и характеристики стандарта ISDB цифрового ТВ вещания. Основные свойства и характеристики стандарта ATSC цифрового ТВ вещания. Организация условного доступа в системах цифрового ТВ вещания. Перспективы развития и принципы построения интерактивных систем ТВ вещания.
Раздел 7. ФОРМИРОВАНИЕ И КОНСЕРВАЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ
Тема 7.1. ФОРМИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ
Переключение и объединение видеосигналов, создание цифровых видеоэффектов. Компьютерные видеостандарты, векторная и растровая графика, форматы графических файлов. Компьютерная графика и анимация, двумерные системы. Трехмерная графика и анимация, матрицы. Компоновка изображений, компьютерные системы видеомонтажа, медиа-сервер. Переключение, объединение, регулирование уровней аудиосигналов. Цифровые аудиопульты, архитектура звукового микшера. Цифровые магнитофоны, рабочие станции цифровой звукозаписи, форматы аудиофайлов.
Тема 7.2. КОНСЕРВАЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ
Особенности записи ТВ сигналов на магнитный носитель. Классификация и общая характеристика форматов записи ТВ сигналов на магнитную ленту. Свойства и характеристики магнитных, механических и емкостных видеодисков. Принципы лазерной записи и воспроизведения. Свойства и характеристики оптических дисков, видеопроигрыватели. Технология накопителей на жестких дисках, стандарты интерфейсов для накопителей на жестких дисках.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
- Измерение и контроль параметров ТВ сигнала и изображения.
- Исследование основных закономерностей формирования растров. Исследование влияния помех на качество ТВ изображения.
- Исследование сигналов совместимой системы цветного ТВ.
- Исследование сигналов системы цветного ТВ PAL.
- Исследование сигналов системы цветного ТВ SECAM.
- Изучение схемы телевизора цветного изображения.
- Исследование методов построения и принципа работы модуля “кадр в кадре”.
- Основы цифрового представления изображений.
- Исследование основных преобразований при компрессии изображений.
Примерный перечень необходимого оборудования и дополнительных материалов
1. Программно-аппаратные комплексы математического и физического моделирования радиоэлектронных систем и устройств (в составе электронного автономного модуля генерирования-имитации сигналов и реакций, персональной ЭВМ и пакета прикладных программ математического моделирования радиоэлектронных систем и устройств на функциональном уровне) (разработка кафедры).
2. Лабораторные макеты по различным разделам курса (разработка кафедры).
3. Демонстрационные макеты и промышленные образцы ТВ аппаратуры.
3.1. Передающие и приемные трубки и устройства к ним.
3.2. Четырехкамерная прикладная ТВ установка.
3.3. Малогабаритная прикладная ТВ установка с передающей трубкой на ПЗС.
3.4. Камерный канал черно-белого телевидения (в виде аудиторного ТВ комплекса).
3.5. Генераторы испытательных ТВ сигналов по системам СЕКАМ и ПАЛ.
3.6. Цветные телевизоры различных поколений (в том числе с декодерами сигналов телетекста и модулем кадр в кадре).
3.7. Видеомагнитофон, записи эталонных цветных тест-изображений и информации о современных достижениях в области телевидения.
3.8. Транскодер ПАЛ-СЕКАМ.
3.9. ТВ камера с видеомагнитофоном (камкордер).
3.10. Приемные установки аналоговых и цифровых сигналов спутникового телевидения (ЧМ с ЧРК, DVB-S/MPEG-2 и D2-MAC).
3.11. Приемная установка сигналов системы MMDS.
3.12. Волоконно-оптическая система передачи ТВ сигналов (разработка кафедры).
3.13. CD-ROM фирмы Snell & Wilcox с эталонной тест-таблицей MPEG-2.
3.14. Лабораторный практикум, контрольные задания для самостоятельной работы студентов, плакаты по разделам курса (разработка кафедры).