Come funzionano i segnali video analogici


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Mi sono sempre chiesto come solo una linea a 1 filo (segnale e terra) possa far apparire un'immagine a colori su uno schermo pieno di migliaia di pixel. Come funzionano esattamente questi segnali e quali caratteristiche fanno sì che la tv mostri cose diverse?


Questa non è una risposta breve. Considera che la TVCC (in questo caso TV compatibile con i colori) - ovvero come sono riusciti a riempire il colore e mantenere la retrocompatibilità con i primi set in bianco e nero è stata seriamente considerata per la realizzazione di THE EE del 20 ° secolo ... Questa è la domanda migliore ha risposto con la tua ricerca. Naturalmente qualcuno potrebbe darti un breve riassunto.
segnaposto

cosa accadrebbe se avessi appena lanciato un oscillatore sul cavo?
skyler,

Per quanto riguarda l'inserimento di un oscillatore sul cavo, ciò non si tradurrebbe in alcun valore. Il ricevitore video probabilmente non lo accetterà come niente (mostra uno schermo vuoto), e se lo fa, sarebbe solo rumore.
Kurt E. Clothier,

Guarda questo video di youtube.com/watch?v=3BJU2drrtCM che offre una migliore comprensione del principio di base.
Nishant,

Risposte:


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Lavoravo da Panasonic sui loro sistemi di intrattenimento in volo, quindi so qualcosa di questo genere di cose. Questa descrizione non sarà tecnicamente accurata al 100% (alcuni nomi potrebbero essere un po 'fuori moda) ma sto provando a scriverla in modo che tutti possano capirla. Speriamo che questa spiegazione aiuti ...

La "magia" che sta dietro può essere una combinazione delle seguenti cose: ampiezza del segnale, frequenza e modulazione. Diversi tipi di TV e segnali funzionano in modo diverso. Ecco perché i vecchi televisori dovevano avere un convertitore per accettare i nuovi segnali digitali se solo avessero un sintonizzatore analogico. Ma questo in realtà descrive solo come i dati sono presentati nel segnale. Fondamentalmente, i dati di colore per ogni pixel vengono inviati alla TV riga per riga, pixel per pixel e la TV aggiorna lo schermo così tante volte al secondo con i nuovi dati. Anche se il video è in realtà solo un sacco di fermi immagine che vengono aggiornati sullo schermo, cambiano abbastanza velocemente da farli percepire come in movimento, da cui il vecchio termine "immagine in movimento".

Dai un'occhiata a un tipico segnale "barra dei colori" utilizzato per testare i sistemi video di Wikipedia .

Barre di colore

L'immagine stessa è divisa in "linee" di pixel. Ogni schermo ha così tante colonne e così tante linee, che costituiscono la risoluzione totale dello schermo. Ogni colore in questa immagine è distribuito su numerosi pixel della stessa linea. La forma d'onda dell'oscilloscopio di accompagnamento aiuta a descrivere cosa sta succedendo qui (Questa immagine è di Tektronix ):

Barra dei colori Forma d'onda

Questa immagine mostra i dati per due linee di pixel. Ogni riga inizia con un "impulso di sincronizzazione" per allineare lo schermo e il segnale. Questo impulso (la parte negativa della forma d'onda) è seguito dai dati per ciascun pixel della linea. Questo è in realtà un video analogico: i dati pixel sono rappresentati dall'ampiezza e dalla fase del segnale. Puoi vedere i vari colori come una tensione analogica con diverse tensioni massima e minima. Al termine di una riga, un altro impulso di sincronizzazione segnala l'inizio della riga successiva. Il segnale video e lo schermo devono avere una risoluzione corrispondente (numero di pixel per linea). Se sono presenti dati aggiuntivi, vengono eliminati. Se non ci sono abbastanza dati, i pixel condividono i dati (rende l'immagine bloccata).

Grazie a Pete B per averlo menzionato :

Per chiarire un po 'di dettaglio riguardo ai segnali di colore, la luminanza (luminosità) di un pixel è determinata dall'ampiezza del segnale; mentre la crominanza (tonalità) è determinata dalla fase del segnale del sub-vettore cromatico.

I segnali digitali sono leggermente diversi in quanto il segnale è HI o LO. Il valore di HI può variare tra i sistemi. Esistono diversi modi in cui funziona. A volte, un numero noto di bit di dati costituisce un pacchetto che trasporta tutti i dati pixel (simile alla comunicazione di rete). Un altro modo è di attendere a lungo il segnale è HI vs quanto tempo è LO per rappresentare un diverso valore di Pixel. Questo è un po 'come funzionano i telecomandi TV IR, anche se stanno inviando "codici di controllo" anziché informazioni sui pixel.

Come puoi immaginare, tutto ciò avviene molto, molto rapidamente. Una TV comune negli Stati Uniti viene aggiornata (aggiornamento dello schermo) 60 volte al secondo (60Hz) o 30Hz per i video interlacciati. Sebbene i televisori moderni e HD si aggiornino in genere anche più spesso (verso l'alto di 240Hz). Ciò che significa questa frequenza di aggiornamento è che ogni pixel dell'intero schermo viene aggiornato tante volte al secondo. Più si aggiorna, più dettagli sono disponibili nell'immagine, specialmente quando ci sono molte immagini in rapido movimento nel video (come una sequenza di inseguimento).

Diversi canali TV (AIR o Cable) vengono trasmessi alla TV con lo stesso metodo, solo con frequenze di base diverse. Il sintonizzatore TV selezionerà una di queste frequenze base da visualizzare (selezionando un canale) e aggiornerà i pixel in base alle frequenze modulate all'interno del vettore base. Le frequenze che rappresentano i dati di colore dei pixel sono molto, molto più veloci della frequenza di aggiornamento effettiva dello schermo perché ogni dato di pixel deve essere aggiornato tante volte al secondo e ci sono, come hai detto, migliaia di pixel.

Poiché gli umani sentono il suono solo su uno spettro da 20Hz a 20kHz, i dati audio possono essere facilmente aggiunti al segnale sopra il video e filtrati dalla TV, anche se, per "suono ad alta definizione", il segnale audio viene inviato attraverso un cavo separato per la TV per adattarsi a tutti i dati.

Per capire veramente cosa sta succedendo, devi comprendere le frequenze del segnale, l'ampiezza, la divisione del tempo, la modulazione e l'analisi dello spettro. Ma spero che questo tipo di spieghi in parte ...


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+1, ottima risposta di riferimento, ben spiegata per i principianti.
Anindo Ghosh,

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Buona risposta panoramica. Per chiarire un po 'di dettaglio riguardo ai segnali di colore, la luminanza (luminosità) di un pixel è determinata dall'ampiezza del segnale; mentre la crominanza (tonalità) è determinata dalla fase del segnale del sub-vettore cromatico.
B Pete,

@BPete - Molto vero. Non sapevo quanti dettagli inserire o quanti dettagli avevo già inserito. È difficile da dire a volte ...
Kurt E. Clothier,

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Tutti gli standard TV analogici (NTSC, PAL, SECAM, ecc.) Sono variazioni su un tema, che coinvolge un accurato mix di multiplexing a divisione del tempo (informazioni di sincronizzazione e video) e multiplexing a divisione di frequenza (luminanza, crominanza e suono).

I dettagli sono troppo coinvolti per entrare qui, ma ci sono molti buoni riferimenti sul web, a partire dall'articolo di Wikipedia su NTSC .

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