De Weg van het Beeld

van studio tot in de woonkamer

Tim Van HoolSint-ludgardisschool AntwerpenMentor: Mevr. VanderauweraereAfdeling techniek wetenschappenSchooljaar 2011-2012

Tim Van Hool 2

INHOUDSOPGAVE

INHOUDSOPGAVE ........................................................................................................................... 3

1 VOORWOORDJE ........................................................................................................................ 5

2 OPBOUW VAN EEN BEELD ......................................................................................................... 6

2.1 RESOLUTIE................................................................................................................................62.2 BANDBREEDTE...........................................................................................................................6

3 KABELVERBINDINGEN ............................................................................................................... 6

3.1 ELEKTRISCHE KABELVERBINDINGEN..................................................................................................63.1.1 OPLOSSINGEN VOOR STORINGEN OP EEN ELEKTRISCHE KABEL.................................................................63.2 WERKING GLASVEZEL...................................................................................................................73.2.1 PROBLEMEN MET GLASVEZEL...........................................................................................................73.2.2 VOORDELEN VAN GLASVEZEL............................................................................................................7

4 MODULATIE .............................................................................................................................. 8

4.1.1 WAAROM MODULEREN WE?...........................................................................................................84.1.1.1 Wat is Chrominantie en Luminantie?......................................................................................84.1.2 WAT IS MODULATIE?.....................................................................................................................84.1.3 BANDBREEDTE VAN EEN SIGNAAL.....................................................................................................84.1.4 SPECTRUM VAN EEN SIGNAAL........................................................................................................104.2 FM & AM.............................................................................................................................104.2.1 VERSCHIL TUSSEN FM EN AM.......................................................................................................104.2.2 FM...........................................................................................................................................104.2.2.1 Methode...............................................................................................................................104.2.2.2 Het effect van ruis op FM......................................................................................................114.2.2.3 Frequentiespectrum.............................................................................................................114.2.2.4 Pre-emphasis en de-emphasis..............................................................................................114.2.3 AM..........................................................................................................................................114.2.3.1 Methode...............................................................................................................................114.2.3.2 Frequentiespectrum.............................................................................................................12

5 SATELLIET TV ........................................................................................................................... 13

5.1 DTH - HOE WERKT HET?.......................................................................................................135.1.1 DE ONDERDELEN....................................................................................................................135.1.2 HET BROADCASTCENTER................................................................................................................145.1.3 ENCRYPTIE & TRANSMISSIE........................................................................................................145.1.4 DE SCHOTEL............................................................................................................................145.1.5 DE ONTVANGER......................................................................................................................15

6 BEELDOPNAME ....................................................................................................................... 15

6.1 NTSC....................................................................................................................................15Tim Van Hool 3

6.1.1 GESCHIEDENIS NTSC....................................................................................................................156.1.1.1 Hoe de 3.57954545 MHz hulpdraaggolf frequentie tot stand is gekomen...........................166.1.2 OVERDRACHT LUMINANTIE............................................................................................................176.1.3 OVERDRACHT VAN KLEUR.............................................................................................................186.2 PAL......................................................................................................................................186.2.1 FASEVERVORMING.......................................................................................................................186.2.2 WERKING PAL............................................................................................................................196.2.3 DE PAL-HULPDRAAGGOLF............................................................................................................206.2.3.1 Het PAL-salvo........................................................................................................................20

7 BEDRIJFSBEZOEK ATV .............................................................................................................. 21

8 NAWOORD ............................................................................................................................. 21

9 BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................................... 21

Tim Van Hool 4

1 VOORWOORDJEIk zal in mijn Gip dieper ingaan op het onderwerp ‘live-televisie’. Aangezien live-tv uitzendingen mij al jaren boeien koos ik voor dit onderwerp. Alvorens ik aan deze Gip begon wist ik hierover nog bitter weinig. Daarom heb ik het afgelopen jaar zo veel mogelijk kennis proberen te vergaren door middel van opzoekwerk en bedrijfsbezoeken.De belangrijkste vraag die ik probeerde op te lossen was hoe een beeld wordt opgebouwd en hoe dit wordt doorgezonden.Ik zal in mijn Gip dieper ingaan op het onderwerp ‘live-televisie’. Aangezien live-tv uitzendingen mij al jaren boeien koos ik voor dit onderwerp. Alvorens ik aan deze Gip begon wist ik hierover nog bitter weinig. Daarom heb ik het afgelopen jaar zo veel mogelijk kennis proberen te vergaren door middel van opzoekwerk en bedrijfsbezoeken.De belangrijkste vraag die ik probeerde op te lossen was hoe een beeld wordt opgebouwd en hoe dit wordt doorgezonden.

Tim Van Hool 5

2 OPBOUW VAN EEN BEELD

2.1 RESOLUTIEDe resolutie van een beeld is het aantal beeldpunten die zich in dat beeld bevinden. Om te weten hoeveel beeldpunten er in een beeld moeten zijn, heeft men een berekening gemaakt. Men weet uit de biologie dat de scherpe waarneming van het menselijk oog beperkt is tot 10º à 15º in de breedte en dat details tot op 1 boogminuut kunnen waargenomen worden, dan kan men zo het aantal beeldpunten voor de breedte bepalen. 15º/1’=900 beeldpunten. Als je weet dat de optimale beeldverhouding 4/3 is dan kan je zo het aantal verticale beeldpunten bepalen, namelijk 675.

2.2 BANDBREEDTEWe kunnen een beeld doorsturen als individuele beeldpunten maar als we dit praktisch zouden benaderen, dan zal dit niet haalbaar zijn. Omdat het oog een traagheid heeft kunnen we de punten één voor één doorgeven. Ze worden lijn per lijn gescand.

Ook een probleem is de nodige snelheid die we nodig hebben om het beeld te vernieuwen zodat we een vloeiende beweging krijgen. Het blijkt dat het oog een beeldwissel sneller dan 15 à 20 keer per seconde niet kan waarnemen, dit zal dus voldoende zijn. In de praktijk werken we met de frequentie van het lichtnet. In Europa koos men voor 50Hz. Met andere woorden het beeld wordt dus 50 keer per seconde gescand. Het blijkt dat dit nog steeds problemen geeft. Daarom zal men het beeld dus in 2 rasters (fields) opsplitsen die samen terug een volledig beeld (frame) geven.

3 KABELVERBINDINGENOm videosignalen door te sturen maakt men gebruik van kabels. Er zijn 2 type kabelverbindingen, namelijk de elektrische kabelverbindingen en de optische kabelverbindingen. Er zijn veel factoren die de keuze van de kabel bepalen.

3.1 ELEKTRISCHE KABELVERBINDINGENDe elektrische signalen die opgewekt worden door de camera, computer, dvd-speler,… moeten getransporteerd worden naar het mengpaneel, de recorder,… Hiervoor gebruikt men meestal elektrische verbindingen. Deze kabels zijn gemaakt uit een koperen kern met een isolatie. Als men deze kabels over een grote afstand gebruikt, dan kan men storingen of vervormingen van het beeld waarnemen. Er zijn hiervoor twee oorzaken : elektrische storing van buitenaf of de invloed van de kabel op het signaal.

3.1.1 OPLOSSINGEN VOOR STORINGEN OP EEN ELEKTRISCHE KABELVoor de storingen van buitenaf (stroomkabels, tv-toestellen,…) zijn er 2 mogelijke oplossingen.

Eerst kan men proberen om met een symmetrische verbinding te werken. Men bekijkt dan het verschil tussen de spanningen van de 2 geleiders, er wordt dan beroep gedaan op het feit dat de storingen van de 2 geleiders hetzelfde zijn. Om ruis op het beeld te vermijden gebruikt men getwiste kabels. Deze methode werkt enkel voor bepaalde bandbreedtes, als de bandbreedte te hoog wordt kan de elektronica het verschil niet goed meer bepalen.

Tim Van Hool 6

De tweede oplossing is het gebruik van de kooi van Faraday. Tussen de buitenisolatie en de binnen isolatie brengt men een koperen gevlochten mantel aan.

fig. Coax kabel met metalen mantel

3.2 WERKING GLASVEZELDe werking van glasvezelkabels is gebaseerd op het gedrag van licht bij veranderlijke brekingsindexen. De eenvoudigste glasvezel bestaat uit een kern omgeven door een mantel die een verschil in brekingsindex heeft van 1%. Bij deze vezel zal het licht een zigzagbeweging maken van rand tot rand waar de lichtstraal weerkaatst zal worden. Om dit te bekomen moet het licht binnenvallen onder een bepaalde hoek.

fig. Brekingsindex glasvezel

3.2.1 PROBLEMEN MET GLASVEZELSommige stralen bewegen vrijwel rechtlijnig en andere botsen veel meer tegen de mantel. Hierdoor ontstaat dispersie. Dit betekent dat niet alle stralen gelijktijdig toekomen in 1 puls. Deze dispersie neemt toe naarmate de kabel langer wordt. Om te voorkomen dat de signalen in elkaar overlopen moet men de frequentie van de pulsen verlagen. Men heeft dit probleem opgelost door de kern van de kabel te verkleinen waardoor er een kleinere dispersie optreedt.

3.2.2 VOORDELEN VAN GLASVEZELOmdat dit een lichtverbinding is, is er geen elektromagnetische storing van buitenaf mogelijk waardoor er minder storingen zijn. Men kan nu ook grotere afstanden overbruggen en er zijn grotere snelheden mogelijk.

Tim Van Hool 7

fig. Doorsnede glasvezelkabel

4 MODULATIE

4.1.1 WAAROM MODULEREN WE?De signalen die meestal gebruikt worden zijn basebandsignalen: ze zijn niet gemoduleerd. Dit heeft als nadeel dat er op een kabel (transmissiekanaal) slechts één signaal verstuurd kan worden. Zelfs indien er op dat kanaal plaats is voor meer signalen (de capaciteit van het kanaal is voldoende groot)gaat dit niet. In het audiovakgebied worden bijvoorbeeld het linkse en het rechtse signaal niet tezamen over één kabel verstuurd.

Toch zou het interessant zijn indien dit wel mogelijk was. Bij het doorsturen van kleurentelevisiesignalen moeten we informatie over zowel luminantie als chrominantie doorsturen, en dit liefst over één kabel. Dit wordt mogelijk door modulatie.

Later als het videosignaal aangemaakt is, willen we ook het videosignaal naar de verschillende plaatsen versturen. Om hier ook niet één kabel per zender te hebben, wordt er opnieuw gemoduleerd.

4.1.1.1 Wat is Chrominantie en Luminantie?Chrominantie (chroma verkort) draagt in een component videosignaal de kleurinformatie, waar de luminantie de lichtintensiteit draagt. –Wikipedia-

4.1.2 WAT IS MODULATIE?Modulatie is het vervormen van een signaal met een basebandsignaal zodat we dit gemakkelijker kunnen verzenden.

4.1.3 BANDBREEDTE VAN EEN SIGNAALEen kanaal wordt meestal gespecifieerd door zijn bandbreedte. Daarom is het ook van belang de bandbreedte van een signaal te kennen. De bandbreedte [Hz] van een signaal is het verschil tussen de laagst en de hoogst voorkomende frequentie van dat signaal. De laagste en de hoogste frequentie van een signaal worden bepaald als de frequenties waarbij het vermogen is verminderd tot de helft. Dit is waar het signaal ligt op -3 dB. Het is dus niet de hoogst voorkomende frequentie die gebruikt wordt om de bandbreedte te berekenen. Er zijn steeds verder liggende frequenties mogelijk in het signaal.

Voor basebandsignalen is de bandbreedte meestal de maximale frequentie aan -3 dB. Voor gemoduleerde signalen moeten we het verschil maken tussen de laagste en de hoogste frequentie aan -3 dB.

Tim Van Hool 8

fig. Bandbreedte van een signaal

Wiskundig worden gemoduleerde signalen voorgesteld met complexe vectoren. Complexe getallen bestaan uit een reëel en een imaginair gedeelte: c = a + bi met c het complexe getal, a het reële gedeelte, b het imaginaire gedeelte en i de imaginaire eenheid√−1 . Ze worden voorgesteld in een vlak met een reële en een imaginaire as.

c=a+b . i=r . ei (φ+2kπ )r=|a+b .i|=√a2+b2φ=Bgtg ba

Fig. Voorstelling complexe getallen.

Ook functies kunnen voorgesteld worden met een complexe veranderlijke. Daartoe wordt de gebruikelijke (reële) veranderlijke vervangen door de complexe voorstelling.

Sommige functies hebben ook een complexe voorstelling. In het complexe vlak kunnen we zo de sinus en de cosinus ook als volgt voorstellen:

cos ( x )= eix+e−ix

2 sin ( x )= e

ix+e−ix

2i

Deze voorstelling is erg belangrijk, omdat deze functies de basis vormen voor de voorstelling van alle signalen (Fourieranalyse). Dit is echter een beperking van hetgeen wij kunnen waarnemen.

Om er voor te zorgen dat de gebruikte complexe signalen toch reële signalen blijven voorstellen wordt er nu een tweede vector bij opgeteld die in tegengestelde richting draait. De som van die twee is een reëel getal. Er is dus een tegengestelde draaiende vector nodig; deze heeft een tegengestelde frequentie en een tegengestelde fase: er bestaan dus ook negatieve frequenties.

Deze wiskundige benadering van frequenties is noodzakelijk: als we modulatie verder bestuderen komen de frequenties aan bod.

Tim Van Hool 9

Fig. Positieve en negatieve frequenties.

4.1.4 SPECTRUM VAN EEN SIGNAALUit de fourieranalyse blijkt dat een signaal bestaat uit een som van verschillende frequenties. Het originele signaal (dat in functie van de tijd wordt gegeven) wordt onderzocht en men kijkt naar de inhoud ervan in functie van de frequentie. Zo zal men merken dat een signaal de optelling is van veel sinusoïde signalen. Het is telkens de amplitude van ieder van de sinusoïde signalen die in een frequentiekarakteristiek wordt opgenomen.

Uit deze analyse blijkt dat het aantal van die frequenties en de plaats ervan nauwkeurig te bepalen is. Ieder signaal is op te splitsen in een zeker aantal frequenties die equidistant zijn: het zijn de grondtoon en de harmonieken ervan.

Fig. Frequentiespectrum videosignaal.

4.2 FM & AM

4.2.1 VERSCHIL TUSSEN FM EN AMBij FM (frequentiemodulatie) gaan we de frequentie van het signaal optellen bij de frequentie van de draaggolf. Bij AM (amplitudemodulatie) gaan we de amplitude van het basesignaal optellen bij de amplitude van de draaggolf.

4.2.2 FM 4.2.2.1 MethodeBij frequentiemodulatie wordt de frequentie van de draaggolf aangepast in functie van het modulerende signaal. Dit systeem wordt bijvoorbeeld toegepast bij radio-ontvangst.

Tim Van Hool 10

De amplitude (het vermogen) van het signaal blijft steeds gelijk, onafhankelijk van het modulerende signaal. Zelfs indien er geen signaal wordt aangelegd zal er een vermogen uitgezonden worden.

Fig. FM-modulatie.

4.2.2.2 Het effect van ruis op FMWillekeurige elektrische variaties toegevoegd op een AM signaal veranderen de oorspronkelijke modulatie van het signaal. Voor een FM-signaal is er nog steeds ruis mogelijk maar hij is minder merkbaar omdat hier de frequentie wordt gemoduleerd en niet de amplitude.

Een uitbreiding van dit idee is dat er willekeurige elektrische variaties zijn waarmee het FM-signaal inderdaad vervorming veroorzaakt door "jitteren" op de frequentie van het FM-signaal. De ruis bij frequentiemodulatie door het jitteren is meestal minder dan de ruis bij de amplitude modulatie door dezelfde relatieve amplitude ruis variaties op een AM-signaal. De invloed van de ruis neemt toe met de modulatiefrequentie.

4.2.2.3 FrequentiespectrumFrequentiemodulatie kan als volgt worden omschreven:

HF=Asin [ (ωsc+m∗sin (ωlf∗t ))∗t ]

ωsc :draaggolf ωlf : temoduleren signaalA :amplitudem :Modulatie−index

A zal de uitwijking van het signaal geven, en m zal aangeven in welke mate de frequentie moet veranderen. Het spectrum van dit signaal zal afhangen van de waarde van m. Als m kleiner is dan 0,3 zal de bandbreedte 2 keer de bandbreedte van het modulerende signaal zijn. We spreken dan van smalband-FM. Als m groter wordt zal de bandbreedte vergroten.

4.2.2.4 Pre-emphasis en de-emphasisTer compensatie van dit laatste effect, hebben FM-systemen een ruisbestrijdingsysteem van pre-emphasis en de-emphasis ingebouwd. Hoe wordt dit gedaan? Pre-emphasis geeft toegevoegde amplitude van hogere gemoduleerde frequenties voor modulatie met een goed gedefinieerde pre-emphase curve voorrang. Deze toegevoegde amplitudes dienen om de hogere frequenties minder gevoelig te maken voor ruis door hun modulatie index te verhogen.

Een ander interessant effect van ruis op FM-signalen is wat men het drempeleffect noemt. Zolang er een voldoende signaal-ruisverhouding (SNR) aan de ingang van de FM-ontvanger is, dan zal een FM-

Tim Van Hool 11

systeem aanzienlijk beter ruis verdragen dan een AM systeem. Maar dit systeem werkt maar tot een bepaald punt. Voorbij dit punt zal de kwaliteit nog slechter zijn dan die van AM.

4.2.3 AM4.2.3.1 MethodeAmplitudemodulatie past de amplitude van de draaggolf aan. Dit gebeurt op basis van het modulerende signaal. De draaggolf wordt vermenigvuldigd met het LF-signaal (modulerende signaal).

Fig. AM-modulatie.

Het demoduleren van dit signaal is heel eenvoudig. Dit kan met een omhullende-detector. De diode laat enkel stroom door indien de spanning aan de uitgang lager is dan die aan de ingang. Hierdoor zal de capaciteit de toppen (de omhullende) van het signaal volgen. Weerstand R2 laat toe dat indien de omhullende van het signaal daalt, het uitgangssignaal ook mee daalt.

Tim Van Hool 12

Fig. Omhullende-detector.

4.2.3.2 FrequentiespectrumHet frequentiespectrum kan heel eenvoudig uit de wiskundige formules gehaald worden. De amplitudemodulatie (HF) is de vermenigvuldiging van een LF-signaal met de draaggolf (SC).

HF=Asin [ωsc*t ]* (1+sin (ωlf*t ))

sin α *sinβ=0,5* [cos(α -β )-cos( α+β) ]

HF=0,5 [cos ((ωsc−ωlf )∗t )−cos ((ωsc+ωlf )∗t )]+sin [ωsc*t ] Dit wil dus zeggen dat we het

spectrum verplaatsen rond de hoger gelegen frequentie.

Modulatie kunnen we ook doen met een niet-basebandsignaal. Ook dan is er enkel het verschuiven van het spectrum van het modulatiesignaal.

Amplitudemodulatie verschuift dus het originele signaal (inclusief het negatieve gedeelte van het spectrum) met een waarde gelijk aan de frequentie van de draaggolf. Omdat de draaggolf ook een negatief symmetrisch gedeelte heeft, blijft er na modulatie ook een negatief gedeelte over.

5 SATELLIET TV

5.1 DTH - HOE WERKT HET?De meeste satelliet-TV-klanten willen hun programmering krijgen door middel van een rechtstreekse uitzending per satelliet (DBS)-provider, zoals schotel tv of de onlangs gelanceerde DTH-platform. De aanbieder kiest de programma's en zendt ze naar de abonnees als een pakket. Kortom, de provider heeft als doel om tientallen of zelfs honderden kanalen naar de klanten te brengen als concurrentie voor de kabel-TV. In tegenstelling tot de vroegere programmering, zendt de aanbieder volledig digitaal uit, wat betekent dat men een hoge beeld-en geluidskwaliteit heeft.

Tim Van Hool 13

Vroegere satelliet-televisie werd uitgezonden in de C-band - radio in het 3,4-gigahertz (GHz) tot 7-GHz frequentiebereik. Digitale satellietuitzendingen worden uitgezonden in een frequentiebereik van 10 GHz tot 14 GHz.

Er zijn vijf belangrijke componenten betrokken bij een direct to home (DTH) satellietsysteem: de programmeringsbron, het distributiecentrum, de satelliet, de satelliet schotel en de ontvanger.

5.1.1 DE ONDERDELENDe aanbieder (DTH-platform) creëert zelf geen originele programmering, het beloont andere bedrijven (BVN, VRT, VTM etc.) voor het recht om hun beeldmateriaal uit te zenden via de satelliet. Op deze manier fungeert de aanbieder een beetje als een bemiddelaar tussen de toeschouwer en de feitelijke programmeringsbronnen. (Kabel-tv-zenders werken ook volgens hetzelfde principe.)

Het distributiecentrum is de centrale hub van het systeem. In het uitzendingscentrum of de Playout & Uplink , ontvangt de televisie-provider signalen van diverse bronnen, gecomprimeerd met behulp van digitale compressie, en straalt het broadcastsignaal naar de satelliet waar het gebruikt wordt en uitgezonden.

De schotel vangt het signaal van de satelliet op (of meerdere satellieten in hetzelfde deel van de lucht) en geeft het door aan de ontvanger in het huis van de kijker. De decoder verwerkt het signaal en zet het om in een beeld.

fig. Onderdelen Satelliet tv

5.1.2 HET BROADCASTCENTERHet broadcastcentrum zet alle beelden en geluiden om in een signaal van hoge kwaliteit, ongecomprimeerde digitale stroom. Op dit punt bevat de stroom een enorme hoeveelheid gegevens: ongeveer 270 megabytes per seconde (Mbps) voor elk kanaal. Voor het overbrengen van het signaal. Vandaar zal het signaal gecomprimeerd worden in het broadcastcentrum. Anders zou het te groot zijn voor de satelliet om het te hanteren.

De aanbieders maken gebruik van het MPEG-2 gecomprimeerde videoformaat, hetzelfde formaat dat wordt gebruikt om films op te slaan op dvd's. Met MPEG-2 compressie kan de provider de 270-Mbps stroom terugbrengen tot ongeveer 3 of 10 Mbps (afhankelijk van het type van de programmering). Dit is een cruciale stap die is gemaakt om van de DTH-dienst een succes te maken. Met digitale

Tim Van Hool 14

compressie kan een typische satelliet uitzenden over 200 kanalen. Zonder digitale compressie, kan het ongeveer 30 kanalen overbrengen.

In het distributiecentrum gaat de hoogwaardige digitale stroom van video door een MPEG-2 encoder, die de programmering omzet in MPEG-2 video van de juiste grootte en met de juiste indeling voor de satellietontvanger in je huis.

5.1.3 ENCRYPTIE & TRANSMISSIENadat het videosignaal wordt gecomprimeerd, moet de aanbieder het coderen zodat de mensen geen gratis toegang zouden hebben. Codering vervormt de digitale data zodanig dat ze alleen kunnen worden gedecodeerd (weer omgezet in bruikbare data) als de ontvanger de correcte satellietontvanger- decoder heeft met het decoderlogaritme en de beveiligingssleutels.

Zodra het signaal wordt gecomprimeerd en gecodeerd, zal de zender het signaal in een rechtstreekse straal naar de satelliet sturen. Deze zal dan het signaal opvangen, versterken en terugsturen zodat we op aarde deze signalen terug kunnen opvangen en decoderen.

5.1.4 DE SCHOTELEen schotelantenne is gewoon een speciaal soort antenne die ontworpen is om zich te focussen op een specifieke uitzendingsbron. De standaard schotel bestaat uit een parabolisch (komvormige) oppervlak en een centrale feedhoorn. Om een signaal over te brengen wordt er via de hoorn in de schotel gestraald zodat er een relatief smalle straal ontstaat.

De schotel aan de ontvangende kant kan geen gegevens doorgeven, ze kan enkel gegevens ontvangen. De ontvangende schotel werkt in de tegenovergestelde richting als die van de zender. Als een straal de gebogen schotel raakt, vormt de parabolische vorm een weerspiegelend signaal naar één punt. De gebogen schaal richt dus inkomende radiogolven op de feedhoorn.

In sommige systemen krijgt de schotel signalen van twee of meer satellieten tegelijk. Als de satellieten dicht genoeg bij elkaar staan dan kan een gewone schotel met een enkele hoorn de signalen van beide satellieten verwerken. Dit doet enigszins afbreuk aan de kwaliteit omdat de antenne niet meer rechtstreeks gericht staat op één satelliet. Een nieuw ontwerp maakt gebruik van twee of meer hoorns om verschillende satellietsignalen op te pikken. Als de stralen van verschillende satellieten de gebogen schotel raken, weerspiegelen ze in verschillende hoeken, zodat de ene bundel een van de hoorns raakt en een andere bundel een andere hoorn raakt.

Het centrale element in de feedhoorn is de lage geluidsniveau blockdown converter, of LNB. De LNB versterkt het signaal ineens op de schotel en filtert de ruis. De LNB geeft het versterkte, gefilterde signaal aan de satellietontvanger in het huis van de kijker.

5.1.5 DE ONTVANGERDe laatste component in het gehele satelliettelevisiesysteem is de ontvanger. De ontvanger heeft drie essentiële taken:

Hij decodeert het gecodeerde signaal. Om het signaal te decoderen moet de receiver de juiste decoderchip hebben voor dat programmapakket. De provider kan dan communiceren met de chip, via het satellietsignaal, om de nodige aanpassingen aan te brengen in de decoderingsprogramma's. De aanbieder kan af en toe signalen zenden die illegale decoders verstoren, als een elektronische maatregel tegen de illegale gebruikers.

Tim Van Hool 15

Het is het digitale MPEG-2 signaal dat omgezet wordt in een analoog formaat dat een standaardtelevisie kan gebruiken. Omdat de ontvanger slechts één kanaal per keer kan opnemen, kun je nooit naar het ene programma kijken en het andere opnemen. Je kan ook niet naar twee verschillende programma's kijken op twee tv’s die zijn aangesloten op dezelfde ontvanger. Om dezelfde dingen te kunnen doen als je met standaard kabeltelevisie kan, moet je een tweede decoder hebben.

Sommige ontvangers hebben nog een aantal andere functies. Ze halen een programmeringsignaal van de provider en tonen deze informatie in een programmagidsscherm. Veel ontvangers hebben ouderlijk toezichtopties, en sommige hebben ingebouwde digitale videorecorders, waarmee je live televisie kan pauzeren of opnemen op een harde schijf.

6 BEELDOPNAME

6.1 NTSC

6.1.1 GESCHIEDENIS NTSC De NTSC standaard werd in 1941 in de VS de eerste reeks van standaardprotocollen voor televisie. Het wordt voornamelijk gebruikt in de VS, Canada, en Japan, maar het is ook elders overgenomen. Bij NTSC worden er 525 lijnen weergegeven met 30 frames per seconde in een 2:1 tussenruimte. Het heeft een lagere resolutie dan PAL of SECAM, maar een snellere framerate, die flikkeringen reduceert. Hoewel kleurstabiliteit aanvaardbaar is in een gesloten systeem (dat wil zeggen: direct video op video), uit te zenden van het composiet-signaal resulteert het vaak in reflecties en multi-path signalen die worden ontvangen door de antenne. Het resultaat: fasevervorming resulteert in verschillende kleuren. Ingenieurs hebben NTSC gedefinieerd als "Never The Same Color".

De eerste uitzendingen werden gemaakt in 1939, 340 lijnen werden aan 30 beelden/sec verzonden. Aangezien er geen normen waren op dat moment was een mikmak van andere systemen al snel vast te stellen, elk systeem onverenigbaar met het andere. Het werd al snel duidelijk dat het een ramp van formaat zou worden als de diverse fabrikanten aan hun lot werden overgelaten. De FCC greep uiteindelijk in om de chaos te beëindigen en richtte het NTSC op, waarbij de volgende normen gebruikt worden:

- In 1941 en gewijzigd in 1953 aan de normen voor kleur op te nemen vastgelegd.- Extra stereo specificaties zijn vastgelegd in 1986 en de digitale standaard werd overgenomen

in 1996.

NTSC landen zijn: USA, Antigua, de Bahama's, Barbados, Belize, Bermuda, Bolivia, Myanmar, Canada, Chili, Colombia, Costa Rica, Cuba, de Dominicaanse Republiek, Ecuador, El Salvador, …

Een variatie van NTSC-M waarin een 525/59.94 NTSC signaal gecodeerd wordt volgens de PAL hulpdraaggolffrequentie en chroma modulatie is niet PAL, noch is het gecodeerd als PAL, maar het is de NTSC-kleur met alleen behulp van PAL's hulpdraaggolf frequentie. De meeste (maar niet alle) multisysteem VCR's ondersteunen deze functie, maar alleen multi-standaard monitors zijn in staat om het te reproduceren.

Tim Van Hool 16

Technische specificaties:

- Line Frequency - 15.734 kHz- Scanlijnen - 525- Rasterfrequentie - 60 Hz- Kleur Signaal Modulation Systeem: Onderdrukte quadratuurmodulatie System- Kleur Signal Frequency - 3.579545 MHz (ook bekend als de kleur barsten freq.)- Burst Signal fase beslecht- Video bandbreedte - 4.2 MHz- Sound Carrier - 4,5 MHz

6.1.1.1 Hoe de 3.57954545 MHz hulpdraaggolf frequentie tot stand is gekomen.De NTSC hulpdraaggolffrequentie is gespecificeerd als 3.579545 MHz met een tolerantie van ± 10 cycli / seconde. Waarom is die bepaalde frequentie gekozen voor de standaard? Waarom niet een mooi rond getal als 3,6 MHz?

Om deze vraag te beantwoorden is enige historische achtergrond vereist.

Toen zwart-wittelevisie voor het eerst werd geïntroduceerd was de eerste NTSC-standaard gespecifieerd door het gebruik van 525 lijnen per frame, met een ververstijd van 30 frames per seconde, wat resulteerde in 15.750 regels per seconde horizontale scan (525 x 30). Dus de eerste NTSC-standaard heeft geen rekening gehouden met de mogelijkheid tot kleurentelevisie. Tegen de tijd dat kleurentelevisie ontstond, was er al een groot aantal zwart-wit tv’s geïnstalleerd. Het was absoluut noodzakelijk dat de nieuwe kleursignalen en de methode voor het coderen daarvan, verenigbaar bleef met de reeds geïnstalleerde toestellen. Tenzij er een systeem zou kunnen worden ontwikkeld dat het mogelijk maakt om kleur toe te voegen aan het reeds bestaande NTSC signaal. De fabrikanten hadden graag een nieuwe standaard zodat iedereen gedwongen zou worden om zijn huidige tv te vervangen door een nieuw toestel.

De regeling voor het coderen en decoderen van de nieuwe kleurinformatie is gebaseerd op het gebruik van een kleurhulpdraaggolffrequentie. Dat was de enige regeling die compatibel zou zijn met de bestaande geïnstalleerde broadcastapparatuur en televisies. De tint van de kleur werd bepaald door een vergelijking van de fase van de referentiekleurdrager met de fase van het chroma deel van het signaal. Met andere woorden, de kleur wordt bepaald door de manier waarop de chromafrequentie deel van het beeld wordt vertraagd van de referentie-frequentie. Het is duidelijk, er moest een afgesproken kleurhulpdraaggolfreferentie frequentie komen om dit kleursysteem te laten werken. Het selecteren van de juiste frequentie bleek wat ingewikkelder te zijn dan ergens in de marge te kiezen en hopen op het beste. ... (dat was wat oorspronkelijk werd geprobeerd, en het werkte niet). Om dit beter te begrijpen moeten we enkele technische kwesties bespreken:

1. De bandbreedte van het kleurenvideosignaal mag niet groter zijn dan die van het achrome videosignaal.

2. De zwart-wittoestellen moeten het KTV-signaal kunnen gebruiken om beelden op te wekken. Hierdoor is het niet nodig een uitzending twee maal te versturen. De kleurenuitzending kan door de zwart-witontvangers gebruikt worden zonder dat ze aangepast dient te worden. Dit kan enkel indien het luminantiesignaal op de gebruikelijke wijze in het signaal aanwezig blijft.

3. Kleurentoestellen moeten bij een achroom videosignaal een achroom beeld geven.

6.1.2 OVERDRACHT LUMINANTIE

Tim Van Hool 17

De helderheid van het signaal dient gehaald te worden uit de afzonderlijke kleurkanalen. Het inkomende beeld wordt met een kleurensplitsingsblok opgesplitst in zijn 3 kleurencomponenten voordat het wordt omgezet in een elektronisch beeld.

Deze drie signalen hebben allen een bandbreedte van 5 MHz in PAL, of 4,2 MHz voor NTSC. We weten echter dat uit deze drie signalen de luminantie afgeleid kan worden. Ze wordt bekomen met de volgende formule:

Y= 0,3 R+ 0,59 G+ 0,11 B

met R, G en B volgens IEC en FCC 1950.

Dit signaal geeft de helderheid weer van het kleurenbeeld. Elektronisch is dit met volgende matrix te bekomen:

6.1.3 OVERDRACHT VAN KLEURHet kleursignaal dient ook doorgestuurd te worden. We hebben de beschikking over vier signalen. Drie ervan zijn onafhankelijk van elkaar. Het zal dus voldoende zijn drie signalen door te sturen. Zo kunnen we bijvoorbeeld Y, R en G doorsturen. Willen we blauw kennen, dan moeten we de volgende omzetting doen: Y -0,3 R -0,59 G = 0,11 B

Na deling door 0,11 hebben we de blauwe component.

Indien we wit doorsturen hebben we voor Y, R en G de waarde 1. De signalen die voor ons een kleurinterpretatie geven zijn verschillend van nul, hoewel er geen kleur is. Daarom zal er gewerkt worden met kleurverschilsignalen. Deze zijn (R - Y) en (B - Y). Er is gekozen voor het rode en het blauwe verschilsignaal omdat deze signalen statistisch gezien groter zijn dan (G-Y). Bij kleurloze beelden zijn de signalen (R-Y) en (B-Y) nul.

Ook hier kunnen de kleurcomponenten er weer uitgehaald worden:

R=(R-Y)+Y

B = (B - Y) + Y

Voor groen gebruikt men tussenstappen:

Y= 0,3 R+0,59 G+ 0,11B

0=0,3R-0,3 Y+0,59 G-0,59 Y+0,11 B-0,11 Y

0 = 0,3 (R - Y) + 0,59 (G - Y) + 0,11 ( B - Y)

Tim Van Hool 18

0,59 (G - Y)= 0,3 (R - Y) + 0,11 (B -Y)

G=(G-Y)+Y

6.2 PAL

6.2.1 FASEVERVORMINGActieve elektronische componenten hebben het nadeel vervormingen te geven aan de elektrische signalen. Een van die fouten is differentiële fasevervorming. Deze fout geeft aan het signaal een wisselende fase, afhankelijk van de offsetspanning.

Een chrominantiesignaal, gesuperponeerd op een luminantiesignaal van 10% heeft bijvoorbeeld een fase a. Als die luminantie verhoogt tot 70% zonder dat de chrominantie veranderde, kan het zijn dat de fase α−5 ° is geworden.

Fig. Differentiële fasevervorming.

Het is nu net die fase die de kleurinhoud zal geven. Door de verandering van de kleur (fase) ten gevolge van de veranderende helderheid (gemiddelde spanning) ontstaat er dus een fout in de weergave.

6.2.2 WERKING PALIn PAL (phase alternating line system) is er een oplossing gevonden voor dit probleem. Deze oplossing is gebaseerd op de beperkte resolutie die nodig is voor het interpreteren van de kleurensignalen en de relatieve ongevoeligheid van het oog voor verzadigingsfouten. De aangeboden verticale resolutie voor de kleuren is gelijk aan die voor de luminantie. Die hebben we echter niet nodig. Ons oog biedt voor kleuren immers die gezichtsscherpte niet. We kunnen dus stellen dat voor onze ogen een verminderde verticale kleurenresolutie ook voldoende is.

Voor de werking van PAL wordt verondersteld dat de kleurinhoud van de huidige en de vorige lijn bijna gelijk is. Bij het moduleren zal men om de lijn de modulatie volgens de V-as van teken veranderen. Bij het demoduleren zal men telkens die tegengestelde lijn terug op de juiste fase zetten. Gezien de fout die optreedt onafhankelijk is van de modulatie volgens + of - V zal er steeds bij de twee varianten eenzelfde fout optreden. Door het van teken veranderen in de decoder zijn deze fouten nu wel tegengesteld. Er ontstaan zo twee verschillende kleuren op het scherm die op het scherm op twee punten onder elkaar liggen.

Tim Van Hool 19

Fig. Werking PAL.

Omdat ons oog een te beperkte resolutie heeft voor kleuren zal het niet de twee afzonderlijke kleuren zien, maar de mengkleur. Die kleur is de originele kleur wegens de uitmiddeling van de tegengestelde fouten. Deze methode noemt PALs (simple). Ze is efficiënt voor kleine fasefouten (tot 100). Voor grotere fouten is het beter PALd (delay) te gebruiken. Er wordt gebruik gemaakt van een elektronische vertraging van 1 lijn. Het binnenkomende chromasignaal wordt bij het vertraagde chromasignaal geteld. Hierdoor bekomen we een chromasignaal dat de juiste fase heeft, maar met een verminderde amplitude. Een eventuele fasefout wordt alzo omgezet in een kleine amplitudefout. Omdat onze waarneming minder gevoelig is voor amplitudefouten (kleurigheid) dan voor fasefouten (tint) levert deze bewerking een verbeterd beeld.

Om de gemoduleerde chromadraaggolf van de U-component terug te vinden wordt de informatie van het bovenliggende punt geteld bij die van het huidige punt.

Fig. Terugwinnen U-vector.

Om de V-component terug te vinden moet men eerst de vorige lijn 1800 in fase verdraaien. Dit komt overeen met het omkeren van het teken van het signaal. Daarna telt men dit geïnverteerde signaal op bij de huidige lijn. Als resultaat verkrijgt men 2*V, maar wisselend van teken.

Tim Van Hool 20

Fig. Terugwinnen V-vector.

6.2.3 DE PAL-HULPDRAAGGOLF

6.2.3.1 Het PAL-salvoZoals in NTSC is er ook hier een salvo. De taak is niet enkel het doorgeven van de hulpdraaggolffrequentie en de referentiefase, maar ze dient nu ook om aan te geven welke lijn met +V en welke lijn met -V gemoduleerd is. De gemiddelde fase van het salvo blijft 180∞, maar de momentele fase is 180∞+45∞ of 180∞-45∞. Door hiervan gebruik te maken in de decoder kan vastgesteld worden of de lijn volgens +V of -V is doorgestuurd.Voor het aanmaken van het salvo in de coder wordt het salvo als een zekere kleur voorgesteld. Die zal aangemaakt worden in de matrix die van de componenten (R-Y) en (B-Y) maakt. Dit gebeurt op basis van het salvosleutelimpuls-signaal: K. Gezien de hieruit bekomen V-component in de verdere keten als een kleurensignaal wordt behandeld, zal deze ook de eventuele faseomkering ondergaan.

Fig. Salvo bij PAL.

In de decoder wordt het salvo afgezonderd uit het videosignaal, en geregenereerd. De oscillator zal een signaal aanmaken met dezelfde frequentie als het salvo, maar met de gemiddelde fase ervan: 1800 Door de fase van het salvo te vergelijken met die van het geregenereerde signaal kan men bepalen of die lijn doorgestuurd is met de positieve of negatieve V-component.

7 BEDRIJFSBEZOEK ATVHoe een reportage gemaakt wordt bij TV.

De reporter komt aan met zijn cameraploeg bij atv, direct worden de beelden ingelezen. Deze zijn gemaakt ofwel met een XD camera of met een DV camera. De XD camera heeft een hogere resolutie

Tim Van Hool 21

en neemt op, op een blu-ray schijf hier kan men in sd 85min met filmen. De DV camera neemt op met tapes en op deze tapes past ongeveer 60min SD materiaal.

Als alles op de server is ingelezen begint de journalist zijn timecodes op te schrijven. Met deze timecodes gaat hij naar een monteur en bespreken ze samen welke beelden ze gaan gebruiken. De monteur kan van zijn montage cel rechtstreeks aan de beelden via de server. Hiervoor wordt avid software gebruikt.

Deze beelden worden via elektrische kabelverbindingen naar de server verzonden waar ze dan verwerkt worden en worden opgeslagen worden met een dubbele back-up.

Tijdens een live voorstelling haalt de regisseur de beelden van de server en zet ze in een sequence. Nu kan hij ze mixen met de live beelden. Deze live beelden worden in een hd formaat opgenomen en naar de regiekamer gestuurd via een sdi signaal. Als alle beelden verstuurd zijn en samenkomen in het avid controlepaneel worden ze via sdi naar de server gestuurd waar ze in encoder worden omgezet in een digitaal signaal. Dit signaal wordt geproduceerd voor zowel telenet-tv als belgacom-tv ze hebben dus beide hun eigen encoder. De digitale signalen worden van de encoder rechtstreeks doorgestuurd via een optische kabel naar de distributiecentra van Telenet en Belgacom aan een snelheid van 25Gbps.

Telenet zorgt in hun distributiecenter weer voor de omzetting naar een analoog signaal voor analoge kijkers waar ze dan verder worden doorgestuurd. Voor de digitale kijkers worden ze dan rechtstreeks verdeeld en doorgestuurd over coax-kabels aan een snelheid van 5Mbs.

8 NAWOORDIk denk dat ik een goede keuze heb gemaakt voor het onderwerp. Alle vragen die ik in het begin van dit schooljaar nog had zijn nu grotendeels beantwoord. Deze GIP heeft mij heel veel bijgeleerd en dit zal nog zeer nuttig zijn in mijn verdere studies Beeld Geluid Montage.

9 BIBLIOGRAFIEFRANKLIN C. (sd). How Cable Television Works.(on line).Beschikbaar: http://electronics.howstuffworks.com/cable-tv.htm (geraadpleegd op september 8, 2011

MARPLES G.. How Satellite TV Works. (A. Martell, Producent) (online). Beschikbaar: http://www.howitworks.net/how-satellite-tv-works.htm 5Opgeroepen op september 8, 2011)

EUROPEAN BROADCASTING UNION Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services. ETSI, Parijs, 1998

BLOOTHOOFT, G. inleiding in de fonetiek. Universiteit Utrecht, Utrecht, 2004

Tim Van Hool 22

Tim Van Hool 23