Номер 1, страница 72 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

1. Как осуществляются передача и прием изображений (видеосигналов)? Какие преобразователи для этого используются?

1. Как осуществляются передача и прием изображений (видеосигналов)? Какие преобразователи для этого используются?

Передача и прием изображений (видеосигналов) — это многоэтапный процесс преобразования света в электрический сигнал, его обработки, передачи на расстояние и обратного преобразования в видимое изображение. Рассмотрим этот процесс по шагам.

Процесс передачи:

1. Захват изображения. Оптическая система (объектив) видеокамеры фокусирует свет от снимаемой сцены на светочувствительный элемент — матрицу (например, ПЗС или КМОП). Матрица состоит из миллионов пикселей, каждый из которых преобразует интенсивность попавшего на него света в электрический заряд. Для получения цветного изображения используются светофильтры (чаще всего фильтр Байера), разделяющие свет на три основных цвета: красный (R), зелёный (G) и синий (B).

2. Формирование видеосигнала. Электрические заряды с пикселей последовательно считываются (этот процесс называется развёрткой) и формируют первичный видеосигнал. В современных цифровых камерах этот аналоговый сигнал сразу же преобразуется в цифровой формат с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В результате получается поток цифровых данных, описывающих цвет и яркость каждого пикселя в каждом кадре.

3. Сжатие (кодирование). Необработанный цифровой видеопоток имеет колоссальный объём, что делает его передачу и хранение непрактичным. Поэтому перед передачей видеосигнал сжимается с помощью специальных алгоритмов — видеокодеков (например, H.264/AVC, H.265/HEVC, AV1). Кодеки удаляют избыточную информацию как внутри одного кадра (пространственное сжатие), так и между соседними кадрами (временное сжатие).

4. Модуляция и передача. Сжатый цифровой поток данных "накладывается" на высокочастотную несущую волну. Этот процесс называется модуляцией. Модулированный сигнал затем передается в среду передачи: через передающую антенну в эфир (эфирное телевидение), на спутник (спутниковое ТВ), по оптоволоконному или коаксиальному кабелю (кабельное ТВ) или через интернет.

Процесс приема:

1. Прием и демодуляция. Приемная антенна или кабель улавливают сигнал. Тюнер в приемном устройстве (телевизоре, ресивере) настраивается на частоту нужного канала, а демодулятор выполняет обратный модуляції процесс — извлекает из несущей волны исходный сжатый цифровой поток данных.

2. Декодирование. Полученный цифровой поток поступает на декодер. Декодер (программный или аппаратный) распаковывает видеоданные, восстанавливая исходную последовательность кадров.

3. Отображение. Восстановленный цифровой видеосигнал подается на устройство отображения (экран). В современных цифровых дисплеях (ЖК, OLED) специальный контроллер управляет каждой ячейкой (пикселем) экрана, заставляя их светиться с нужной яркостью и цветом. Для старых аналоговых телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) требовалось обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Используемые преобразователи:

Для осуществления этого процесса используются следующие основные типы преобразователей:

• Оптико-электронный преобразователь: Это светочувствительная матрица (ПЗС или КМОП) в камере, которая преобразует оптическое изображение (свет) в электрический сигнал.
• Аналого-цифровой преобразователь (АЦП): Находится в передающем устройстве (камере). Он преобразует аналоговый электрический сигнал с матрицы в цифровой поток данных.
• Модулятор/Демодулятор: Модулятор в передатчике преобразует цифровой поток в сигнал, пригодный для передачи по каналу связи. Демодулятор в приемнике выполняет обратную операцию.
• Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП): Используется в приемных устройствах для преобразования цифрового видеосигнала обратно в аналоговый. Это было необходимо для старых аналоговых дисплеев (ЭЛТ). В современных цифровых интерфейсах (HDMI, DisplayPort) и дисплеях этот преобразователь либо отсутствует, либо его функция интегрирована в конечные чипы управления дисплеем.

Ответ: Передача и прием видеосигналов — это процесс, включающий захват изображения светочувствительной матрицей, преобразование его в цифровой сигнал (АЦП), сжатие кодеком, модуляцию для передачи по каналу связи, а на приемной стороне — демодуляцию, декодирование и отображение на экране. Ключевыми преобразователями в этом процессе являются: оптико-электронный (матрица камеры), аналого-цифровой (АЦП), модулятор/демодулятор и, в некоторых случаях, цифро-аналоговый (ЦАП).