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慢扫描电视

王朝百科·作者佚名  2010-04-17
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慢扫描电视(Slow Scan Television,SSTV)是美国业余无线电爱好者于1958年提出来的,最初只能用来传输黑白图像,现在则主要传输彩色图像。慢扫描电视技术可以通过普通的3KHz话音通道传输画面,所以业余无线电爱好者的这项技术也被运用在其它领域中,称为“静止画面传输”。

像素(Pixel)

一幅画面包含着大量的信息,不可能同时从无线电信道中发送出去,必须把它分割成许多微小的、具有均匀亮度和色彩的单位,按不同的时间顺序加以传送。每一个这样的最小单位叫做一个像素。

画面分割得越细腻,包含的像素越多,画面的质量就越高。单位时间内传送的像素越多,要求信道的通频带越宽。

SSTV画面的宽高比为4:3,画面有效部分多由每行320像素、每帧240行构成。

扫描(Scan)、行(Line)、帧(Frame)

在电视、传真等技术中,自画面左端到右端的一条水平线上的像素称为一行。传送像素的顺序通常采用从画面左上角开始,自左到右、自上到下地,一行一行、逐个像素地传送,称为扫描。这样扫描一次得到的画面称为一帧。

每秒钟扫描的行数称为行频,单位为“行/秒”。每秒钟扫描的帧数称为帧频,单位为“帧/秒”。由于慢扫描电视一帧画面经常需要很多秒钟才能传输完,所以经常用多少秒钟来描述画面的传输速度,而不常像ATV和一般电视广播那样用帧频来表达。

回扫(Fly back)

一行扫描到最右端后一般需要等待一段恢复时间才开始从下一行最左端开始下一个行扫描周期,这个恢复时间通常称为行回扫时间。

一帧扫描到最下端后一般需要等待一段恢复时间才开始从下一帧最上端开始下一个帧扫描周期,这个恢复时间通常称为帧回扫时间。

行同步和帧同步(Horizontal Synchronization & Vertical Synchronization)

扫描传输过程中,接收方还原画面各像素的速度不但要和发射方的速度完全一致,而且每一行、每一帧的起始时刻也要完全一致,这种强迫它们一致的过程分别叫做行同步和帧同步。

为了实现同步,发送图象信号时需要在每一行即将开始之前或每一帧即将开始之前穿插发送特殊幅度的脉冲信号,分别称为行同步脉冲和帧同步脉冲。

如果接收方的行频略高于发送方,收到的画面会上端会向左、下端向右地倾斜,变成平行四边形。如果接收方的行频高于发送方太多,倾斜得太厉害,行回扫时间和被严重压缩的图形会交替形成上端向左、下端向右的粗条纹。如果接收方的行频偏低,则发生相反的倾斜。

如果接收方的帧频高于发送方,收到的画面会发生向上移动的现象。帧频高得越多,移动翻滚的速度越快。如果接收方帧频偏低,则接收到的图象向下移动翻滚。

如果收发双方行频、帧频完全一致,但是扫描的初始时刻不同,接收到的画面稳定,但是在屏幕上的位置不对。

黑白SSTV的调制

黑白SSTV通常采用1900Hz的音频作为副载频,用扫描得到的图象信号对其进行调频(SCFM),1200Hz代表同步脉冲,1500Hz代表黑电平,2300Hz代表白电平。然后将此音频信号送到单边带发信机发射出去。

黑白SSTV常用标准

常见的黑白SSTV标准有三种:8.5秒(128行)、17秒(256行)和34秒(256行)。清晰度越高,需要的时间越长。

彩色SSTV的调制

彩色SSTV的调制方式与黑白SSTV相似,对1900Hz的音频副载频进行调频,1200Hz代表同步脉冲电平,1500Hz代表黑电平,2300Hz代表亮度最大的电平,但是每一行像素的已调载频信号分成三组,互相之间用很窄的1200Hz分隔信号隔开,它们分别代表不同彩色或亮度,例如在RGB顺序传送方式中分别代表红、绿、兰三个色度。最后将此音频副载频信号送到单边带发信机发射出去。

多数画面的有效部分由每行320像素、每帧240行构成。

彩色SSTV常用方式

彩色SSTV有若干种常用的方式。它们的信号传送方法有些差别,以达到不同的效果。常见方式举例如下。

Robot 36、Robot 72:它们和电视广播一样传送辉度(Y)和色差信号(R-Y,B-Y),每帧传输时间分别为36秒和72秒。速度较快,常用于竞赛。

Scottie S1、Scottie S2:采用RGB顺序传送,每帧传送时间分别为110秒、71秒。

AVT:采用RGB顺序传送,每帧传送时间为90秒、128秒……

Martin M1、Martin M2:采用RGB顺序传送,每帧传送时间分别为114秒、58秒。

采用RGB顺序传送方式的图象质量比采用辉度-色差的好,图象分辨率越好,传送时间越长。

SSTV通信所需的设备

除了业余无线电收发信机外,早期黑白SSTV通信的发送端需要配用飞点扫描管、包括副载频调制器和同步发生器的专用控制器,接收端需要配用包括副载频解调器和同步分离电路的专用控制器,以及长余晖显像管。

后来出现了在接收控制器内加入存储器、配用普通显像管的接收系统。

近年来,由于个人计算机(PC)性能的大大提高,尤其是带有数字信号处理能力的声卡的出现,使得SSTV的信号收发处理工作都可以由PC机内部的硬件在适当的SSTV通信软件的控制下完成,所以现在所需的收发信机以外的设备的器材只是一台个人计算机机和一套连接收发信机和个人计算机的接口电路。

SSTV通信对个人计算机的要求

CPU速度133MHz以上,RAM容量32MB以上,带有创新(Creative)SB16兼容声卡,带有一个空闲的RS232串行通信接口,配用Windows95/98操作系统。

配用的常见SSTV软件有W95SSTV,Win PixPro,ChromaPix,WinSkan等。

适用于W95SSTV的SSTV安全接口

鉴于电磁兼容性(EMC)的要求,现代计算机等电子设备的电源电路都装有一种防止延着电源线向外辐射干扰电波的滤波器,并要求设备外壳良好接地。但是,万一当设备外壳接地不良时,例如有些老式二线式电源接线板,或者使用墙上的双孔电源插座时,设备外壳就会带电。如果两台设备的接地情况不同,那么在用电缆连接两台设备时有可能烧毁接口电路。为了保证计算机接口的安全,推荐使用如下的SSTV接口电路来连接业余无线电收发信机和计算机。

适用于W95SSTV的简易接口

如果小心谨慎使用,下面的简易接口同样可以工作。但是为了计算机接口的安全,插拔收发信机和计算机之间的接口连线时应该遵守下列注意事项:

1,首先用一根导线将收发信机的地线(外壳)与计算机的保护地(外壳的金属部分)可靠地连接起来;

2,或者:首先彻底拔掉计算机以及连在计算机上的所有设备的电源插头,并且彻底拔掉收发信机以及连在收发信机上的所有设备的电源插头。注意:光关掉收发信机和计算机的电源开关而不彻底拔电源插头(或彻底拉掉总电源开关),是不能切断机内电源滤波器的,因而也是不能保证设备接口安全的。

SSTV常用频率

3.528MHz、7.033MHz、14.230MHz±6KHz、18.160MHz、21.340MHz±6KHz、24.980MHz、28.680MHz、50.300MHz。

操作注意事项

接收端与发送端的收发信机和计算机软件均应正确设置和调谐,否则可能收不到正确的画面,例如设置错边带可能会收不到图象,调谐太不准确可能会是画面同步错误而发生错位、扭曲,调谐出的音频信号频率偏低可能会使画面变暗,调谐出的音频信号频率偏高可能会使画面偏白。

 
 
 
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