Радиотелевизионные сенсоры
Ответы
Ответы на вопросы
1. Радиотелевизионные сенсоры отличаются от других радиосенсоров тем, что воспринимают намного более значительные объемы более динамичной и сложнее форматированной информации. Поэтому мы и выделяем их в отдельный подкласс интеллектуальных радиосенсоров.
2. К основным функциональным блокам телевизора относятся: антенна или вход телевизионного кабеля, от которых в телеприемник попадает входной высокочастотный сигнал; телеприемник; телевизионный экран, на котором воссоздаются воспринимаемые нами изображения; акустический блок, который обеспечивает звуковое сопровождение изображений; пульт управления, с помощью которого можно выбирать режимы работы телевизора; блок питания и корпус с входными, выходными гнездами и ручками управления, переключения и настройки.
3. Радиотюнер отличается от радиоприемника тем, что в его состав не входят устройства воспроизведения звука. Они приобретаются отдельно, являются самостоятельными устройствами и подключаются к выходу радиотюнера.
4. "ТВ тюнер" отличается от телевизора тем, что в его состав не входят ни устройства для воспроизведения звука, ни телевизионный экран для воспроизведения изображений. Они являются внешними по отношению к ТВ тюнеру и подключаются к его аудио- и видеовыходам.
5. "Компьютерный ТВ тюнер" – это интеллектуальный радиотелевизионный сенсор, который позволяет принимать и воспроизводить телепередачи на экранах компьютеров.
6. Преимуществами цифрового телевидения по сравнению с аналоговым являются более высокая надежность, стойкость против атмосферных помех и шумов, более высокое качество изображений. Эффективные алгоритмы сжатия видеоинформации делают возможной передачу по одному телевизионному каналу нескольких потоков данных. Благодаря этому, появляется, например, возможность "полиэкранного" телевидения, когда на телевизионном экране рядом с основным изображением отображаются дополнительные "окна", в которых может подаваться разнообразная информация: пояснения к текущей передаче, например, статистические или справочные данные при трансляции спортивных соревнований; самое интересное на соседних каналах и т.п. Стало возможным "интерактивное" телевидение, при котором в нескольких "окнах" предлагаются меню. Из этого меню зритель может выбрать любой пункт, и тогда на экране будет транслироваться соответствующий подраздел информации – в отдельном окне или на весь экран.
7. "ТВ ресивер" – это интеллектуальный радиосенсор для приема цифрового телевидения, который выполняет и целый ряд сервисных функций: "экранное меню"; быстрый поиск и переключение каналов; список фаворитных каналов и упрощенный их выбор; вывод на экран телетекста и субтитров; электронный "телевизионный гид"; "родительский замок"; автоматическое обновление через ТВ кабель своего программного обеспечения; автоматическое выключение телевизора в указанный момент времени и т.п.
8. Третье-четвертое поколение мобильных телефонов отнесены к подклассу радиотелевизионных интеллектуальных сенсоров потому, что они принимают большие объемы динамичной и сложно форматированной информации, сопоставимой с той, которая принимается ТВ тюнерами.
9. В английском языке "смартфон" означает "умный телефон". "Смартфон" – это мобильный телефон, дополненный функциями карманного компьютера. Он позволяет работать с документами, делать цифровые фотографии, записывать и воспроизводить видео- и аудиофайлы, хранить довольно большие объемы данных, соединяться с Интернетом, выполнять функции модема и факса. В отличие от обычного мобильного телефона смартфон, как и компьютер, имеет свою операционную систему. В зависимости от записанных в смартфон программ пользователь может значительно расширять и изменять его функции.
10. "Коммуникатор" – это карманный компьютер, дополненный функциями мобильного телефона, в том числе и возможностью выхода в Интернет. Он по своим возможностям близок к смартфону. Но главными в нём являются все же компьютерные функции.
11. "Кабельный модем" предназначен для соединения компьютера с Интернетом через телевизионный кабель. Он обеспечивает компьютеру возможность быстро принимать и пересылать информацию, общаясь со всем миром. Его чувствительным узлом является тюнер.
Ответы к упражнениям
Упражнение 14.1.
Вариант 1. Радиотюнер выполняет следующие функции: приём распространяющихся в окружающем пространстве электромагнитных колебаний, выделение из них сигналов одного нужного радиоканала, их усиление, демодуляция, формирование достаточно мощного стандартного выходного аудиосигнала. Выходы радиотюнера обычно рассчитаны на присоединение самых мощных промышленно выпускаемых звуковых колонок. Но, как правило, имеются выходы также и на наушники, в т.ч. и на стереонаушники, и на обычный громкоговоритель. Радиотюнер обычно выполняет и ряд сервисных функций. Он может, например, запомнить названия и частоты многих избранных пользователем радиостанций, автоматически настраиваться на каждую из них, показывать их название и частоту на своем индикаторе. По заданию пользователя он может записывать радиопередачи указанной им длительности. Может выполнять ряд функций органайзера. Некоторые радиотюнеры выполняют еще и функцию "радиотекст".
Вариант 2. ТВ тюнер для аналогового телевидения выполняет следующие функции: приём распространяющихся в окружающем пространстве или через телевизионный кабель высокочастотных электромагнитных колебаний, выделение из них сигналов одного нужного телевизионного канала, точное "слежение" за частотой именно этого канала, усиление и демодуляция этих сигналов, формирование достаточно мощных стандартных выходных видео- и аудиосигналов. ТВ тюнеры обычно поддерживают все форматы аналоговых телепередач – PAL, SECAM и NTSC – и являются "всеволновыми", т.е. принимают сигналы в довольно широком диапазоне частот от 45 МГц до 800 МГц. Выходы аналогового ТВ тюнера обычно рассчитаны на присоединение самых больших промышленно выпускаемых ТВ экранов и самых мощных звуковых колонок. Как правило, имеются выходы также и на более простые ТВ экраны, на наушники, в т.ч. и на стереонаушники, на обычный громкоговоритель. Некоторые ТВ тюнеры обеспечивают также и прием радиопередач FM и АМ диапазонов.
Аналоговые ТВ тюнеры, в состав которых входят микропроцессор и устройство памяти, способны выполнять и много дополнительных сервисных функций: запомнить и по заданию пользователя автоматически находить любой из десятков отобранных им телевизионных и радиоканалов; поддерживать функции "телетекст" и "радиотекст"; блокировать просмотр определенных передач или каналов детьми или другими лицами, не знающими пароля; автоматически включать и выключать теле- или радиотрансляцию в заданное пользователем время и прочие.
Вариант 3. Мобильный аналоговый ТВ тюнер выполняет все общие функции, перечисленные в предыдущем варианте. Но его выходы рассчитаны на присоединение небольшого ТВ экрана, наушников и небольшого динамика. Такой ТВ тюнер потребляет малую мощность и специализирован на работу в дороге и в полевых условиях. В нем обычно имеется возможность записи до 3 часов видео во встроенную флэш-память по заранее заданному пользователем расписанию. Имеется функция самовыключения.
Вариант 4. "Внутренний" компьютерный ТВ тюнер выполняет все общие функции ТВ тюнеров. Выполненный на одной электронной плате, он не нуждается в отдельном корпусе, так как рассчитан на установку в системный блок компьютера. Он становится одним из его внутренних устройств, работает под присмотром его операционной системы и соответствующей программы-драйвера. Выход такого тюнера рассчитан на подключение к видеомонитору компьютера. Обычно внутренний компьютерный ТВ тюнер обеспечивает также запоминание и воспроизведение видеозаписей, позволяет индивидуально подобрать оптимальные параметры изображения для каждого канала. Предоставляет возможность качественного приема FM радиостанций, в том числе и стереозвуковых радиопередач, позволяет делать цифровые видеозаписи и звукозаписи. Тюнер и его программное обеспечение поддерживают и такие функции, как изменение масштаба телевизионного изображения, воспроизведение его в отдельном окне, "телетекст", режим "тime shift", автоматическое самовыключение в заданный момент времени и т.п.
Вариант 5. "Автономный" компьютерный ТВ тюнер выполняет все общие функции ТВ тюнеров. Выход его рассчитан на соединение непосредственно с монитором компьютера. Обычно он позволяет смотреть аналоговое телевидение в форматах PAL, SECAM и NTSC без включения компьютера, используя лишь его монитор. Для прослушивания звукового сопровождения, в том числе и стерео, к его аудиовыходам можно присоединить звуковые колонки или наушники. Входной сигнал он может брать не только от антенны или от телевизионного кабеля, но и от видеомагнитофона, видеокамеры, игровой приставки. Управлять тюнером обычно можно и на расстоянии – с помощью дистанционного пульта.
Вариант 6. "Внешний" компьютерный ТВ тюнер, соединяемый с компьютером через канал информационного обмена, выполняет все общие функции ТВ тюнеров. Выход его рассчитан на прямое соединение с компьютером. Наиболее распространены сейчас тюнеры, использующие быстродействующий порт USB 2.0. Через такой порт их легко соединить как с обычным компьютером, так и с ноутбуком. Для инсталляции тюнера в компьютер записывают сопровождающее программное обеспечение (драйверы и программы DVD Encoder и DVD Plus 2.0 или подобные). В дополнение ко всем перечисленным в предыдущих вариантах функциям, он может обеспечить выделение и запоминание отдельных видеокадров и видеосюжетов, просмотр записей из видеомагнитофона, видеокамеры. Он позволяет реализовать функцию "Time Shift", т.е. включить запись интересной телепередачи и потом продолжить просмотр этой передачи с того же самого кадра или даже из предыдущих кадров с задержкой до 90 мин. Телепередачи можно записывать в разных форматах. С помощью специальной программы, например, DVD Plus 2.0 записанное видео можно редактировать и переводить в другие форматы, необходимые, например, для пересылки через Интернет. Можно вырезать и удалить рекламу, малоинтересные эпизоды, ввести или отредактировать субтитры, наложить свыше сотни разных эффектов.
Упражнение 14.2.
Вариант 1. "Цифровой декодер" ("homecast") принимает высокочастотные радиосигналы кабельного цифрового телевидения, выделяет из них сигналы именно нужного телевизионного канала (или радиоканала), усиливает их, выполняет фильтрацию, демодуляцию, декодирование и формирует видеосигналы, "понятные" аналоговому телевизору. Поэтому выход его рассчитан на подключение к такому телевизору. Наряду с этим "цифровой декодер" может выполнять и целый ряд сервисных функций: формировать многоязычное экранное меню и выполнять выбранные из него пожелания пользователя; обеспечивать быстрый поиск и переключение каналов; создавать список выбранных пользователем каналов; поддерживать вывод на экран телетекста и субтитров. Декодер может работать и как электронный "телевизионный гид", как "родительский замок" (блокировать отдельные программы или передачи от нежелательного просмотра детьми). Может сам автоматически обновлять через кабель своё программное обеспечение, автоматически выключать телевизор в указанный момент времени и т.д.
Вариант 2. Комбинированный ТВ ресивер выполняет все функции цифрового декодера, описанные в варианте 1. Имея в своем составе 2 независимых ТВ тюнера, он обеспечивает возможность просмотра одного телевизионного канала с одновременной записью другого или одновременный просмотр двух разных каналов в режиме "кадр в кадре". Комбинированный ресивер может принимать аналоговые и цифровые, кабельные и эфирные, наземные и спутниковые телевизионные каналы. Он имеет порт USB2 и может передавать через него телевизионные программы на компьютер. Через специальный выход SCART он может выдавать так называемый "компонентный сигнал" и транслировать телепередачи на плазменные панели больших размеров. Матричный индикатор на передней панели позволяет выводить названия каналов и другую информацию в буквенном виде. По желанию пользователя в ресивере может быть установлен жесткий диск памяти на 40-250 Гб, что даст возможность записывать на него выбранные фильмы и другие телепрограммы. Потом их можно редактировать, в том числе, например, ставить отметки в начале наиболее интересных фрагментов и перемещаться именно на эти отметки при просмотре. Становится доступным ускоренное или, наоборот, замедленное воспроизведение видеосюжетов, рассматривание и запоминание стоп-кадров и т.п. Ряд комбинированных ТВ ресиверов способны поддерживать прием телевидения повышенной четкости с разрешающей способностью 1280x720 и 1920x1080 пикселей.
Вариант 3. Ресивер для цифрового телевидения выполняет все функции, описанные в предыдущих вариантах. Дополнительно, реализуя многие возможности цифрового телевидения, он обеспечивает возможность создания на телевизионном экране рядом с основным изображением дополнительных "окон", в которых может подаваться разнообразная информация. Это могут быть пояснения к текущей передаче, например, статистические или справочные данные при трансляции спортивных соревнований; самое интересное на соседних каналах; информация о погоде; рекламные объявления и т.п. Обеспечивается прием "интерактивного" телевидения, когда в нескольких "окнах" предлагается меню разных выборов возможных дальнейших действий. Из этого меню зритель может выбрать любой пункт, и тогда на экране будет транслироваться соответствующий подраздел информации – в отдельном окне или на весь экран. Для этого в радиотелевизионной передаче "смешивается" одновременная трансляция многих сюжетов, из которых ТВ ресивер выделяет лишь выбранные Вами. В любой момент можно вернуться к главному меню и по своему желанию активизировать другую опцию.
Вариант 4. "Мультимедийный персональный компьютер", имея в своём составе тюнеры и модемы, выполняет все функции, описанные в предыдущих вариантах. Он позволяет принимать, записывать и потом воспроизводить радио- и радиотелевизионные трансляции из всех доступных источников, а также входить в Интернет, на ряд информационных web-страниц, не только принимать любую аудио- и видеоинформацию, но и отправлять свою. Возможности такого компьютера в приеме-передаче информации ограничиваются только имеющимися подключениями и программным обеспечением.
Упражнение 14.3.
Вариант 1. Мобильный телефон 3-го поколения в дополнение ко всем функциям, которые выполняли мобильные телефоны усовершенствованного 2-го поколения, поддерживает уже пересылку больших информационных файлов (EMS-, MMS-сообщения), электронную почту, музыку, беспроводный Интернет. Многие из них позволяют пересылать и видеосообщения в форматах MPEG4 и H263. Часто они имеют встроенный цифровой фотоаппарат или цифровую видеокамеру, интегрированный МР3 плейер, объёмистую внутреннюю память и интерфейс USB. Во многих имеется также возможность принимать FM-радиопередачи, прослушивать полифонические мелодии, скачивать из Интернета электронные игры, выполнять функции диктофона и много других полезных функций.
Вариант 2. В английском языке "смартфон" означает "умный телефон". "Смартфон" – это мобильный телефон, дополненный функциями карманного компьютера. Смартфон умеет работать с документами, делать цифровые фотографии, записывать и воспроизводить видео- и аудиофайлы, хранить довольно большие объемы данных, соединяться с Интернетом, выполнять функции модема и факса, органайзера. В отличие от обычного мобильного телефона смартфон, как и компьютер, имеет свою операционную систему. В зависимости от записанных в смартфон программ пользователь может значительно расширять и изменять его функции. Экран смартфона обычно является сенсорным и потому реагирует на прикосновение и движение пальца. При движениях пальца сверху вниз будто бы вращается виртуальное колёсико, что позволяет быстро находить нужную запись. Для набора текста на экран вызывают изображение клавиш с буквами выбранного языка – "виртуальная клавиатура". Требуемый телефонный номер можно выбрать одним нажатием на соответствующую запись в списке. Так же быстро запускаются прослушивание полученного голосового сообщения или просмотр электронной почты. В любой момент одним нажатием кнопки можно возвратиться в главное меню. В состав смартфона часто входят контроллеры Bluetooth 2.0 и Wi-Fi, что позволяет пользоваться всеми связанными с ними услугами. Есть бесконтактный сенсор приближения, благодаря которому, когда смартфон поднимают к уху, сенсорный экран автоматически блокируется; датчик ускорения, благодаря которому при повороте смартфона вокруг горизонтальной оси автоматически изменяется ориентация изображения на экране. Смартфон позволяет слушать музыку, смотреть видео, набирать и редактировать тексты, отправлять электронную почту, выполнять расчеты, строить графики функций, составлять таблицы и диаграммы. Он может делать и многое другое – в зависимости от его программного наполнения.
Вариант 3. "Кабельный модем" обеспечивает нашим компьютерам возможность быстро принимать через телевизионный кабель информацию из Интернета и пересылать ее, общаясь со всем миром. Для этого из всего набора электромагнитных колебаний, распространяющихся по телевизионному кабелю, модем выделяет сигнал только нужной частотной полосы, усиливает, демодулирует его, корректирует случайные сбои. Специализированный микропроцессор модема выполняет все требуемые согласно протоколу работы сети логические операции, расшифровывает принятые пакеты информации и превращает их в формат, понятный компьютеру. Информация от компьютера, которую надо передать в сеть, перекодируется в модеме в стандартные модулированные высокочастотные электромагнитные колебания и выдается в кабель. Скорость приема данных через кабельный модем может достигать 100 Мб/с.
Вариант 4. Функциональную схему кабельного модема можно представить следующим образом.
Здесь 1 – телевизионный кабель; 2 – разветвитель ВЧ сигнала; 3 – ветвь кабеля, идущая к телевизору или к ТВ тюнеру; 4 – тюнер модема; 5 – демодулятор; 6 – специализированный микропроцессор; 7 – интерфейс; 8 – модулятор; 9 – соединительный кабель. При приеме информации ВЧ сигнал из телевизионного кабеля попадает в тюнер модема 4, который выделяет из него только сигналы нужной частоты. Эти сигналы усиливаются, фильтруются и передаются на демодулятор 5, который выделяет из них импульсные последовательности. Последние поступают в микропроцессор 6, где согласно протоколу работы сети выполняются операции контроля доступа к каналу передачи (Media Access Conrol – MAC) и расшифровываются предназначенные данному компьютеру пакеты информации. Через интерфейс 7 полученная информация передается кабелем 9 в компьютер. Информация от компьютера, которую надо передать в сеть (запросы, сообщения, электронная почта и т.п.), через интерфейс 7 попадает в микропроцессор 6, перекодируется в стандартные пакеты и передается в модулятор 8. Последний генерирует высокочастотные электромагнитные колебания нужной частоты, модулирует их соответственно представленной ему информации, усиливает до нужной мощности и выдает в кабель 1, через который они попадают в модем и компьютер провайдера. Частотные полосы для приема входной информации и выдачи выходной определяются в зависимости от свободных на данный момент в телевизионном кабеле частот в начале каждого сеанса связи в процессе общения модема провайдера и микропроцессора 6 в модеме пользователя. После их определения микропроцессор 6 задает соответствующие частоты тюнеру 4 и модулятору 8.