Телевидение с медленной разверткой ( SSTV ) — метод передачи изображения, используемый в основном радиолюбителями для передачи и приема статических изображений по радио в монохромном или цветном виде.
Буквальный термин для SSTV — узкополосное телевидение . Аналоговое вещательное телевидение требует каналов шириной не менее 6 МГц, поскольку оно передает 25 или 30 кадров изображения в секунду (см. стандарты аналогового вещания ITU ), но SSTV обычно занимает только максимум 3 кГц полосы пропускания . Это гораздо более медленный метод передачи неподвижных изображений, обычно требующий от восьми секунд до пары минут, в зависимости от используемого режима, для передачи одного кадра изображения.
Поскольку системы SSTV работают на голосовых частотах , радиолюбители используют их на коротких волнах (также известных как КВ среди радиолюбителей ), УКВ и УВЧ .
Концепция SSTV была введена Копторном Макдональдом [1] в 1957–58 годах. [2] Он разработал первую систему SSTV, используя электростатический монитор и видикон . Было сочтено достаточным использовать 120 строк и около 120 пикселей на строку для передачи черно-белого неподвижного изображения в телефонном канале 3 кГц. Первые живые испытания были проведены на 11-метровом любительском диапазоне, который позже был передан службе CB в США. В 1970-х годах радиолюбители изобрели две формы бумажных распечаток приемников .
SSTV использовался для передачи изображений обратной стороны Луны с Луны-3 . [3]
Первая космическая телевизионная система называлась «Селигер-Трал-Д» и использовалась на борту «Востока» . «Восток» был основан на более раннем проекте видеофона , в котором использовались две камеры с постоянными трубками иконоскопа ЛИ-23 . Его выходной сигнал составлял 10 кадров в секунду при 100 строках на кадр видеосигнала.
Похожая концепция, также называемая SSTV , использовалась на миссии Faith 7 [4], а также в первые годы программы NASA Apollo .
Телевизионные камеры Apollo использовали SSTV для передачи изображений изнутри Apollo 7 , Apollo 8 и Apollo 9 , а также телевидения лунного модуля Apollo 11 с Луны . NASA изъяло все оригинальные ленты и стерло их для использования в последующих миссиях; однако команда по поиску и восстановлению лент Apollo 11, сформированная в 2003 году, отыскала самые качественные фильмы среди преобразованных записей первой трансляции, собрала воедино лучшие части, а затем заключила контракт со специализированной компанией по восстановлению фильмов для улучшения качества испорченной черно-белой пленки и преобразования ее в цифровой формат для архивных записей . [5]
Коммерческие системы начали появляться в Соединенных Штатах в 1970 году, после того как в 1968 году Федеральная комиссия по связи (FCC) легализовала использование SSTV для радиолюбителей продвинутого уровня .
Первоначально SSTV требовало довольно много специализированного оборудования. Обычно это был сканер или камера, модем для создания и приема характерного аудио- воя и электронно-лучевая трубка из излишков радиолокационного набора. Специальная электронно-лучевая трубка имела бы люминофоры «длительного действия» , которые сохраняли бы изображение видимым в течение примерно десяти секунд.
Модем будет генерировать аудиотоны между 1200 и 2300 Гц из сигналов изображения, а сигналы изображения из полученных аудиотонов. Аудио будет подключено к радиоприемнику и передатчику .
Современная система, получившая распространение с начала 1990-х годов, использует персональный компьютер и специальное программное обеспечение вместо большей части пользовательского оборудования. Звуковая карта ПК со специальным программным обеспечением для обработки данных действует как модем . Экран компьютера обеспечивает вывод. Небольшая цифровая камера или цифровые фотографии обеспечивают ввод.
Как и аналогичный режим радиофакса , SSTV представляет собой аналоговый сигнал . SSTV использует частотную модуляцию , при которой каждое различное значение яркости в изображении получает различную звуковую частоту. Другими словами, частота сигнала смещается вверх или вниз, чтобы обозначить более яркие или более темные пиксели соответственно. Цвет достигается путем отправки яркости каждого цветового компонента (обычно красного, зеленого и синего) по отдельности. Этот сигнал может быть подан в передатчик SSB , который частично модулирует несущий сигнал .
Существует несколько различных режимов передачи, но наиболее распространенными являются Martin M1 (популярный в Европе) и Scottie S1 (используется в основном в США). [7] При использовании одного из них передача изображения занимает 114 (M1) или 110 (S1) секунд. Некоторые черно-белые режимы требуют всего 8 секунд для передачи изображения.
Заголовок калибровки отправляется перед изображением. Он состоит из 300-миллисекундного ведущего тона на частоте 1900 Гц, 10-миллисекундного перерыва на частоте 1200 Гц, еще одного 300-миллисекундного ведущего тона на частоте 1900 Гц, за которым следует цифровой код VIS (сигнализация вертикального интервала), идентифицирующий используемый режим передачи. VIS состоит из бит длиной 30 миллисекунд. Код начинается со стартового бита на частоте 1200 Гц, за которым следуют 7 бит данных ( сначала LSB ; 1100 Гц для 1, 1300 Гц для 0). Далее следует бит четности , затем стоповый бит на частоте 1200 Гц. Например, биты, соответствующие десятичным числам 44 или 32, подразумевают, что режим — Martin M1, тогда как число 60 представляет Scottie S1.
Передача состоит из горизонтальных линий , сканируемых слева направо. Цветовые компоненты отправляются отдельно одна линия за другой. Цветовое кодирование и порядок передачи могут различаться в зависимости от режима. Большинство режимов используют цветовую модель RGB ; некоторые режимы являются черно-белыми, при этом отправляется только один канал; другие режимы используют цветовую модель YC, которая состоит из яркости (Y) и цветности (R–Y и B–Y). Частота модуляции изменяется от 1500 до 2300 Гц, что соответствует интенсивности ( яркости ) цветового компонента. Модуляция является аналоговой, поэтому, хотя горизонтальное разрешение часто определяется как 256 или 320 пикселей, их можно дискретизировать с любой частотой. Соотношение сторон изображения обычно составляет 4:3. Строки обычно заканчиваются горизонтальным синхроимпульсом частотой 1200 Гц длительностью 5 миллисекунд (после отправки всех цветовых компонентов строки); в некоторых режимах синхроимпульс находится в середине строки.
Ниже приведена таблица некоторых наиболее распространенных режимов SSTV и их отличий. [7] Эти режимы имеют много общих свойств, таких как синхронизация и/или частоты и соответствие уровня серого/цвета. Их основное отличие заключается в качестве изображения, которое пропорционально времени, затраченному на передачу изображения, и в случае режимов AVT, связанного с синхронными методами передачи данных и помехоустойчивостью, обеспечиваемой использованием чересстрочной развертки.
Семейство режимов под названием AVT ( Amiga Video Transceiver ) изначально было разработано Беном Блиш-Уильямсом (N4EJI, затем AA7AS) для специального модема, подключаемого к компьютеру Amiga, который в конечном итоге был выпущен на рынок корпорацией AEA.
Режимы Scottie и Martin изначально были реализованы как улучшения ROM для блока SSTV корпорации Robot Research. Точные временные характеристики строк для режима Martin M1 приведены в этой ссылке. [8]
Режимы Robot SSTV были разработаны корпорацией Robot Research Corporation для собственных устройств SSTV.
Все четыре набора режимов SSTV теперь доступны в различных ПК-системах SSTV и больше не зависят от исходного оборудования.
AVT — это аббревиатура от «Amiga Video Transceiver», программный и аппаратный модем, изначально разработанный «Black Belt Systems» (США) около 1990 года для домашнего компьютера Amiga , популярного во всем мире до того, как семейство IBM PC обрело достаточное качество звука с помощью специальных звуковых карт . Эти режимы AVT радикально отличаются от других режимов, упомянутых выше, тем, что они синхронны, то есть у них нет строчного горизонтального синхроимпульса, а вместо этого они используют стандартный вертикальный сигнал VIS для идентификации режима, за которым следует последовательность цифровых импульсов, опережающих кадр, которая предварительно выравнивает синхронизацию кадра, отсчитывая сначала в одну сторону, а затем в другую, позволяя последовательности импульсов быть зафиксированной во времени в любой точке из 32, где она может быть успешно разрешена или демодулирована, после чего они отправляют фактические данные изображения в полностью синхронном и, как правило, чересстрочном режиме.
Чересстрочная развертка, отсутствие зависимости от синхронизации и построчная реконструкция дают режимам AVT лучшую устойчивость к помехам, чем любым другим режимам SSTV. Полнокадровые изображения могут быть восстановлены с пониженным разрешением, даже если до 1/2 принятого сигнала было потеряно в сплошном блоке помех или затухания из-за функции чересстрочной развертки. Например, сначала отправляются нечетные строки, затем четные. Если блок нечетных строк потерян, четные строки остаются, и разумная реконструкция нечетных строк может быть создана простой вертикальной интерполяцией, что приводит к полному кадру строк, в котором четные строки не затронуты, присутствуют хорошие нечетные строки, а плохие нечетные строки заменены интерполяцией. Это значительное визуальное улучшение по сравнению с потерей невосстанавливаемого смежного блока строк в режиме нечересстрочной передачи. Чересстрочная развертка является необязательной вариацией режима, однако без нее большая часть устойчивости к помехам теряется, хотя синхронный характер передачи гарантирует, что прерывистая потеря сигнала не приведет к потере всего изображения. Режимы AVT в основном используются в Японии и США. Существует полный набор из них в плане черно-белого, цветного и количества строк сканирования 128 и 256. Цветные полосы и полосы серых оттенков могут быть опционально наложены сверху и/или снизу, но полный кадр доступен для данных изображения, если оператор не выберет иное. Для принимающих систем, где синхронизация не была согласована с синхронизацией входящего изображения, система AVT обеспечивала повторную синхронизацию и выравнивание после приема.
Используя приемник, способный демодулировать однополосную модуляцию , передачи SSTV можно прослушивать на следующих частотах:
В видеоигре Portal 2007 года от Valve 3 марта 2010 года было интернет-обновление программных файлов. Это обновление давало задачу найти скрытые радиоприемники в каждой испытательной камере и поднести их к определенным местам для получения скрытых сигналов. Скрытые сигналы стали частью анализа в стиле ARG фанатами игры, намекающего на продолжение игры — некоторые звуки были строками кода Морзе , которые подразумевали перезапуск компьютерной системы, в то время как другие могли быть декодированы как намеренно низкокачественные изображения SSTV. Когда некоторые из этих декодированных изображений были собраны в правильном порядке, он показал декодируемый MD5-хеш для телефонного номера системы доски объявлений (425)822-5251. Он предоставляет несколько изображений ASCII-арта, относящихся к игре и ее потенциальному продолжению. [10] [11] [12] Позднее было подтверждено продолжение, Portal 2 . Согласно скрытому комментарию узла SSTV изображения из Portal 2 , BBS работает на компьютере на базе Linux и подключена к модему 2400 бит/с с 1987 года. Он подключен на кухне неуказанного разработчика Valve. Они держали запасные модемы на случай, если один выйдет из строя, и один из них вышел из строя. BBS отправляет всего около 20 мегабайт данных.
В вышеупомянутом продолжении, Portal 2 , есть четыре изображения SSTV. Одно транслируется в логове Раттмана. При расшифровке это изображение является очень тонким намеком на концовку игры. Изображение представляет собой Утяжеленный куб-компаньон на Луне. Остальные три изображения декодируются из узла комментариев в другом логове Раттмана. Эти 3 изображения представляют собой слайды с маркированными пунктами о том, как была сделана ARG, и каков был результат, например, сколько времени потребовалось объединенному интернету для решения головоломки (среднее время завершения составило 7 1 ⁄ 2 часов). [13]
В другой видеоигре, Kerbal Space Program , есть небольшой холм в южном полушарии на планете «Дюна», который передает цветное изображение SSTV в формате Robot 24. На нем изображены четыре астронавта, стоящие рядом с тем, что является либо лунным модулем из миссий Apollo, либо незаконченной пирамидой. Над ними находится логотип игры и три круга. [14] Он издает звук, если объект находится рядом с холмом. [ необходима цитата ]
Итальянский автор песен Капарезза вставил изображение в заглавный трек своего альбома Prisoner 709 .
Релиз Aphex Twin 2 Remixes by AFX содержит трек, отображающий изображение SSTV с текстом о программах, использованных при создании релиза, а также фотографию Ричарда, сидящего на диване .
СИДНЕЙ: После трехлетнего поиска утерянных записей Аполлона-11 и изнурительного шестилетнего проекта по реставрации цифровая ремастеринговая запись исторической лунной прогулки почти готова к трансляции.
{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
World Ham/11mtr SSTV камеры - https://worldsstv.com/
Программное обеспечение модема: