بررسی سیگنال ویدئو کامپوزیت(CVBS)

     امروزه با رشد روزافزون تکنولوژی شاهد سهولت انتقال اطلاعات و بهبود کیفیت دستگاه‌های ارتباطی هستیم. انتقال تصاویر ویدئویی و نمایش آن توسط نمایشگرهایی چون تلویزیون، کامپیوتر و دستگاه‌های هوشمند از جمله حوزه‌هایی هست که در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. در این مقاله به‌توضیح ویدئو مرکب (Video Composite) پرداخته می‌شود.

ویدئو مرکب (Video Composite)

     در زمان ظهور نمایشگرهای رنگی یکی از محدودیت‌های موجود بر این نمایشگرها مطابقت با نمایشگرهای سیاه و سفید گذشته بود. به‌این منظور، پهنای باند سیگنال ویدئویی رنگی می‌بایست در پهنای باند اختصاص داده شده به‌سیگنال تک رنگ جای گیرد. همچنین تمام سیگنال‌های رنگی به‌گونه‌ای در یک سیگنال مرکب جای داده شود که گیرنده بتواند مولفه‌ی روشنایی را استخراج کند. در ویدئو مرکب قسمت رنگ به‌این صورت اضافه می‌گردد که مولفه‌های سبز، قرمز و آبی، یک سیگنال روشنایی (Y) و دو سیگنال رنگ (Q,I) تولید می‌کنند. براساس رابطه‌ی بین مولفه‌های RGB و YIQ مقدار Y که مولفه روشنایی می‌باشد، قابل محاسبه است. مولفه‌ی رنگ I متناظر با محدوده رنگ زرد-فیروزه‌ای و مولفه رنگ Q متناظر با محدوده رنگ سبز-ارغوانی می‌باشد. چون چشم انسان حساسیت کم‌تری نسبت به‌محدوده رنگ سبز-ارغوانی دارد، مولفه‌ی Q می‌تواند در پهنای باند کم‌تری نسبت به مولفه رنگ I ارسال گردد. برای تولید یک سیگنال ویدیویی کامپوزیت، سیگنال‌های روشنایی، رنگ، صدا و سیگنال همزمانی جاروب افقی و عمودی مالتی پلکس می‌شوند. دستگاه‌های ویدیویی که از ویدیو کامپوزیت پشتیبانی می‌کنند، دارای یک ورودی ویدئوی کامپوزیت، معمولا به‌صورت یک جک RCA زرد می‌باشند. همانگونه که می‌دانیم تصاویر ویدئویی متحرک پیوسته زمان، در حقیقت فریم‌های تصویر گرفته شده به‌ شکل گسسته زمان است که به‌صورت متوالی به نمایش در می‌آیند. هر فریم تصویر از مجموعه‌ای از خطوط نسبتاً افقی تشکیل شده است و سیگنال ویدئو از طریق اسکن پشت سرهم این خطوط افقی منتقل و خوانده می‌شود. یک خط از این سیگنال ویدئویی کامپوزیت شبیه به تصویر شکل 1 است.

شکل 1. نمایی از خط اسکن افقی فریم ویدئو کامپوزیت

    سیگنال‌های برگشتی افقی، پالس‌های 5 میکروثانیه در ولتاژ صفر می‌باشند (در شکل بطور خلاصه با µs نشان داده شده است). مدارهای الکتریکی در تلویزیون قادر به‌شناسایی این پالس‌ها بوده و از آن‌ها برای ایجاد یک برگشت افقی تابش الکترون استفاده می‌کنند. سیگنال واقعی برای خط، یک موج متغیر بین 0.5 و 2 ولت می‌باشد، که 0.5 ولت با مشکی و 2 ولت با سفید نشان داده می‌شود. این سیگنال، مدار شدت پرتو الکترون را هدایت می‌سازد. این سیگنال در تلویزیون‌های سیاه و سفید، حدود 3.5 مگاهرتز از پهنای باند را مصرف می‌کند، در حالی که در مجموع رنگ‌ها، محدودیت در حد 3 مگاهرتز است. پالس برگشتی عمودی شبیه به پالس برگشتی افقی است اما، 400 الی 500 میکروثانیه به طول می‌انجامد. پالس برگشتی عمودی همراه با پالس‌های برگشتی افقی، حالت دندانه دندانه پیدا می‌کند تا مدار برگشت افقی را در تلویزیون همگام سازد. استانداردهای مختلف سیستم رنگی شامل NTSC، PAL وSECAM می‌باشد که NTSC در آمریکای شمالی و بعضی نقاط آسیا، PAL در اروپای غربی و چین و SECAM در اروپای شرقی، فرانسه و خاورمیانه به‌ کار گرفته می‌شوند. تفاوت این سیستم‌ها در رزولوشن زمانی و مکانی، مولفه رنگ و روند مالتی پلکس کردن است.

 مالتی پلکس کردن روشنایی، رنگ و صدا

     در این بخش روند ایجاد یک سیگنال ویدئو کامپوزیت توسط استاندارد NTSC به‌ منظور آشنایی توضیح داده می‌شود. در این روش، ابتدا دو مولفه‌ی رنگ با استفاده از مدولاسیون دامنه QAM در یک سیگنال ترکیب می‌شوند. فرکانس زیر حامل‌ها به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود که مضرب فردی از نصف نرخ اسکن افقی باشد. به این ترتیب یک سیگنال رنگی مدوله شده تولید می‌شود که عمدتاً از فرکانس‌های هارمونیکی است که بین هارمونیک‌های موجود در سیگنال روشنایی باند پایه قرار می‌گیرد. در واقع این یک تکنیک تقسیم فرکانس می‌باشد که بسیار پیچیده‌تر از سیستم‌های معمول تقسیم فرکانسی موجود، در ایستگاه‌های رادیویی آنالوگ باند AM و FM است. پس از آن، سیگنال همزمانی نیز در بازه‌ی زمانی بازگشت جاروب افقی، به منظور همزمان ساختن سیگنال و همچنین به عنوان مرجعی برای دامنه سیگنال رنگ به سیگنال ویدئو کامپوزیت اضافه می‌شود. در انتها، سیگنال صدا با استفاده از حامل MHz 4.5 مدولاسیون فرکانسی می‌گردد و با سیگنال ویدئو کامپوزیت جمع می‌شود و سیگنال نهایی ایجاد می‌گردد. سیگنال نهایی ایجاد شده، با استفاده از مدولاسیون VSB مدوله می‌گردد. در گیرنده، سیگنال ویدئو کامپوزیت ابتدا به باند پایه منتقل می‌گردد و سپس سه مولفه‌ی ویدئو و یک مولفه صدا دی مالتی‌پلکس می‌گردند. برای جداسازی سیگنال ویدئو و صدا از یک فیلتر پایین‌گذر استفاده می‌شود. همچنین برای جداسازی سیگنال رنگ و روشنایی به‌طور ایده‌آل یک فیلتر شانه‌ای به کار گرفته می‌شود.

     ویدئو کانورترهای هوشمند ساختار اسپادانا با پشتیبانی از پروتکل ویدئو کامپوزیت و با بکارگیری فناوری‌های پیشرفته آنالوگ و دیجیتال، سیگنال‌های آنالوگ ویدئویی را به‌صورت دیتا دیجیتال دو طرفه بر روی فیبر نوری انتقال می‌دهد. به‌عنوان نمونه می‌توان مبدل ویدئو SAE-4V1bD-T_R را نام برد که با استفاده از فیبر نوری، قابلیت انتقال دیتا در مسافت حداکثر 120 کیلومتر را به‌سادگی فراهم نموده است. همچنین توانایی اتصال front-end به‌تمام دستگاه‌های ویدئویی استاندارد و انتقال بر یک تار فیبر نوری را دارد. این محصول قابل انطباق با تمام سیگنال‌های ویدئویی غیرفشرده(Composite)  در مدهای PAL و NTSC می‌باشد و از یک هسته فیبر نوری در مدهای PAL یا NTSC استفاده می‌کند.