7.8. NORMY SSTV


  W europejskiej podstawowej normie SSTV obraz podzielony jest na 120 linii o czasie trwania 60 ms (częstotliwość odchylania linii równa jest 16,66 Hz, czyli 1/3 częstotliwości sieci). Czas aktywny linii (czas transmisji informacji wizyjnej) wynosi 55 ms, po czym na końcu linii nadawany jest sygnał synchronizacji długości 5 ms. Jest on zwykłym impulsem prostokątnym o poziomie napięcia odpowiadającym podczerni (czerniejczy od czerni obrazowej). W przeciwieństwie do telewizji programowej nie występuje tu schodek o poziomie czerni z nałożonym na niego właściwym impulsem synchronizacji. Występowanie impulsów synchronizacji linii stanowi zasadniczą różnicę między systemami SSTV i faksymile.
    Impuls synchronizacji ramki ma długość 30 ms, a więc - połowy linii i jest nadawany w ostatniej linii obrazu. Podobnie jak impuls synchronizacji linii jest on zwykłym impulsem prostokątnym bez żadnych dodatków. Czas trwania obrazu równy jest 7,2 sekundy. Obraz analizowany jest z góry na dół i z lewej strony na prawą, analogicznie jak w systemach telewizji szerokopasmowej i w większości transmisji faksymile. Analiza dokonywana jest kolejno dla wszystkich linii, nie występuje tu więc znane z telewizji wybieranie międzyliniowe. Format obrazu jest kwadratowy (stosunek długości boków wynosi 1 : 1), w nowszych normach stosowany jest stosunek długości boków 4 : 3.
    Norma amerykańska różni się nieco od normy europejskiej, jest to związane z inną niż w Europie częstotliwością sieci. Czas trwania obrazu równy jest osiem sekund, co daje częstotliwość odchylania linii równą 15 Hz, a czas trwania linii 66 ms. Częstotliwość odchylania linii równa jest 1/4 częstotliwości sieci. Długości impulsów synchronizujących pozostają bez zmian, aktywny czas linii wynosi więc w normie amerykańskiej 61 ms.
    Przy podziale linii na 120 punktów zmiana sygnału wizyjnego następuje co 55 ms/120, czyli co 456 ľs, daje to maksymalną częstotliwość wizyjną wynoszącą 1088 Hz (w przypadku obrazu złożonego naprzemian z punktów czarnych i białych czas trwania dwóch kolejnych punktów równy jest okresowi otrzymywanej fali prostokątnej). Dla 128 punktów w linii maksymalna częstotliwość wizyjna wynosiłaby 1163 Hz. W przybliżeniu można więc przyjąć wartość 1100 Hz. W normie amerykańskiej częstotliwości te wynosiłyby odpowiednio dla 120 i 128 punktów - 982 Hz lub 1049 Hz, a więc w przybliżeniu 1000 Hz. Dla opisanej poniżej normy Martin 1 maksymalna częstotliwość sygnału wizyjnego wynosi 862 Hz.
    Przedstawione powyżej normy podstawowe zostały prawie całkowicie wyparte przez normy pochodne. Obrazy składają się ze 120, 128, 240 lub 256 linii po 128, 256 albo 320 punktów. Dla utrzymania stałej szerokości pasma czas trwania obrazu może wynosić w tych przypadkach 16, 24 lub 32 sek. W transmisjach kolorowych stosowany jest czas trwania obrazu wynoszący 24 - 114 sekund. Początkowo stosowana była podnośna o częstotliwości 500 Hz zmodulowana sygnałem kolorowym, podobnie jak w normach telewizyjnych, obecnie stosowany jest system kolejnej transmisji linii w trzech podstawowych kolorach analogicznie do transmisji kolorowych obrazów faksymile. Po pierwszych próbach transmisji całkowitych obrazów w kolorach podstawowych (czerwonym, zielonym i niebieskim) przyjął się ostatecznie system kolejnej transmisji linii w tych kolorach. Przed linią w kolorze czerwonym nadawany jest specjalny impuls synchronizacji. W normach Martin i Scottie impuls synchronizacji nadawany jest przed linią czerwoną.
    Najważniejsze ze stosowanych w Europie norm SSTV przedstawione są w tablicy 7.2.

Tablica 7.2.

__________________________________________________________________
Norma         typ     czas trw.       format            uwagi
                      obrazu (sek)    linii/punktów
__________________________________________________________________
Robot    8    cz.b.      8            120/160           format 4:3
        12    cz.b.     12            120/320           4:3
        24    cz.b.     24            240/320           4:3
        36    cz.b.     36            240/320           4:3
        12    YUV       12            120/160           system z
        24    YUV       24            120/320           podnośną
        36    YUV       36            240/320           koloru
        72    YUV       72            240/320
__________________________________________________________________
SC-1     8s   cz.b.      8            128/128           format 1:1
SC-1    16s   cz.b.     16            128/256           1:1
SC-1    16sq  cz.b.     16            256/128           1:1
SC-1    32s   cz.b.     32            256/256           1:1
__________________________________________________________________
Wraase  24    RGB       24            128/128           kolory nad.
        48    RGB       48            256/128           kolejno,
        96    RGB       96            256/256           format 1:1
__________________________________________________________________
SC-2    30s   RGB       30            128/256           format 4:3
SC-2    60s   RGB       60            256/256           4:3
SC-2   120s   RGB      120            256/512           4:3
SC-2   180s   RGB      180            2567512           4:3
__________________________________________________________________
Martin  M1    GBR      114            256/320           format 4:3
        M2    GBR       58            256/160           4:3
        M3    GBR       58            128/320           4:3
        M4    GBR       29            128/160           4:3
__________________________________________________________________
Scottie S1    GBR      110            256/320           format 4:3
        S2    GBR       71            128/320           4:3
        S3    GBR      110            256/320           4:3
        S4    GBR       71            128/320           4:3
        DX    GBR      110            256/320           4:3
__________________________________________________________________
Scanmate 1    RGB      391            512/320
         2    RGB      261            512/320
__________________________________________________________________
Pasokon P3    RGB      203            496/-
        P5    RGB      305            496/-
        P7    RGB      406            496/-
__________________________________________________________________

Oznaczenia w tabeli:
R - kolor czerwony,
G - kolor zielony,
B - kolor niebieski,
Y - sygnał czarno-biały (jasności),
U - sygnał różnicowy R-Y,
V - sygnał różnicowy B-Y.
    W transmisjach czarno-białych najczęściej stosowana jest norma podstawowa (zwłaszcza w zawodach ze względu na krótki czas trwania obrazu) natomiast w transmisjach kolorowych - norma M1.
    Sygnał wizyjny moduluje częstotliwościowo podnośną akustyczną, tak że poziomowi bieli odpowiada częstotliwość 2300 Hz, a poziomowi czerni - 1500 Hz, identycznie jak w systemie faksymile. Impulsom synchronizacji odpowiada częstotliwość 1200 Hz. Szerokość pasma sygnału zmodulowanego obliczana jest ze wzoru:
B = 2(Fdev + fmax)
gdzie:
Fdev jest dewiacją częstotliwości równą połowie odstępu między częstotliwościami odpowiadającymi sygnałowi synchronizacji i sygnałowi bieli i wynoszącą w tym przypadku 550 Hz, a fmax jest podaną poprzednio maksymalną częstotliwością sygnału wizyjnego (1100 Hz lub 1000 Hz). Ze wzoru na szerokość pasma wynika, że w normie europejskiej wynosi ona około 3,3 kHz, w normie amerykańskiej około 3,1 kHz, a w normie Martin 1 - ok. 2,52 kHz. Pozwala to na nadawanie sygnałów SSTV za pomocą zwykłego nadajnika fonicznego. Niektóre z norm mają jednak większe wymagania, np. pasmo zajmowane przez sygnał w normie M2 ma szerokoć 4,2 kHz. Podobnie jak w przypadku emisji faksymile, w zakresach UKF stosowana jest modulacja AFSK-FM (F3C), a w zakresach fal krótkich modulacja FSK (J3C) uzyskiwana przez doprowadzenie sygnału akustycznego do wejścia mikrofonowego nadajnika SSB. Analogicznie do transmisji obrazów faksymile należy tu zwrócić uwagę na nieprzekroczenie mocy nadajnika dopuszczalnej dla pracy ciągłej. Czas trwania pojedyńczego obrazu może wynosić wprawdzie tylko od ośmiu do kilkudziesięciu sekund, przeważnie nadawane są jednak całe sekwencje obrazów.
    Wąskie pasmo częstotliwości zajmowane przez sygnał SSTV pozwala na jego rejestrację za pomocą zwykłego magnetofonu kasetowego. Ponieważ w odróżnieniu od sygnału faksymile sygnał SSTV zawiera impulsy synchronizacji linii obraz odtwarzany jest prawidłowo nawet przy występowaniu drobnych nierównomierności w szybkości przesuwu taśmy. Ten sposób rejestracji stracił jednak w ostatnim czasie na znaczeniu w związku z możliwością komputerowej rejestracji obrazów na twardym dysku lub dyskietce.
    Stosunkowo mały odstęp między maksymalną częstotliwością wizji i zakresem częstotliwości zmodulowanej podnośnej stawia wysokie wymagania filtrom włączonym na wyjściu dyskryminatora częstotliwości. Dla ułatwienia filtracji stosuje się często podwajanie częstotliwości podnośnej przed demodulacją. Jako podwajacza częstotliwości można użyć dwupołówkowego prostownika analogicznego do zastosowanego w satelitarnym konwerterze przeznaczonym do odbioru emisji faksymile.
    Amatorskie stacje SSTV pracują przeważnie w następujących podzakresach:

Zakres KF (kHz) Zakres UKF (MHz)
3730 - 3740 50,200
7035 - 7045 144,500
14225 - 14235 *) 432,500 (FSK)
18105 - 18115 433,500 (AFSK)
21335 - 21345 *) 438,550 - 438,625 wyjścia przekaźników
24925 - 24935 1296,500
28675 - 28685 *) 2320,500

*) Częstotliwości środkowe podzakresów należy traktować jako wywoławcze, a po nawiązaniu połączenia przejść na dowolną częstotliwość w części fonicznej danego pasma.
    Jak wynika z tabeli zakresy częstotliwości w pasmach krótkofalowych są identyczne jak dla emisji faksymile, a różnice występują jedynie w pasmach UKF. Częstotliwość faksymile 144,700 MHz jest także używana przez operatorów stacji SSTV. Częstotliwości wywoławcze w wyższych pasmach UKF są rzadziej używane w związku z możliwością transmisji w nich normalnych obrazów telewizyjnych, dzięki czemu emisja SSTV staje się mniej atrakcyjna. W kanałach przeznaczonych dla przekaźników cyfrowych pracują także przekaźniki SSTV/faksymile (w paśmie 70 cm). Częstotliwości wejściowe przekaźników leżą 7,6 MHz poniżej wyjściowych identycznie jak dla przekaźników fonicznych. Łączności SSTV prowadzone są również przez satelity amatorskie w przewidzianych do tego celu pasmach KF i UKF, np. 29440 kHz dla satelitów RS-12/13.
    Przyjęty w łącznościach SSTV system raportów RSV pokrywa się z podanym dla faksymile systemem RSP. Małe moce nadajników krótkofalowych, leżące w zakresie QRP a więc ok. 5 - 10 W okazują się często niewystarczające jednak moce rzędu 100 W pozwalają już na prowadzenie łączności o zasięgu światowym. Transmisja obrazów o dłuższym czasie trwania pozwala często na nawiązanie połączenia w warunkach uniemożliwiających skuteczną łączność foniczną SSB.

7.8.1. IDENTYFIKACJA NORMY (KOD VIS)

    Różnorodność norm spowodowała opracowanie systemu ich automatycznej identyfikacji. Podobnie jak w systemie faksymile informacja o stosowanej normie nadawana jest w trakcie trwania impulsu synchronizacji pionowej. Jest to kod cyfrowy złożony z 8 bitów (oraz bitów startu i stopu - co daje razem 10 bitów) i modulujący częstotliwościowo podnośną tak, że wartości 0 odpowiada częstotliwość 1300 Hz a wartości 1 - 1100 Hz. Dewiacja wynosi więc +/- 100 Hz. Kod ten nosi nazwę kodu VIS (ang. Vertical Interval Signaling) i jest interpretowany przez większoć dostępnych obecnie programów i kontrolerów SSTV. Czas trwania impulsu synchronizacji pionowej został przedłużony do 300 ms, tak że czas trwania pojedyńczego bitu kodu może wynosić 30 ms. Przebieg sygnału dla przykładowego kodu przedstawiony jest poniżej: 
      1900 Hz         1900 Hz
   ------------+ +------------+ +-bit startu                    +-
      szary    | |    szary   | |   przykładowy kod = 43 dzies. |
               | |            | | b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 parzyst. |
               | |            | V                               |
               | | "0"=1300 Hz|  +--+  +--+  +--+  +--+  stop   |
               +-+     1200 Hz+--+  |  |  |  |  |  |  |  +--+---+
              10ms "1"=1100 Hz      +--+  +--+  +--+  +--+
   |           | |            |                             |   |
   | ok.300 ms | | ok.300 ms  |      10x30ms = 300ms        | t*|
   |<----------/-/<---------->|<--------------------------->|<->|

    *t jest impulsem synchronizacji pierwszej linii. Jego długość zależna jest od przyjętej normy.
Znaczenie bitów: 
        MSB (bit najbardziej znaczący)
         |
         V
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
   | P | b7| b6| b5| b4| b3| b2| b1|
   +---+---+---+---+---+---+---+---+
     |   |   |   |   |   |   |   |
     |   |   |   |   |   | +---+---+
     |   |   |   |   |   | | 0 | 0 | -> kolorowy sygnał złożony
     |   |   |   |   |   | | 0 | 1 | -> c/b   czerwony
     |   |   |   |   |   | | 1 | 0 | -> c/b   zielony
     |   |   |   |   |   | | 1 | 1 | -> c/b   niebieski
     |   |   |   |   |   | +---+---+
     |   |   |   |   |   |     rozdzielczość pozioma
     |   |   |   |   | +---+   ==================
     |   |   |   |   | | 0 | -> 128/160  punktów
     |   |   |   |   | | 1 | -> 256/320  punktów
     |   |   |   |   | +---+
     |   |   |   |   |         rozdzielczość pionowa
     |   |   |   | +---+       ===================
     |   |   |   | | 0 | -----> 128/120  linii
     |   |   |   | | 1 | -----> 256/240  linii
     |   |   |   | +---+
     |   |   |   |         producent / typ
     | +---+---+---+       ================
     | | 0 | 0 | 0 | --->  ROBOT
     | | 0 | 0 | 1 | --->  Wraase SC-1
     | | 0 | 1 | 0 | --->  Martin (G3OQD)
     | | 0 | 1 | 1 | --->  Scottie (GM3SBC) i Wraase SC-2
     | | 1 | 0 | 0 | --->  AVT i Scottie-DX
     | | 1 | 0 | 1 | --->  zarezerwowane na przyszłość
     | | 1 | 1 | 0 | --->  zarezerwowane
     | | 1 | 1 | 1 | --->  zarezerwowane
     | +---+---+---+
     |
     +------------------> bit parzystości (parzysty)

Tabela poniższa zawiera spis wszystkich znanych obecnie kodów VIS.

+---------------+---------------+----------+
|  Oznaczenie   |msb  bity   lsb| wartość  |
|               | 7 6 5 4 3 2 1 |dziesiętna|
+---------------+---------------+----------+
| ROB 12s kol.  | 0 0 0 0 0 0 0 |     0    |
| ROB  8s c/b   | 0 0 0 0 0 x x |   1,2,3  |
| ROB 24s kol.  | 0 0 0 0 1 0 0 |     4    |
| ROB 12s c/b   | 0 0 0 0 1 x x |   5,6,7  |
| ROB 36s kol.  | 0 0 0 1 0 0 0 |     8    |
| ROB 24s c/b   | 0 0 0 1 0 x x |  9,10,11 |
| ROB 72s kol.  | 0 0 0 1 1 0 0 |    12    |
| ROB 36s c/b   | 0 0 0 1 1 x x | 13,14,15 |
+---------------+---------------+----------+
| 24s kol SC-1  | 0 0 1 0 0 0 0 |    16    |
|  8s c/b SC-1  | 0 0 1 0 0 x x | 17,18,19 |
| 48s kol SC-1  | 0 0 1 0 1 0 0 |    20    |
| 16s c/b SC-1  | 0 0 1 0 1 x x | 21,22,23 |
| 48q kol SC-1  | 0 0 1 1 0 0 0 |    24    |
| 16q c/b SC-1  | 0 0 1 1 0 x x | 25,26,27 |
| 96s kol SC-1  | 0 0 1 1 1 0 0 |    28    |
| 32s c/b SC-1  | 0 0 1 1 1 x x | 29,30,31 |
+---------------+---------------+----------+
| Martin-M4     | 0 1 0 0 0 0 0 |    32    |
| Martin-M3     | 0 1 0 0 1 0 0 |    36    |
| Martin-M2     | 0 1 0 1 0 0 0 |    40    |
| Martin-M1     | 0 1 0 1 1 0 0 |    44    |
+---------------+---------------+----------+
| Scottie-4     | 0 1 1 0 0 0 0 |    48    |
| Scottie-3     | 0 1 1 0 1 0 0 |    52    |
| Scottie-2     | 0 1 1 1 0 0 0 |    56    |
| Scottie-1     | 0 1 1 1 1 0 0 |    60    |
| Scottie-DX    | 1 0 0 1 1 0 0 |    76 #  |
+---------------+---------------+----------+
| SC2 kol 30s   | 0 1 1 0 0 1 1 |    51    |
| SC2 kol 180s  | 0 1 1 0 1 1 1 |    55    |
| SC2 kol 60s   | 0 1 1 1 0 1 1 |    59    |
| SC2 kol 120s  | 0 1 1 1 1 1 1 |    63    |
+---------------+---------------+----------+
| AVT kol 24s   | 1 0 0 0 0 0 0 |    64    |
| AVT kol 90s   | 1 0 0 0 1 0 0 |    68    |
| AVT kol 98s   | 1 0 0 1 0 0 0 |    72    |
| AVT kol 188s  | 1 0 0 1 1 0 0 |    76 #  |
| AVT c/b 125s  | 1 0 1 0 0 0 0 |    80    |
+---------------+---------------+----------+

Normom Scottie-Dx i AVT-188s odpowiada ten sam kod VIS.

7.8.2. PRZEBIEGI SYGNAŁÓW NIEKTÓRYCH NORM SSTV

    Dla czytelników zainteresowanych szczegółami przedstawiono pomiżej przybliżone przebiegi czasowe sygnałów większości norm SSTV. Zapoznanie się z nimi ułatwia zrozumienie pracy systemu, nie jest ono jednak niezbędne dla przeciętnego operatora stacji SSTV.

7.8.2.1. NORMY CZARNO-BIAŁE

                                            biel
                                       ____----+
                               ____----        |
              czerń    ____----                |
              --+ +----                        ++ +--
                | |                             | |
                +-+                             +-+
                |                               |
   SC-1   8s    |5ms           60 ms            |
   SC-1  16s    |5ms          120 ms            |
   SC-1  16sq   |5ms           60 ms            |
   SC-1  32s    |5ms          120 ms            |
   ROBOT  8s:   |10ms          66 ms            |
   ROBOT 12s:   |7ms          100 ms            |
   ROBOT 24s    |12s          100 ms            |
   ROBOT 36s:   |12s          150 ms            |
                |<----------------------------->|


7.8.2.2. NORMY ROBOT (KOLOR)

Typ A - informacja kolorowa R-Y nadawana jest co drugą linię (w liniach nieparzystych). W liniach parzystych nadawana jest informacja B-Y.
Typ B - informacja kolorowa jest identyczna we wszystkich liniach.

Linie nieparzyste (typ A - kolor R-Y): 
            ____
            |    ----____                       ################
            |            ----____              +################+
            |                    ----____      |################|
       --+ ++                            ------+                + +--
         | |                                                    | |
         +-+                                 | |                +-+
   10,5ms| |   norma 12s   90ms        4,5ms | |     45ms       |
     7ms | |   norma 36s   60ms          3ms | |     30ms       |
        -/-/<------------------------------->/-/<-------------->|
                       jasność (Y)   synchr. koloru kolor R-Y

Linie parzyste (typ A - kolor B-Y): 
              ____                             _
             |    ----____                    | |################
             |            ----____            | +################+
             |                    ----____    |  ################|
        --+ ++                            ----+                  + +--
          | |                                                    | |
    synch.+-+                                 | |                +-+
    10,5ms| |   norma 12s   90ms        4,5ms | |     45ms       |
      7ms | |   norma 36s   60ms          3ms | |     30ms       |
         -/-/<------------------------------->/-/<-------------->|
                        jasność (Y)   synchr. kol.  kolor B-Y

Typ B - każda z linii zawiera sygnały różnicowe R-Y i B-Y: 
             ___                                    _
            |   ---___                  ###########| |############
            |         ---___           +###########+ +############+
            |               ---___     |###########   ############|
       --+ ++                     -----+                          + +--
         | |                                                      | |
   synch.+-+                         | |           | |            +-+
   12 ms | |   norma 24s   88 ms     | |   44 ms   | |    44ms    |
   12 ms | |   norma 72s  138 ms     | |   69 ms   | |    69ms    |
         /-/<----------------------->/-/<--------->/-/<---------->|
                                     6 ms   R-Y    6 ms   B-Y
                jasność (Y)      1.sync. kol.  2.sync. kol.


7.8.2.3. NORMY WRAASE SC-2

          czerwony           zielony                niebieski
     |<-------------->|------------------------->|<------------->|

      +---+   +---+   +------------+             +-+ +-+ +-+ +-+
      |   |   |   |   |            |             | | | | | | | |
      |   |   |   |   |            |             | | | | | | | |
      |   |   |   |   |            |             | | | | | | | |
  -+ ++   +---+   +---+            +-------------+ +-+ +-+ +-+ ++ +
   | |                |                          |              | |
   +-+                |                          |              +-+
  5ms|(synchr)        |                          |              |
     |      58 ms     |  SC_2 30s  117 ms        |     58 ms    |
     |      58 ms     |  SC_2 60s  117 ms        |     58 ms    |
     |     117 ms     |  SC_2 120s 235 ms        |    117 ms    |
     |     235 ms     |  SC_2 180s 235 ms        |    235 ms    |
     |<-------------->|<------------------------>|<------------>|


7.8.2.4. NORMY SCOTTIE


            zielony        niebieski         czerwony
      |<------------->|<------------->| |<------------->|

      +-------+       +-+ +-+ +-+ +-+    +---+   +---+
      |       |       | | | | | | | |    |   |   |   |
      |       |       | | | | | | | |    |   |   |   |
      |       |       | | | | | | | |    |   |   |   |
    --+       +-------+ +-+ +-+ +-+ +-+ ++   +---+   +--+-
      |                               | |               |
      |                               +-+               |
      |       S1/S3    3 x 140 ms  +  9ms (synchr)      |
      |       S4       3 x  90 ms  +  9ms (synchr)      |
      |       SDX      3 x 347 ms  +  9ms (synchr)      |
      |<----------------------------------------------->|


7.8.2.5. NORMY MARTIN

               zielony         niebieski      czerwony
         |<------------->|<------------->|<----------->|

         +-------+       +-+ +-+ +-+ +-+ +---+   +---+
         |       |       | | | | | | | | |   |   |   |
         |       |       | | | | | | | | |   |   |   |
         |       |       | | | | | | | | |   |   |   |      |
    --+ ++       +-------+ +-+ +-+ +-+ +-+   +---+   +---+ ++
      | |                                                | |
      +-+                                                +-+
     5ms|(synchr)     M1/M3 3x147 ms                     |
     5ms|(synchr)     M2/M4 3x 73 ms                     |
        |<---------------------------------------------->|

Wydanie z dn. 20.03.1999.

© Prawa autorskie Krzysztof Dąbrowski, OE1KDA.