🤷🏿 🤼 ⚪️ एसडीआर और पायथन का उपयोग करके एनालॉग टीवी को स्वीकार करें और डिकोड करें ♂️ 🏀 🙌🏾

हाय, हैब्र।

आज हम एसडीआर रिसेप्शन और सिग्नल प्रोसेसिंग के विषय को जारी रखते हैं। पाठकों के एक सवाल के बाद, दुर्घटना से एनालॉग टीवी के स्वागत में मेरी दिलचस्पी हो गई। हालांकि, यह इतना सरल नहीं निकला, सिग्नल के नमूनों की प्रतिबंधात्मक कमी के कारण - कई जगहों पर एनालॉग टीवी को पहले ही बंद कर दिया गया है। पाठक ने RTL-SDR के साथ रिकॉर्डिंग भी भेजी, हालाँकि, RTL में रिकॉर्डिंग की चौड़ाई लगभग 2 MHz है, जबकि टीवी सिग्नल बैंडविड्थ लगभग 8 MHz है, और रिकॉर्डिंग पर कुछ भी स्पष्ट नहीं था। नतीजतन, विषय को लंबे समय के लिए छोड़ दिया गया था, और आखिरकार, अभी, अपने रिश्तेदारों की अगली यात्रा पर, मैंने एसडीआरप्ले को अपने साथ लिया, और टीवी चैनलों की आवृत्तियों पर ट्यून किया, मैंने स्क्रीन पर वांछित संकेत देखा।

एक छोटा सा पायथन कार्यक्रम, और सब कुछ काम करता है:

जो लोग विवरण में रुचि रखते हैं, उनके लिए कटौती जारी है।

सिद्धांत

युद्ध के बाद के वर्षों में, जब डिजिटल प्रयोगशालाओं को केवल गुप्त प्रयोगशालाओं में डिजिटल सिग्नल ट्रांसमिशन के बारे में पता था, लेकिन लोग पहले से ही टीवी देखना चाहते थे, तीन प्रतिस्पर्धी एनालॉग मानकों थे। पहला अमेरिकन एनटीएसआर (नेशनल टेलीविज़न सिस्टम सिस्टम कमेटी) था, जिसे 40 के दशक से विकसित किया गया था, जिसे 60Hz की अमेरिकी नेटवर्क आवृत्ति के लिए "तेज" किया गया था और इसका केवल 486 लाइनों का एक ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन था। जर्मनी में थोड़ी देर बाद, PAL (फेज अल्टरनेटिंग लाइन) मानक विकसित किया जाने लगा, जो कि अमेरिकी एक ("संपूर्ण" 576 लाइनों का रिज़ॉल्यूशन और 50Hz के यूरोपीय नेटवर्क फ़ोकस पर फ़ोकस) की तुलना में थोड़ा बेहतर था, और थोड़ी देर बाद फ्रेंच एएएएम (Séquentiel Couleur à mémoire) दिखाई दिया। इसने PAL की कुछ कमियों को समाप्त कर दिया जो कि रंग प्रजनन से संबंधित है, और एक संस्करण है कि दो मानकों को अपनाना भी एक राजनीतिक निर्णय था, जिससे कि कुछ देशों के निवासी अन्य देशों के कार्यक्रमों को नहीं देख सकते थे (यह एकजुट यूरोपीय संघ और शेंगेन से लगभग 50 साल पहले था) । एक तरह से या किसी अन्य, लेकिन पूरी दुनिया को इस तरह विभाजित किया गया था:

क्योंकि हैबर अभी भी एक रूसी-भाषा साइट है, तो भविष्य में हम SECAM पर विचार करेंगे, हालांकि अगर कोई एक नमूना सिग्नल PAL भेजता है, तो यह भी दिलचस्प होगा।

SECAM स्पेक्ट्रम, ~~पुराने स्क्रॉल के अनुसार~~ , इस प्रकार है:

बाईं ओर, आवृत्ति F0 पर, आयाम-संग्राहक luminance (L) संकेत है। यह वास्तव में एक काले और सफेद छवि है, जिसे अभी भी एक पुराने ~~गर्म और दीपक~~ काले और सफेद टीवी पर दिखाया जा सकता है। विरासत की समस्या और उपयोगकर्ताओं के बीच पुराने उपकरणों की उपस्थिति पहले से ही मौजूद थी, इसलिए पुराने टेलीविजन सेट के साथ संगतता खोए बिना, रंग चैनल को अलग से जोड़ा गया था। दो रंग चैनलों को 4.25 और 4.406 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर आवृत्ति मॉडुलन में वैकल्पिक रूप से प्रेषित किया गया था। और अंत में, आवृत्ति में भी अधिक, ध्वनि को अलग-अलग प्रेषित किया गया था, आवृत्ति मॉड्यूलेशन में भी।

वैसे, सेंट पीटर्सबर्ग में टीवी के स्वागत के साथ एक मजेदार क्षण है। जैसा कि रूसी मीडिया ने बताया, एनालॉग टीवी अक्टूबर में बंद कर दिया गया था:

हालाँकि, यह केवल राज्य चैनलों पर लागू होता है; कोई भी वाणिज्यिक चैनलों को अपना प्रसारण बंद करने के लिए मजबूर नहीं करता है। कम से कम लेखन के समय (दिसंबर 2019), लगभग 5-6 चैनल अभी भी सेंट पीटर्सबर्ग के केंद्र में "एनालॉग" सही में उपलब्ध हैं। लेकिन यह कब तक अज्ञात रहेगा, इसलिए जो लोग "इतिहास के लिए" सिग्नल के नमूने रिकॉर्ड करना चाहते हैं, उन्हें अभी भी जल्दी में होना चाहिए।

अंत में, एसडीआर को चालू करने और वास्तविक जीवन में हमारे पास देखने का समय है:

ऑडियो चैनल मुश्किल नहीं है, आप HDSDR में "माउस" के साथ इस पर मंडरा सकते हैं, लगभग 50KHz की बैंडविड्थ के साथ एफएम का चयन करें और सुनें। हम चमक चैनल से डिकोडिंग शुरू करेंगे, इससे हमें एक तैयार "चित्र" प्राप्त करने की अनुमति मिलेगी।

डिकोडिंग

जैसा कि ऊपर वर्णित है, ल्यूमिनेंस सिग्नल एएम को प्रेषित होते हैं। अपने आप को डिकोडर नहीं लिखने के लिए, हम जीएनयू रेडियो का उपयोग करते हैं - हम स्पेक्ट्रम को शून्य आवृत्ति में स्थानांतरित करते हैं, एएम डिकोडर शुरू करते हैं और परिणाम को एक फ़ाइल में सहेजते हैं।

अब हम पायथन में सहेजी गई फ़ाइल को खोल सकते हैं:

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt lum_data = np.fromfile("pal_lum.raw", dtype='int32') lum_data = -lum_data - 4700 fs = 9000000//2 x_time = np.linspace(0, len(lum_data)/fs, num=len(lum_data)) plt.plot(x_time, lum_data)

हम स्क्रीन पर 4 फ्रेम का एक क्रम देखते हैं।

एक फ्रेम की लंबाई 0.02 s - यह सिर्फ 1/50 है - 50Hz नेटवर्क आवृत्ति की एक बहु है, जिसके सिग्नल "घड़ी जनरेटर" के रूप में कार्य करते हैं (यह मत भूलो कि संकेत एनालॉग है)। प्रत्येक फ्रेम के लिए, 320 लाइनें प्रेषित होती हैं - हमारे पास इंटरलाकिंग स्कैनिंग होती है, इसलिए अंतिम फ्रेम दर 25 हर्ट्ज है।

आइए व्यक्तिगत लाइनों को और अधिक विस्तार से देखें:

जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रत्येक पंक्ति की शुरुआत एक "घड़ी" से मेल खाती है, फिर सिग्नल स्विंग इस लाइन में वर्तमान चमक मूल्यों से मेल खाती है। सब कुछ काफी सरल है, और शायद लगभग कोई बदलाव नहीं के साथ, इस तरह के संकेत को टीवी के कैथोड रे ट्यूब पर लागू किया गया था।

बाकी तकनीक का मामला है। हम मेमोरी में एक इमेज बनाते हैं और उसमें दो फ्रेम कॉपी करते हैं, क्योंकि हमने इंटरलेक्ट किया है। सिग्नल अवधि +200 से अधिक नहीं है, जो हमें इन मूल्यों को सीधे आरजीबी रंगों के रूप में लिखने की अनुमति देता है।

 # Output image frame_size = fs*1//50 img_x, img_y = 320, 650 img_size = (img_y, img_x, 3) img_data = np.zeros(img_size, dtype=np.uint8) img_data.fill(255) frame_num = 0 # Frame #1 pos_x, pos_y = 0, 0 for px in range(frame_num*frame_size, (frame_num+1)*frame_size): val = lum_data[px] if val < 0: val = 0 if val > 255: val = 255 img_data[pos_y][pos_x] = (0, val, 0) pos_x += 1 if lum_data[px] <= 0 and lum_data[px+1] > 0: pos_x = 0 pos_y += 2 print("Scan lines 1:", pos_y) # Frame #2 pos_x, pos_y = 0, 0 for px in range((frame_num+1)*frame_size, (frame_num+2)*frame_size): val = lum_data[px] if val < 0: val = 0 if val > 255: val = 255 img_data[pos_y+1][pos_x] = (0, val, 0) pos_x += 1 if lum_data[px] <= 0 and lum_data[px+1] > 0: pos_x = 0 pos_y += 2 img_resized = cv2.resize(img_data, dsize=(3*img_x, img_y), interpolation=cv2.INTER_CUBIC) plt.imshow(img_resized, interpolation='nearest')

जैसा कि आप देख सकते हैं, मैं एक नई लाइन की शुरुआत का पता लगाने के लिए शून्य क्रॉसिंग का उपयोग कर रहा हूं। तस्वीर खड़ी रूप से संकुचित हो गई, इस मामले में यह एसडीआर की नमूना आवृत्ति पर निर्भर करता है, अंत में मैं बस चौड़ा रहता हूं।

10 फ़्रेमों के एनीमेशन पर अंतिम परिणाम (अब ह्रब फ़ाइल संग्रह को स्वीकार नहीं करता है):

निष्कर्ष

ऐसे मानकों का विश्लेषण करना दिलचस्प है, क्योंकि सबसे पहले, वे लागू करने के लिए काफी सरल हैं, और दूसरी बात, उनका अध्ययन भी आंशिक रूप से ऐतिहासिक रुचि का है। बेशक, मेरे पास एक पूर्ण सॉफ्टवेयर टीवी ट्यूनर बनाने का लक्ष्य नहीं है, इसलिए कोड को न्यूनतम संचालन योग्य रूप में दिखाया गया है।

यदि लेख की रेटिंग सकारात्मक है, तो दूसरे भाग में रंग के साथ काम करने पर विचार करना और एक पूर्ण रंग चित्र प्रदर्शित करना संभव होगा।

जो लोग अपने दम पर प्रयोग करना चाहते हैं, उनके लिए IQ फाइल यहां से डाउनलोड की जा सकती है ।

सभी सफल प्रयोग।

एसडीआर और पायथन का उपयोग करके एनालॉग टीवी को स्वीकार करें और डिकोड करें

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निष्कर्ष

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