أولاً: إشارة الفيديو

1. مكونات إشارة الفيديو

أ. تتكون إشارة الفيديو المركبة كما بالرسم، (أُنظر شكل إشارة الفيديو المركبة)، من الآتي:

(1) 75% من كمّ الإشارة مخصصة لتمثيل التغير في إشارة الصورة.

(2) 25% الباقية مخصصة لنبضات التزامن الأفقية والرأسية.

ومع ذلك، فإن الـ75% المخصصة لإشارة الصورة، لا تستخدم لهذا الغرض فقط. كما أن أقصى إضاءة، اللون الأبيض، يمثل 12.5%، وليست عند نقطة الصفر. ويُمثل "الصورة السالبة" بمعنى أن أقصى إضاءة في الصورة تمثل أقل كمّ في إشارة الفيديو، بينما يكون اللون الأسود هو أقصى قيمة للإشارة. والأكثر سواداً عن اللون الأسود هي نبضات التزامن، وعندما تضاف إلى إشارة الفيديو فإنها تنتج أعلى قيمة للإشارة، أي 100%. وهذه هي قضبية الإشارة التي تُرسل بها باستخدام التعديل الكمي AM.

ب. عناصر الصورة

لو أُخذ في الاعتبار مسح لوحة أفقياً بطول 20 بوصة ـ 50.8سم ـ وأن عنصر الصورة يمثل بطول 0.037 بوصة ـ 0.094سم ـ، وبالتالي فإنه مطلوب مسح 540عنصراً أفقياً في الخط الواحد، و15750 خطاً في الثانية، وذلك في حالة إشارة الفيديو غير الملونة، التي تتكون من 15750×540= 8505000 عنصر في الثانية، ولذلك لإرسال كل هذه العناصر يستلزم حيز نطاق كبير. ولو مُسحت لوحة شطرنج، (أُنظر شكل عنصر الصورة يحدد الحيز)، فعند مرور شعاع المسح على كل عنصر فإنه يولد نبضات، وفي كل نبضة للون الأبيض يعقبها نبضة للون الأسود، وينقص التيار إلى الصفر كما بالرسم.

وبأخذ عينتين من هذه النبضات للأسود والأبيض على التوالي، وقسمة عددها على اثنين فإننا نحصل على عدد الدورات للخط الممسوح أفقياً. وعدد عناصر الخط الواحد 540 عنصراً وبالتالي فإن تردد الخط الواحد 270 هرتز للخط. وعند العمل بالنظام المستخدم للمسح 525 خطاً أفقياً، وبزمن 1/30 من الثانية في النظام الأمريكي NTSC، أو بإجمالي 15750 خطاً في الثانية، وكل خط يَحوى 540 عنصراً، وبالتالي يتم مسح عدد 8505000 لكل ثانية وهذا يعادل تردداً مساوياً 5.4 ميجا هرتز. وعملياً يتم استخدام حيز نطاق مساوٍ 4.2 ميجا هرتز.

ج. الحيزات الجانبية

يتبين أن نطاق إشارة الفيديو حوالي 4.2 ميجا هرتز، وهي كافية لإرسال معلومة إشارة الفيديو. ومع ذلك فإنه يُستخدم حيز نطاق 6 ميجا هرتز، يستخدم منها الصوت  ± 25 ك هرتز أي 50 كيلو هرتز وهو معدل ترددي FM. والجزء الباقي محجوز لتوليد إشارة الفيديو للإرسال التليفزيوني.

د. تعديل الإشارة

عند تعديل الإشارة كمياً، نحصل على حيزين، إضافة إلى تردد الموجة الحاملة: حيز جانبي علوي، وحيز جانبي سفلي، وكل حيز يحمل نفس المعلومة المرسلة، فلو عدلنا التردد المرئي 4.2ميجا هرتز تعديلاً كمياً AM، فإن حيز الصورة سيحتل 2×4.2=8.4 ميجا هرتز أو 4.2 ميجا هرتز على جانبي تردد الموجة الحاملة، وهي لا تحتوي على حيزات الصوت. ومن الصعب التعامل مع إشارة تحتل هذا الجزء الكبير من حيز النطاق الترددي، وبالتالي يتم التعامل مع هذه الإشارة بواسطة استخدام معلومات حيز جانبي واحد باستخدام مرشح، ولعدم تأثير هذا المرشح على الحيز المختار، يُوازن هذا بواسطة عدم إزالة الحيز الثاني كله، ولكن يُزال معظمه، وبالتالي لا يؤثر على الحيز الآخر، ونحصل بالتالي على إشارة فيديو بحيز 6 ميجا هرتز.

2. إشارة الفيديو الملونة

توجد عدة أنظمه لإنتاج إشارة ملونة، وتكون متوائمة في الأجهزة، التي تعمل مع إشارة الأبيض ـ والأسود، ومن هذه الأنظمة النظام الأمريكي NTSC، ويحتل جزء الألوان الحيز الترددي 3.58 ميجا هرتز، لأنها تقع داخل حيز الصورة، فإنها تُمنع من المرور إلى مكبر الفيديو بواسطة مرشح إيقاف.

أ. إشارة الفيديو المركبة الألوان

تتكون إشارة الفيديو المركبة الألوان، عموماً، من نوعين من الإشارات، فهي تحوي إشارة أبيض ـ أسود، أو إشارة "البريق" وإشارة الألوان، ويكون جهاز الفيديو أو التليفزيون قادراً على إعادة عرض الإشارة، سواء كانت أبيض ـ أسود أو ألواناً.

الإشارة " Y " هي الإشارة الوحيدة، التي تمدنا بالمعلومات التفصيلية الخاصة بالصورة، وتسمى إشارة البريق، وهي الإشارة المُستقبلة في التليفزيون الأبيض ـ الأسود، أو التليفزيون الملون كصورة، أبيض ـ أسود، ويحتل حيز إشارة البريق حيز النطاق من 1.25 ميجا هرتز، أقل من التردد الحامل للصورة إلى 4.2 ميجا هرتز، أعلى من التردد الحامل للصورة، ويحتوى الحيز الجانبي العلوي فقط على معلومات الصورة الدقيقة.

وإشارة الألوان غير قادرة على إعادة إنتاج صورة بتفاصيلها، ولكنها تمثل المساحات الكبيرة والمتوسطة بالألوان. وتعدل إشارة الألوان بالتردد 3.58 ميجاهرتز، وهو الموجة الحاملة الفرعية للألوان. وفي إشارة الفيديو الملونة يتم ضبط إشارة البريق وإشارة الألوان بطريقة ما؛ للحصول على الألوان الابتدائية المكونة للألوان الأحمر والأزرق والأخضر، إضافة إلى إشارة البريق، فنحصل على صورة على الشاشة كاملة الألوان والتفاصيل الدقيقة لها.

وترى العين البشرية الصورة ملونة إذا كانت مساحتها كبيرة نسبياً، أما في حالة التفاصيل الدقيقة فإن العين تُميز فقط التغير في الإضاءة لهذه المساحات من دون رؤيتها ملونة، لذلك في نظام NTSC يتم إرسال المساحات المتوسطة والكبيرة بالألوان، بينما التفاصيل الدقيقة يتم إرسالها أبيض ـ أسود.

وتُحمل إشارة تزامن الألوان خلف نبضة الإطفاء الأفقي، وتتكون هذه الإشارة من 8 إلى 11 سيكل من تردد اللون 3.58 ميجا هرتز حامل موجة الألوان الفرعي، وهي لها نفس الوجهة مثل التردد المرسل من الأستوديو.

ب. النظم القياسية FCC

والنظم القياسية المعرفة بواسطة FCC لهذه الإشارة كالآتي:

عرض قناة الفيديو 6 ميجا هرتز، تردد الموجة الحاملة للصورة 1.25 ميجا هرتز ± 1000 هرتز، التردد السمعي أعلى من الموجة الحاملة للصورة بمقدار 4.5 ميجا هرتز ± 1000 هرتز، استقطاب الإرسال أفقي، تعديل إشارة الفيديو المركبة تعديل كمي، تعديل الصوت تعديلاً ترددياً، خطوط المسح 525 خطاً/إطار، تتابع المسح من اليسار إلى اليمين أفقياً ومن أعلى إلى أسفل رأسياً، تردد المسح الأفقي 2 /455 من مضاعفات تردد الموجة الحاملة الفرعية للألوان، تردد المسح الرأسي 2/525 من مضاعفات تردد المسح الأفقي 59.94 هرتز، الموجة الحاملة الفرعية للون 3.579545 ميجاهرتز ± 10هرتز، مستوى نبضة الإطفاء في الإرسال 75 + 2.5% من أعلى قيمة لمستوى الموجة الحاملة، مستوى الأسود يبعد 7.5 ± 2.5% من مدى مستوى إشارة الفيديو بين الأبيض والأسود، قضبية الإرسال سالبة، النسبة بين عرض الصورة وطولها أربعة إلى ثلاثة.

3. تطبيقات على إشارة الفيديو

أ. تستخدم إشارة الفيديو على أنظمة الكابل التليفزيوني، ويُسمى هذا النظام كذلك كابلفزيون ويوجد أربعة أنواع لهذا النظام:

(1) نوع كابل التليفزيون CATV، وهذا النوع خليط من إرسال موجات الراديو واستقبالها، وإعادة توزيعها بنظام الكوابل لعدد من المشتركين.

(2) نظام الدوائر التليفزيونية المغلقة CCTV، وفي هذا النظام تنتقل إشارة الفيديو خلال الكابلات، من دون الحاجة إلى إرسال موجات الراديو RF.

(3) نظام هوائي التليفزيون المركزي MATV، وهذا النظام يسمح بوجود عدد كبير من أجهزة استقبال التليفزيون، بواسطة هوائي واحد ووحدات توزيع.

(4) نظام الهوائي المشترك، وهو مزيج من إرسال واستقبال موجات الراديو RF، ونظام توزيع الكوابل، وهذا النظام مفيد في بعض التطبيقات، عندما تكون هناك مجموعة وراء جبل أو في واد، بحيث يكون هناك صعوبة في استقبال البث التليفزيوني.

ب. استخدام كاميرات الفيديو في الدوائر المغلقة، ويتم إرسال إشارة الفيديو على كابل محوري من كاميرا إلى عدة شاشات مراقبة، وتستخدم هذه الطريقة للأغراض الآتية:

(1) الأغراض التعليمية.

(2) الأغراض الصناعية.

(3) الاستخدامات الخاصة.

(4) دوائر المراقبة لحماية المنشآت.

(5) الاستخدامات الطبية.

ج. استخدام إشارة الفيديو في محطات إعادة الإذاعة، وذلك لزيادة مدى الإرسال التليفزيوني، وإعادة توزيع إشارة الفيديو لمناطق متعددة أخرى بإعادة تحميلها على ترددات جديدة.

د. تستخدم إشارة الفيديو بواسطة الأقمار الصناعية؛ لزيادة مدى الإرسال التليفزيوني، وتغطية مساحة أكبر في التغطية التليفزيونية.

هـ. تستخدم إشارة الفيديو في عمل المؤتمرات المرئية.

و. تستخدم في أجهزة الحاسب الآلي، ويتم تداول مواد الفيديو على شبكة الإنترنت.

ز. تستخدم مع أجهزة إسقاط الفيديو المختلفة.

ح. تستخدم مع أجهزة الفيديو تكس، وفيديو الأسطوانات، وأجهزة ألعاب الفيديو.