Informacije i komunikacije

STRUKOVNA ŠKOLA VICE VLATKOVIĆA
ZADAR
Snježana Mandarić
INFORMACIJE I KOMUNIKACIJE
Interna skripta
Zadar, 2008.god.

INFORMACIJE I KOMUNIKACIJE___________________________________________
SADRŽAJ:
1. INFORMACIJE I KOMUNIKACIJE 3
1.1. Informacije i komunikacije 3
1.2. Analogni i digitalni signali 4
1.3. Nacionalna TK mreža 6
2. VRSTE INFORMACIJA I NJIHOVA PRETVORBA 8
2.1. Zvuk 8
Nastajanje zvuka 8
Vrste zvuka 9
Veličine u objektivnoj akustici 10
Ljudsko uho i slušni proces 14
Subjektivna akustika 15
Mikrofoni 21
Zvučnici 29
2.2. Slika 32
Ljudsko oko i osobine vida 32
Fotometrija 33
Kolorimetrija 34
Modeli boja u računarskoj grafici 38
Televizija 42
3. OBRADA SIGNALA 49
3.1. Principi multipleksnog prijenosa 49
3.2. Modulacijske tehnike 51
3.3. Digitalni prijenos 55
Impulsno kodna modulacija 55
Digitalni sustav PCM 30/32 59
3.4. DWDM tehnologija prijenosa po optičkim kabelima 61
3.5. ISDN mreža 62
3.6. Tehnologija digitalne pretplatničke linije 67
ADSL tehnologija 69
4. TK VODOVI 72
4.1. Simetrični kabeli 72
4.2. Nesimetrični ili koaksijalni kabeli 74
4.3. Optički kabeli 75
Princip prijenosa signala pomoću svjetlosti 80
5. RADIOKOMUNIKACIJE 82
5.1. Antene 87
Parametri antene 88
Vrste antena 92
5.2. Mreže za pokretne komunikacije 93
Struktura GSM mreže 94
DODATAK 96
Telefonski aparat 97
PDH sustavi 10
3

0
4

1. INFORMACIJE I KOMUNIKACIJE
1.1 INFORMACIJE I KOMUNIKACIJE
Informacija je skup podataka, pojmova ili znakova koji primaocu smanjuje ili uklanja
neizvjesnost i neodređenost, te mu omogućava izbor između vjerojatnih događaja i
poduzimanje određene radnje.
Informacija su izabrani, određeni i organizirani podaci prema zahtjevima i potrebama
korisnika.
Komunikacija je prijenos informacija tj. razmjena informacija između najmanje dvaju sustava
od kojih je jadan izvor informacija (davalac), a drugi odredište informacija (primalac).
Sudionici u komunikaciji: čovjek – čovjek
čovjek - stroj
stroj – stroj.
Komunikacija može biti:
a) dvosmjerna b) jednosmjerna
DAVALAC
PRIMALAC
PRIMALAC
DAVALAC
DAVALAC PRIMALAC
Vrste informacija i pripadajuće komunikacije:
1. ZVUK (govor glazba) – Audiokomunikacije
2. SLIKA (pokretna, nepokretna) – Videokomunikacije
3. PODACI: - Prijenos podataka
- znakovi (slova, brojke, interpukcijski znakovi…)
- ostali podaci (optički, tonski i dr. signali)
Elementi informacijskog kanala
IZVOR
INFORMACIJE
ULAZNI
PRETVARAČ
PRIJENOSNI
SUSTAV
IZLAZNI
PRETVARAČ
ODREDIŠTE
INFORMACIJE
IZVOR ŠUMA
Ulazni pretvarač pretvara obično neelektrične informacije u električni napon ili struju. Tako
pretvorena informacija zove se signal.
Izlazni pretvarač pretvara električni signal u izvorni oblik informacije (reprodukcija
informacije).
5

Prijenosni sustav se sastoji od predajnika, prijenosnog medija i prijemnika. Osim što prenosi
signal, on ga i prilagođava oblikom prijenosnom mediju.
Prijenosni medij može biti:
• žični:
- simetrični vodovi (električni signal – električna struja)
- nesimetrični ili koaksijalni vodovi (električni signal – električna struja)
- svjetlovod ili optičko vlakno (svjetlosni signal)
- valovod (EM valovi – mikrovalno područje)
• bežični (radio-valovi)
Šum je slučajni i nekontrolirani signal smetnje. Prijenosni sustav je kvalitetniji što je veći
omjer snage korisnog signala i snage šuma. Šum utječe na kvalitetu reprodukcije originalne
informacije.
1.2 ANALOGNI I DIGITALNI SIGNALI
Signali se mogu prenositi preko različitih prijenosnih medija kao analogni i kao digitalni.
Digitalni prijenos omogućava veće brzine, bolju kvalitetu reprodukcije, manje grešaka
jednostavnije i obično jeftinije krajnje uređaje.
Analogni signal mijenja tijekom vremena svoje vrijednosti, a najznačajniji parametar mu
je period odnosno frekvencija. Period je vrijeme jednog punog titraja tj. oscilacije vala.
Frekvencija je broj perioda u 1 sekundi i izražava se hercima (Hz). Brzina prijenosa analognih
signala izražena je frekvencijom na kojoj radi mreža.
Analogni signal
Širina pojasa analognih usluga je razlika
između najviše i najniže frekvencije unutar koje
se prenose podaci. Širina pojasa znači
prijenosni kapacitet nekog prijenosnog medija.
Npr. klasična telefonija ima širinu pojasa 3.1
kHz (od 300 do 3400 Hz). Simetrični
neekranizirani kabelski vod ima širinu pojasa
od oko 120 kHz, što znači da se u oba smjera
po istom vodu može istodobno prenositi 12
telefonskih kanala. Ovaj vod je uskopojasan,
dok su koaksijalni i optički vodovi
širokopojasni vodovi. Putujući duž vodiča ili
zrakom, analogni signal slabi ili nestaje (npr. zbog otpora vodiča). Osim toga on prima
električne smetnje ili šumove na vodu zbog utjecaja npr. energetskih vodova i električnih
strojeva. U telefoniji se šum na analognim vodovima čuje kao statičan, stalan. Zbog slabljenja
signala, na određenim razmacima se u vod ugrađuju pojačala. Međutim pojačalo ne razlikuje
električnu energiju šuma od energije korisnog signala, pa pojačava i signal i šum. U telefoniji
ovo i nije veliki problem, ali u prijenosu podataka može imati katastrofalne posljedice. Npr.
kod prijenosa financijskih podataka, primljeni podatak o nekoj prodaji može biti 300 000 KN,
dok je poslani podatak bio 3 milijuna KN. Analogni signali slabe i postupno nestaju na
6

kraćim udaljenostima od digitalnih.
Prijenos analognog signala na daljinu
Digitalni signali se prenose u obliku binarnih bitova.
U telekomunikacijama binaran znači da postoje samo dvije vrijednosti za prenesene bitove
informacije:
on – ima napona (1)
off – nema napona (0).
Upravo zbog postojanja samo dviju različitih vrijednosti, digitalni signal je lakše obnavljati od
analognog koji ima složeniji oblik i mnoštvo različitih vrijednosti.
Brzina digitalnog prijenosa izražena je u bitima u sekundi (bit/s ili bps), a isto tako i širina
pojasa ili prijenosni kapacitet medija (što veća brzina to je i veća količina podataka koja se
može istodobno prenositi).
Često se miješaju pojmovi bit i bajt. Bit je samo on ili off signal. Bajt (B) je znak prikazan
odgovarajućim brojem bita (prošireni ASCCI kod koristi 8 bita). Bajt je jedinica količine
podataka.
I digitalni signali slabe s povećanjem udaljenosti i osjetljivi su na smetnje. Međutim lakše
ih je obnoviti od analognih. Za razliku od analognih pojačala, digitalni regeneratori potpuno
uklanjaju šum.
Prijenos digitalnog signala na daljinu
Upotreba TK vodova za pojedinu vrstu prijenosa
7

TK vod prijenos brzina prijenosa broj kanala
SIMETRIČNA
PARICA
analogni do 120 kHz 12
digitalni 2 Mbit/s 30
KOAKSIJALNA
PARICA
analogni oko 60 MHz 10 800
digitalni 560 Mbit/s 7 680
SVJETLOVOD digitalni 10 Gbit/s 120 000
Razvojem novih tehnologija kao što su ISDN i ADSL brzine prijenosa po običnoj simetričnoj
parici se povećavaju, a razvojem DWDM (multipleksni prijenos sa gustom raspodjelom valnih
duljina) brzine po optičkim kabelima postaju neslućene.
1.3 NACIONALNA TK MREŽA
Telekomunikacije obuhvaćaju predaju, prijenos i prijem znakova, signala, tekstova, slika i
glasova pomoću žičnih, optičkih, radioelektričnih i drugih elektromagnetskih sustava. Pri tome
se razmjena informacija odvija između udaljenih subjekata.
Porijeklo pojma „telekomunikacije“:
tele (grč.) – daleko
comunication (lat.) – promet, veza
Telekomunikacije obuhvaćaju telegrafiju, telefoniju, radio, televiziju, teletekst, teleteks,
Internet i niz drugih usluga.
Telekomunikacije se ostvaruju preko TK mreža. TK mreže se sastoji od tri osnovna dijela:
1. terminali (krajnji ili završni uređaji)
2. prijenosni ili transmisijski sustav
3. posredujući ili komutacijski sustav (centrale, koncentratori).
TK mreža
Organizacija nacionalne telefonske mreže
8

Na slici je prikazana organizacija nacionalne telefonske mreže kao najrazvijenije mreže preko
koje se odvija prijenos bilo koje informacije. Podijeljena je na 4 područja međunarodnih
centrala i 20 županijskih područja. U svakoj županiji se nalazi par tranzitnih centrala koje
samo tranzitiraju promet pristupnih centrala (centrala na koje se vezuju korisnici). Udaljeni
pretplatnički stupanj je samo prostorno izdvojeni pretplatnički stupanj pristupne centrale. Na
njega se može vezati najviše 2048 pretplatnika.
2. VRSTE INFORMACIJA I NJIHOVA PRETVORBA
9

2.1. ZVUK
Pojmovi:
Akustika je znanost o zvuku i sluhu. Proučava izvore zvuka, širenje i prijem zvuka.
Naziv dolazi od grčkih riječi akuo – čujem i akustos – slušam.
Elektroakustika je područje elektrotehnike koje istražuje pretvorbu zvuka u električne signale i
obratno (bavi se čujnim zvukom).
ELEKTROAKUSTIKA
FIZIKALNA ILI
OBJEKTIVNA AKUSTIKA
(fizika zvuka)
PSIHOAKUSTIKA ILI
SUBJEKTIVNA AKUSTIKA
(subjektivni osjet i doživljaj
zvuka)
NASTAJANJE ZVUKA
Zvuk je mehaničko titranje čestica tvari oko ravnotežnog položaja. Zvuk se kroz većinu
sredstava širi kao longitudinalni val, a u čvrstim tijelima kao i transverzalni val. U vakuumu
kao praznom prostoru zvuk se ne može širiti.
Izvori zvuka su tijela koja titraju u elastičnom sredstvu npr. zraku. Titranje čestica zraka
osjeća se kao zvuk, a nastaje promjenom tlaka zraka oko konstantne vrijednosti atmosferskog
tlaka (p0 = 101 352 Pa = 1, 01352 bara). Do promjene tlaka zraka dolazi zbog naizmjeničnog
zgušnjavanja i razrjeđivanja čestica zraka prilikom titranja nekog tijela u zraku.
Kad se zrak širi, molekule se razmiču (razrjeđivanje) i tlak zraka je manji od normalnog.
Kad se zrak sabije, molekule se stisnu jedna uz drugu (zgušnjavanje) i tlak zraka je veći od
normalnog.
Prema načinu širenja zvučni val može biti:
- kuglasti val (zvuk se radijalno širi iz točkastog izvora)
- ravni val (stvara ga titrajući stap u ravnoj cijevi).
VRSTE ZVUKA
10

1. Čisti ton
- zvuk samo jedne frekvencije
2. Složeni ton
- periodično neharmonično titranje
3. Šum
- nepravilno neperiodično titranje bez stalnih frekvencija i amplituda
4. Tranzijentne zvučne pojave
- nagli, kratkotrajni i jednokratni zvuk (npr. pucanj)
11

ŠIRENJE ZVUKA
Zvuk se širi kroz sredstvo kao val pa za njega vrijede isti zakoni kao i za ostale valove. Zvuk se
reflektira od akustički tvrdih površina, lomi se pri prijelazu iz jednog u drugo sredstvo (pritom
mijenja brzinu; u akustički tvrđem sredstvu zvuk ima veću brzinu), širi se iza prepreka (ogib
ili difrakcija), djelomično se apsorbira pri prolazu kroz neko sredstvo ili širenjem preko neke
površine. Poznat je i Dopplerov efekt za zvuk: ako se izvor zvuka približava slušatelju ovaj
ga doživljava kao zvuk više frekvencije, a ako se udaljava od slušatelja ovaj ga doživljava kao
zvuk niže frekvencije.
VELIČINE ZVUKA U OBJEKTIVNOJ AKUSTICI
1. Brzina zvuka
Zvuk kao ravni val
pmax = maksimalni tlak (najveće zgušnjavanje čestica zraka)
pmin = minimalni tlak (najveće razrjeđenje čestica zraka)
x = udaljenost od izvora zvuka
λ = valna duljina zvučnog vala
Sličan gornjem dijagramu je i vremenski dijagram tlaka zraka i pomaka čestica zraka od
ravnotežnog položaja.
c = λ · f = λ/T
gdje je:
c = brzina zvuka
f = frekvencija zvučnog vala
T = period tj. vrijeme potrebno da zvuk brzinom c prijeđe put λ
Brzina zvuka ovisi o elestičnosti i gustoći sredstva kroz koje se širi. Kroz različite
materijale širi se različitom brzinom:
15

_sredstvo______________________brzina_zvuka_(m/s)_
guma 54
zrak (0 °C) 334
zrak ( 20 °C, 101 352 Pa) 343
zrak (100 °C) 363
drvo (hrast) 3850
voda 1441
željezo, staklo 5000
15

2. Zvučni tlak - p
Kako prolazom zvuka kroz zrak, čestice zraka titraju oko ravnotežnog položaja, tako i tlak
zraka titra oko nekog ravnotežnog tlaka.
Zvučni tlak je izmjenični tlak koji osjećamo kao zvuk.
Zvučni tlak
Najniži zvučni tlak koki ljudsko uho još može čuti: 2·10-5 Pa (Pa = N/m2).
Zvučni tlak koji izaziva bol u uhu: 20 Pa.
3. Karakteristična akustička impedancija ili valni otpor medija Zc
Zc = ρ·c (Ns/m3)
gdje je:
ρ – gustoća sredstva
c – brzina zvuka u sredstvu
Ns/m3 – akustički om
Primjer:
Zczraka = 415 Ns/m3
Zcvode = 1.4·107 Ns/m3
Značenje: čestice vode sporije titraju od čestica zraka.
4. Jakost (intenzitet) zvuka I
Jakost zvuka je količina akustičke energije koja u jedinici vremena prođe jedinicom
površine okomite na smjer širenja ravnog zvučnog vala.
I = pef
2 / Zc
gdje je:
I – jakost zvuka
pef - efektivna vrijednost zvučnog tlaka
Zc – akustička impedancija sredstva
5. Akustička snaga P
P = I·A (W)
A – površina kojom zvuk prolazi
Akustičke snage nekih izvora zvuka
15

izvor akustička snaga
normalni govor 7 ·10-6 – 10-5 W
ljudski glas (max.) 2 ·10-3 – 10-2 W
automobilska sirena 5 W
veliki zvučnik 100 W
mlazni avion 105 W
_________________________________________
15

6. Titrajna brzina čestica – v
v = p /Zc
- vrlo je malena; pri p = 20 Pa iznosi maksimalno 0.05 m/s.
ODNOSI NEKIH VELIČINA OBJEKTIVNE AKUSTIKE
Razina je logaritam omjera dviju istovrsnih fizikalnih veličina u svrhu njihovog uspoređivanja.
Pri tom apsolutne vrijednosti tih veličina nisu bitne. Razina se izražava u decibelima (dB)
1. Razina jakosti zvuka
I (dB) = 10 log(I2 / I1)
gdje je:
I(dB) = razina jakosti zvuka
I1, I2 = jakosti zvukova koji se uspoređuju
2. Razina zvučnog tlaka
p(dB) = 20 log(p2 / p1)
gdje je:
p(dB) = razina tlaka zvuka
p1, p2 = tlakovi zvukova koji se uspoređuju
Logaritamski omjeri jakosti i tlaka zvučnog vala:
p2 / p1 20 log(p2 / p1) I2 / I1 10 log(I2 / I1)
1 0 dB 1 0 dB
2 6 dB 4 6 dB
4 12 dB 16 12 dB
8 18 dB 64 18 dB
10 20 dB 100 20 dB
16 24 dB 256 24 dB
100 40 dB 10000=104 40 dB
Iz gornje tablice je vidljivo da svako dvostruko povećanje tlaka izaziva porast razine tlaka za
6 dB. Kako je jakost zvuka proporcionalna kvadratu tlaka, dvostrukom porastu tlaka odgovara
četverostruki porast jakosti zvuka, ali razina jakosti zvuka u dB je jednaka razini tlaka zvuka.
3. Dinamika
Kod reprodukcije zvuka značajni faktor je odnos između najglasnijeg i najtišeg zvuka.
Dinamika je objektivna mjera za taj odnos:
D (dB) = 10 log (Imax / Imin) = 20 log (pmax / pmin)
dinamika govora: oko 40 dB
dinamika plesne muzike: 20-30 dB
16

dinamika radio-prijenosa: oko 40 dB
LJUDSKO UHO I SLUŠNI PROCES
Uši su organi sluha i ravnoteže. Svako uho se sastoji od tri osnovna dijela: vanjskog, srednjeg
i unutrašnjeg uha. Vanjsko uho se sastoji od uške i zvukovodnog kanala. Srednje uho se sastoji
od bubnjića i tri sićušne koščice. Unutrašnje uho je smješteno duboko u unutrašnjosti kostiju
lubanje i čine ga pužnica i tri tekućinom ispunjene polukružne cjevčice.
Građa ljudskog uha
17

Princip djelovanja ljudskog uha:
1. Ušna školjka usmjerava zvučne valove u zvukovod.
2. Zvučni valovi odbijaju se od vrlo napete opne, bubnjića, izazivajući njezino titranje.
3. Tri koščice (čekić, stremen, nakovanj) srednjeg uha pojačavaju titraje te ih usmjeravaju
prema bubnjiću.
4. Dok bubnjić vibrira, tekućina prolazi iznad dlačica u pužnici koje te vibracije pretvaraju u
živčane signale. Oni slušnim živcem putuju u mozak.
Zanimljivosti:
• Stremen je najmanja kost u ljudskom tijelu, dug je samo 3 mm.
• Osjećaj da su nam se odčepile uši izaziva otvaranje Eustahijeve cijevi da bi se izjednačio
tlak u srednjem uhu. Eustahijeva cijev služi inače za izjednačavanje tlaka zraka sa obje
strane bubnjića da ne bi došlo do njegovog oštećenja.
• Zvukovod je dug 2,5 cm.
• Vrtoglavica nakon okretanja oko svoje osi je posljedica pomicanja tekućine u polukružnim
cijevima i kada se zaustavimo. Ovo zbunjuje mozak i izaziva vrtoglavicu.
ZVUČNI SPEKTAR
stvara čuje
čovjek 85 – 1 100 Hz 20 – 20 000 Hz
pas 450 – 1 080 Hz 15 – 50 000 Hz
18

slon 12 Hz - nepoznato 1 – 20 000 Hz
dupin 7 000 – 120 000 Hz 150 – 150 000 Hz
šišmiš 10 000 – 120 000 Hz 1 000 – 120 000 Hz
ultrazvučni skener 3 500 000 – 7 500 000 Hz
Zanimljivosti:
• Šišmiš pomoću ultrazvuka hvata plijen. Ultrazvuk se odbija od kukaca u letu, pa ih šišmiš
tako otkriva i hvata.
• Ako zvuk izazove da neki predmet titra svojom prirodnom frekvencijom, dolazi do
rezonancije, amplituda titranja je sve veća i predmet se može razbiti.
• SONAR (Sound Navigation and Ranging) je uređaj koji otkriva predmete ultrazvukom.
Ultrazvuk se odbija od predmeta, hvataju ga ultrazvučni detektori i pretvaraju u impulse
koji na ekranu stvaraju sliku predmeta (npr. ultrazvučno snimanje nerođenog djeteta).
• Nadzvučni prasak nastaje kad se izvor zvuka giba brže od samog zvuka što ga proizvodi.
Kada avion leti podzvučnom brzinom (manjom od 1200 km/h), pred sobom tlači zrak. Kad
se približi brzini zvuka, pred njim se stvara zvučni zid ili barijera stlačenog zraka. Kada
avion premaši brzinu zvuka, tlak zraka na nosu aviona, zbog preklapanja zvučnih valova,
stvara silan udarni val koji stvara prasak.
SUBJEKTIVNA AKUSTIKA
Osnovne karakteristike slušnog osjeta:
• glasnoća tona
• visina tona
• boja tona.
Glasnoća, visina i boja tona mjere se metodama eksperimentalne psihologije.
Glasnoća zvuka
Glasnoća zvuka je osjet jakosti zvuka u našem uhu tj. subjektivni osjećaj jakosti zvuka kao
fizikalne veličine. Glasnoća ovisi o jakosti i frekvenciji zvuka. Zvukove iste jakosti, a različite
frekvencije ne doživljavamo jednako glasnim. Zato je referentna frekvencija za određivanje
glasnoće drugih frekvencija 1 000 Hz.
Dakle glasnoća nekog zvuka mjeri se tako da se uspoređuje s glasnoćom tona frekvencije 1000
Hz. Na temelju slušnog uspoređivanja može se, mijenjajući zvučni tlak na toj frekvenciji. Ako
se takvom usporedbom dobije da npr. mjereni zvuk ima istu glasnoću kao ton frekvencije 1000
Hz na razini zvučnog tlaka od 80 dB iznad referentne razine (razina od 0 dB odgovara tlaku od
20 μPa), onda se smatra da mjereni zvuk ima razinu glasnoće od 80 fona.
Kako osjet jakosti zvuka raste približno logaritamski, razinu jakosti zvuka računamo s
19

logaritmom omjera jakosti dvaju zvukova. Razina jakosti zvuka izražava se u dB, a glasnoća u
fonima ili sonima (SON).
L (fon) = 10 log(I / I0) = 20 log(p / p0)
gdje je:
L(fon) = razina glasnoće zvuka
I = jakost nekog zvuka
I0 = jakost praga čujnosti = 10-12 (W/m2)
p = tlak nekog zvuka
p0 = tlak praga čujnosti = 2 · 10-5 Pa
Prag čujnosti – zvuk kojeg ljudsko uho jedva čuje
- f = 1 000 Hz, p = 2 · 10-5 Pa, I = 10-12 (W/m2)
- amplituda titranja čestica zraka oko 10-11 m, a promjene tlaka oko 10-5 Pa
- razina jakosti zvuka = 0 dB
- razina glasnoće = 0 fona
Prag boli – glasnoća koju uho jedva može podnijeti, izaziva bol u uhu
- f = 1 000 Hz, p = 20 Pa, I = 10 (W/m2)
- amplituda titranja čestica zraka oko 10-5 m, a promjene tlaka oko 30 Pa
- razina jakosti zvuka = 120 dB
- razina glasnoće = 120 fona
Dinamička karakteristika ljudskog uha
20

Fon i decibel nisu iste jedinice. Za različite zvučne tlakove, a time i za različite jakosti zvuka,
podudaraju se samo na frekvenciji od 1 000 Hz. Izofonske krivulje (krivulje koje povezuju
točke iste glasnoće) pokazuju da jednaku glasnoću nižih i viših frekvencija treba ostvariti
većom jakosti zvuka u odnosu na zvukove frekvencija od oko 1 000 Hz.
Izofonske krivulje su i gušće pri niskim i visokim frekvencijama što znači da se istom
promjenom zvučnog tlaka ostvaruje veća promjena subjektivnog doživljaja jakosti zvuka tj.
glasnoće.
Osjetljivost ljudskog uha i izofonske krivulje
21

Slušna ploha (područje govora) zdravog čovjeka ovisna je o njegovoj dobi.
Razina glasnoće u fonima ne daje podatak koliko je puta neki zvuk glasniji od drugog, jer se
glasnoće zvukova iz različitih izvora uspoređuju u odnosu na prag čujnosti, a ne međusobno.
Zbog toga međunarodna organizacija ISO uvodi jedinicu SON. 1 son odgovara glasnoći zvuka
od 40 fona (u praksi odgovara prigušenom govoru ili paranju papira).
Broj sona pokazuje koliko je puta neki zvuk glasniji od zvuka koji ima glasnoću od 1 sona.
Odnos glasnoće u sonima i fonima
SON = 2(fon – 40)/10
22

Iz gornje relacije je vidljivo da svako povećanje glasnoće za 10 fona odgovara udvostručenje
glasnoće u sonima.
Primjer:
ljudski govor – 50 fona = 2 SONA
automobilska truba – 90 fona = 32 SONA
prag bola – 120 fona = 256 SONA
Sada se jasno vidi da je automobilska truba 16 puta glasnija od normalnog govora.
Prednosti SONA u odnosu na fone:
- glasnoće zvukova iz različitih izvora mogu se međusobno uspoređivati
- glasnoće zvukova iz više izvora mogu se zbrajati.
Za tonove glasnoće više od 1 SONA i frekvencija viših od 300 Hz, glasnoća u sonima je
linearno ovisna o logaritamskoj promjeni zvučnog tlaka.
Boja tona
Boja tona je u psihoakustici karakterističan doživljaj muzičkog zvuka. Različita glazbala
sviraju istu notu (ton iste frekvencije), ali njihov zvuk nije isti, jer svako glazbalo ima svoju
boju tona. Iako je osnovna frekvencija ista, glazbala proizvode i tonove drugih frekvencija
(harmonike). Boja tona je određena brojem, frekvencijom i jakošću harmonika osnovnog tona.
Boji tona u objektivnoj akustici odgovara spektar složenog tona.
Visina tona
Visina tona je psihoakustička veličina po kojoj se dva tona mogu razlikovati kao dublji
(tamniji) ili viši (svjetliji). Doživljeni ton je viši što je viša frekvencija tona kao objektivnog
podražaja.
23

Osjet visine tona nije proporcionalan iznosu promjene frekvencije, nego omjeru promjene.
Npr., porast frekvencije sa 100 na 120 Hz izaziva isti osjet promjene tona kao i promjena
frekvencije s 5 kHz na 6 kHz. To znači da se osjet visine tona mijenja s logaritmom frekvencije.
Visina tona je određena i glasnoćom zvuka. S povećanjem glasnoće povisuje se visina tonova
frekvencija iznad 5 kHz, a smanjuje za tonove frekvencija ispod 500 Hz.
Osjetna visina tona se izražava jedinicom mel (prema melodiji). 1 000 mela je visok ton
frekvencije 1 000 Hz i glasnoće 1 SON.
Ako su tonovi npr, cjelobrojne vrijednosti malih brojeva, osjet tih tonova je harmoničan.
Npr.1:2 je oktava, 1:3 je terca, 3:2 je kvinta.
Da bi se neki ton mogao prepoznati, mora trajati između 4 i 10 ms za frekvencijsko područje
između 400 Hz i 10 kHz. Ispod 100 Hz vrijeme prepoznavanja je dulje od 30 ms.
S obzirom na subjektivnost čovjek razlikuje dvije tonske visine: harmonijsku i melodijsku.
Čovjek čuje oko 10 harmonijskih i 6,3 melodijske oktave.
Ovisnost subjektivne visine tona o frekvenciji
24

MIKROFONI
Mikrofon je akustičkoelektrični pretvarač; pretvara zvuk u električnu struju.
Simbol mikrofona:
Podjela mikrofona prema principu rada (električni kriterij):
- ugljeni
- elektrodinamički
- elektromagnetski
- kristalni
- kondenzatorski.
Podjela mikrofona prema načinu djelovanja tlaka na membranu mikrofona (akustički kriterij):
- tlačni: zvučni tlak djeluje samo s jedne strane membrane, membrana titra zbog razlike
između vanjskog zvučnog tlaka i atmosferskog tlaka unutar kućišta mikrofona
- gradijentni: zvučni tlak djeluje s obje strane membrane, membrana titra pod utjecajem
razlike tlakova s prednje i stražnje strane mikrofona.
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE MIKROFONA:
1. Osjetljivost mikrofona
Osjetljivost mikrofona je omjer induciranog napona i efektivne vrijednosti zvučnog tlaka
koji je izazvao taj napon.
SM = inducirani napon mikrofona / zvučni tlak = U/p (V/μbar)
1 bar = 105 Pa = 105 N/m2
1 μbar = 0.1 Pa
Osjetljivost realnog mikrofona SM se obično uspoređuje sa osjetljivošću zamišljenog
referentnog mikrofona osjetljivosti S0 = 1 V/ μbar ili 10 V/Pa i daje se u decibelima.
SM (dB) = 20•log(SM/S0)
Osjetljivost ovisi o starosti mikrofona, konstrukciji, struji napajanja, položaju i
mikroklimatskim uvjetima.
2. Usmjerenost mikrofona
Usmjerenost izražava ovisnost osjetljivosti mikrofona o smjeru odakle dolaze zvučni
valovi. Najveću osjetljivost mikrofon ima za zvuk koji upada okomito na membranu
mikrofona. Usmjerenost dolazi do izražaja pri višim frekvencijama.
Usmjerenost tlačnog mikrofona za različite frekvencije zvuka
28

28

3. Efikasnost
Efikasnost (n) se definira kao logaritam omjera snage PM stvarnog mikrofona i snage P0
referentnog mikrofona.
Snaga referentnog mikrofona iznosi P0 = 1 mW pri zvučnom tlaku na membranu mikrofona
od p0 = 1 Pa = 10 μbar koji stvara normalni govor. Mikrofon je prilagođen tj. opterećen
je otporom koji je jednak unutrašnjem otporu mikrofona (prilagođenje trošila na najveću
snagu).
n (dB) = 10•log(PM/P0)
4. Impedancija
Impedancija mikrofona je ukupni unutrašnji otpor koji mikrofon ima kao izvor pri
frekvenciji od 1000 Hz.
5. Frekvencijska karakteristika
Frekvencijska karakteristika pokazuje ovisnost osjetljivosti mikrofona o frekvenciji zvuka.
U govornom području od 300 do 3400 Hz osjetljivost nije konstantna, ali ljudsko uho
nije previše osjetljivo na različite osjetljivosti mikrofona tako da razlike u osjetljivosti
mikrofona manje od 2 dB skoro ne zamjećujemo. Ipak je poželjno da frekvencijska
karakteristika mikrofona bude konstantna u što širem frekvencijskom području, ali ovisno i
o namjeni mikrofona (prijenos govora, prijenos glazbe).
Frekvencijska karakteristika mikrofona
6. Dinamika
Dinamika je logaritam omjera najjačeg i najslabijeg zvuka koji mikrofon može prenijeti bez
28

utjecaja šuma i bez izobličenja.
Donja granica dinamike određena je samim šumom mikrofona, dok je gornja granica
dinamike ograničena izobličenjima koje izaziva prevelika elongacija membrane mikrofona.
Dinamika kod kvalitetnih mikrofona iznosi preko 20 dB.
Dinamičko područje mikrofona
28

7. Korisnost η
Korisnost mikrofona je omjer između uložene akustičke energije i dobivene električne
energije.
Zbog dvostruke pretvorbe energije (akustička energija zvuka se pretvara u mehaničku
energiju titranja membrane, a ova u električnu energiju), korisnost mikrofona je malena i
iznosi od 1 do 3%.
8. Izobličenje
Izobličenje mikrofona je promjena oblika signala kojeg mikrofon stvara.
Izobličenja mogu biti linearna i nelinearna.
Linearna izobličenja nastaju zbog različite osjetljivosti mikrofona za različite frekvencije
zvuka te se mijenjaju amplitude ili/i faze električnog signala pojedinih frekvencija. Uho
osjeća linearna izobličenja kao promjenu boje tona.
Nelinearna izobličenja nastaju zato što se promjenom tlaka na membranu ne mijenja
linearno otpor mikrofona, a time se ne mijenja linearno ni mikrofonska struja. Ulazni
sinusni zvučni tlak dat će na izlazu mikrofona izobličenu mikrofonsku struju koja se sastoji
od osnovnog tona i niza viših harmonika koji nema u izvornom zvučnom signalu.
U ukupno izobličenje ulazi i šum mikrofona.
Najveća izobličenja ima ugljeni, a najmanja elektrodinamički i elektromagnetski mikrofon.
VRSTE MIKROFONA
UGLJENI MIKROFON
Ugljeni mikrofon ima kućište ispunjeno ugljenom prašinom koje je s jedne strane zatvoreno
tankom metalnom prašinom. Električni otpor ugljene prašine ovisi o njenoj gustoći koja
se mijenja ovisno o zvučnom tlaku na membranu. Promjena električnog otpora utječe na
promjenu jakosti istosmjerne struje kojom se mikrofon napaja (npr. jači glas - veći tlak - veća
elongacija membrane – veća gustoća ugljenih zrnaca – veća dodirna površina među zrncima –
manji prijelazni otpor – jača struja). Dakle mikrofon generira promjenjivu tj. izmjeničnu struju.
Napon na stezaljkama mikrofona je proporcionalan elongaciji membrane, a neovisan o
frekvenciji.
Ugljeni mikrofoni se najviše upotrebljavaju u telefoniji.
Impedancija: isključivo omski otpor od nekoliko stotina oma
Linearna izobličenja: znatna i to do 100%
Frekvencijsko područje: usko, 300 – 3000 Hz
Osjetljivost: velika, oko 40 dB, oko 100 mV/Pa, ne treba pojačanje signala
Efikasnost: oko 20 dB
- primjetan šum, posebno pri jačim strujama
29

KRISTALNI MIKROFON
Princip rada kristalnog mikrofona je piezoelektrični efekt: djelovanjem sile na plohe kristala
između njih se stvara napon.
Membrana je mehanički povezana s kristalom pa se njeno titranje prenosi na plohe kristala tj.
između priključnica kristala stvara se napon koji vjerno prati promjene zvučnog tlaka. Ovaj
napon je proporcionalan elongaciji membrane i neovisan je o frekvenciji.
Impedancija: od nekoliko desetaka kΩ do oko 250 kΩ ovisno o kapacitetu (600-3000 pF)
Osjetljivost: velika, nekoliko desetaka mV/Pa, ne treba pojačanje signala
ELEKTRODINAMIČKI MIKROFON
Elektrodinamički mikrofon s trakom Elektrodinamički mikrofon sa zavojnicom
30

Princip rada elektrodinamičkih mikrofona je elektromagnetska indukcija sječenjem magnetskih
silnica. U vodiču koji se giba u magnetskom polju i pritom siječe magnetske silnice inducira se
napon koji je proporcionalan brzini gibanja vodiča: U = Blv.
Kod ovih mikrofona, titranje membrane se prenosi na metalnu traku odnosno pokretnu
zavojnicu, pa je inducirani napon proporcionalan brzini titranja membrane.
Karakteristike mikrofona sa zavojnicom:
Impedancija: isključivo omski otpor od oko 200 Ω
Linearna izobličenja: zanemariva
Frekvencijsko područje: 30 Hz – 15 kHz
Osjetljivost: oko 2 mV/Pa, izlazni je napon malen pa ga je potrebno podići transformatorom
prije ulaza u pojačalo
Ostalo: vlastiti šum oko 20 dB iznad praga čujnosti
KONDENZATORSKI MIKROFON
Kondenzatorski mikrofon je pločasti kondenzator s
metalnom folijom (membranom) s jedne strane i
metalnom protuelektrodom s druge strane. Između
elektroda je kao dielektrik zrak debljine 10-20 μm.
Titranjem membrane kondenzatorskog mikrofona
mijenja se razmak između elektroda kondenzatora,
polazi do promjene kapaciteta (raste ili pada) i
istosmjerni izvor puni-prazni kondenzator u ritmu
govornog signala. Promjenjiva struja punjena-pražnjenja
kondenzatora na velikom otporu R stvara
izmjenični pad napona koji je proporcionalan
elongaciji membrane i neovisan o frekvenciji.
Impedancija: vrlo velik, reda MΩ, određen
kapacitetom od oko 50 pF Linearna izobličenja: zanemariva, šum neznatan
Frekvencijsko područje: široko
Osjetljivost: 30 – 50 μV/Pa
Ostalo: nedostatak je potreba izvora napona 100 – 200 V, ali ako je izolator prethodno
polariziran vanjski izvor nije potreban (elektretski mikrofoni)
ELEKTROMAGNETSKI MIKROFON
31

Sa membranom ovog mikrofona spojena je pločica od
mekog željeza koja s permanentnim magnetom tvori
magnetski krug. Titranjem membrane mijenja se zračni
raspor između pločice i polova magneta, čime se
mijenja magnetski otpor, a time i magnetski tok u
zavojnici pa se u njoj inducira napon: U = - N• ΔΦ/Δt.
Inducirani napon je proporcionalan brzini titranja
membrane.
Primjena: u bezbaterijskim telefonima u rudnicima, na
brodovima i sl.
TLAČNI MIKROFONI
Kod tlačnih mikrofona membrana titra
zbog razlike između vanjskog zvučnog
tlaka p i atmosferskog tlaka p0 unutar
kućišta mikrofona. Najveće amplitude
pomaka membrane nastaju pri
rezonancijskoj frekvenciji membrane koja
ovisi o masi i koeficijentu elastičnosti
membrane.
Kod ugljenih, kristalnih i
kondenzatorskih mikrofona tlačnog
tipa kod kojih je inducirani napon
proporcionalan pomaku membrane,
membranu treba konstruirati tako
da joj je rezonancijska frekvencija
iznad radnog područja mikrofona.
a – pomak, elongacija membrane
Kod elektrodinamičkih i
elektromagnetskih
mikrofona tlačnog tipa kod
kojih je inducirani napon
proporcionalan brzini
titranja membrane,
rezonantna frekvencija treba
biti u sredini radnog
32

područja mikrofona ali uz
dovoljno veliko prigušenje.
v – brzina titranja membrane
Usmjerena karakteristika tlačnih mikrofona
GRADIJENTNI MIKROFONI
Kod gradijentnih mikrofona sila na membranu je
proporcionalna razlici tlakova p1 i p2 po jedinici duljine
tj. gradijentu tlaka. Sila raste s frekvencijom zvuka 6 dB/
oktavi.
Kod ugljenog, kristalnog i kondenzatorskog mikrofona gradijentnog tipa rezonancijska
frekvencija odabire se u sredini radnog područja uz dovoljno veliko prigušenje.
Kod elektrodinamičkog i elektromagnetskog
mikrofona gradijentnog tipa radno područje
33

leži iznad rezonancijske frekvencije membrane
jer je za to područje frekvencija brzina
membrane neovisna o frekvenciji.
Usmjerena karakteristika gradijentnog mikrofona
(osmičasta karakteristika)
ZVUČNICI
Zvučnik je elektroakustički pretvarač koji pretvara električnu energiju u akustičku.
Od zvučnika se zahtijeva što vjernija reprodukcija zvuka.
Idealni širokopojasni zvučnik pretvara konstantnu privedenu električnu energiju u konstantni
zvučni tlak u cijelom čujnom frekvencijskom području od 20 Hz do 20 000 Hz. Ovo je tehnički
skoro nemoguće izvesti pa se za prekrivanje cijelog čujnog područja koristi više zvučnika tj.
kombiniraju se niskotonski i visokotonski zvučnici.
Područje
kombinacija I II III
s 3 zvučnika 20 – 250 Hz 250 – 5000 Hz 5 – 15 kHz
s 2 zvučnika 20 – 500 Hz 500 – 15 000 Hz
ili ili
20 – 5000 Hz 5000 – 15000 Hz
Manje kvalitetni zvučnici prekrivaju područje od 70 do približno 10000 Hz.
Kao mehanički titrajni sustav koristi se membrana (okrugla, ovalna ili pravokutna kruta ploha,
ravnog ili konusnog oblika) koja je vanjskim rubovima pomoću gornjih centratora elastično
učvršćena na držač tzv. košaru, a unutarnjim rubom na donji centrator. Sila se prenosi na
membranu ili u sredini ili linijski ili na cijeloj površini. Titranje membrane se prenosi na čestice
okolnog zraka te mehanički titraji membrane u njemu stvaraju zvučne valove.
Zvučnici se ugrađuju u ravne ploče ili u otvorene ili zatvorene kutije da bi se spriječio akustički
kratki spoj. Naime sama membrana zvučnika ne može dovoljno odjeliti prednju i stražnju stranu
zvučnika. Zbog toga kada se membrana kreće naprijed, ispred zvučnika nastaje sabijanje zraka,
a istodobno iza zvučnika njegovo razrjeđivanje. Zbog razlike u tlakovima oni će se nastojati
izjednačiti najkraćim mogućim putem tj. preko rubova zvučnika što ima za posljedicu širenja
34

zvuka slabijim intenzitetom. Ova pojava izjednačenja tlakova neugrađenog zvučnika zove se
akustički kratki spoj.
TEHNIČKE KARAKTERISTIKE ZVUČNIKA
Tehničke karakteristike zvučnika:
• Reprodukcija ili osjetljivost (čujnost)
• Usmjerenost
• Frekvencijska karakteristika
• Korisnost
• Nazivna snaga
• Impedancija
• Izobličenje
Od navedenih karakteristika kratko su definerane tri.
Reprodukcija ili osjetljivost zvučnika je omjer zvučnog tlaka p na određenoj udaljenosti u smjeru
osi zvučnika i napona u na priključnicama zvučnika.
Reprodukcija ovisi o udaljenosti od membrane zvučnika.
Nazivna snaga zvučnika koju navodi proizvođač je maksimalna električna snaga koju zvučnik
može trajno podnijeti bez oštećenja.
Ova snaga mora biti veća od nazivne izlazne snage pojačala na koje se zvučnik priključuje da
ne dođe do preopterećenja zvučnika (dobro je da bude 2 puta veća od snage pojačala jer su
izobličenja najmanja).
Električna impedancija zvučnika je bitna zbog prilagođenja zvučnika na pojačalo. Ako su
impedancije zvučnika i pojačala jednake dolazi do maksimalnog prijenosa snage između ova dva
uređaja. Impedancija zvučnika mora biti jednaka ili veća od impedancije pojačala da ne bi došlo
do preopterećenja pojačala i njegovog mogućeg uništenja.
Nazivna impedancija za dinamičke zvučnike je 4, 8 ili 16 Ω, ali na frekvencijama izvan pojasa
200 – 600 Hz obično je znatno veća.
VRSTE ZVUČNIKA
- elektrodinamički ili dinamički zvučnik
- elektrostatički zvučnik
- kristalni ili piezoelektrični zvučnik
DINAMIČKI ZVUČNIK
U zračnom rasporu između polova magneta nalazi
se pomična zavojnica na koju je pričvršćena
konusna membrana.
Kada kroz zavojnicu protječe struja čujnih
frekvencija, zavojnica se pomiče lijevo – desno pod
utjecajem sile izbacivanja F = Bli. Pomaci
35

zavojnice prenose se na membranu koja titrajući
proizvodi zvuk.
Kako su za određeni zvučnik B i l konstantni, sila izbacivanja je proporcionalna i mijenja se kako
se mijenja struja. Za postizanje veće sile, indukcija u zračnom rasporu iznosi i preko 2 T.
Za visokotonske zvučnike membrana se izrađuje od krućeg i lakšeg papira, a za niskotonske od
mekšeg i težeg papira.
ELEKTROSTATIČKI ILI KONDENZATORSKI ZVUČNIK
36

1. Nema tonskog signala u = 0
membrana: +Q, +φu
perforirana elektroda: -Q, -φu
Na membranu djeluju jednake, ali suprotne sile pa ona miruje.
2. Prisutan tonski signal u
membrana: +Q, + φu
1. perforirana elektroda: -Q + q/2, -φu + u/2
2. perforirana elektroda: -Q – q/2, -φu - u/2
Pozitivno nabijena membrana otklanja se prema elektrodi nižeg potencijala tj. prema
negativnije nabijenoj elektrodi. Kako je tonski signal izmjeničan, membrana titra.
KRISTALNI ILI PIEZOELEKTRIČNI ZVUČNIK
Princip rada kristalnog zvučnika je obrnuti
piezoelektrični efekt: dovođenjem izmjeničnog
napona na plohe kristala, kristal titra i ti se titraji
prenose na membranu.
Karakteristike kristalnih zvučnika:
- visokotonski zvučnici (od nekoliko kHz do 20
kHz)
- visoka korisnost ( uz pomoć trube i do 70%)
- lagani su jer nemaju magnete
- neosjetljivi na manja preopterećenja
- vrlo lomljivi, temperaturno osjetljivi…
2.2. SLIKA
LJUDSKO OKO I OSOBINE VIDA
Bez svjetla ne bismo ništa vidjeli. Svjetlost je elektromagnetsko zračenje čije se valne duljine
u vidljivom dijelu spektra kreću od 400 nm do 700 nm. Kroz vakuum (zrak) se širi brzinom od
300 000 km/s.
Oko je okrugla vrećica bistre želatinozne tekućine koja se zove staklasta tekućina obavijena
čvrstom vanjskom ovojnicom tj. bjeloočnicom.
37

Dijelovi oka:
- šarenica: mišić koji nadzire veličinu zjenice (pigmenti šarenice određuju boju očiju)
- rožnica: lomi svjetlo koje upada u oko i djelomično ga izoštrava (prozirni ispupčeni vanjski
dio očne jabučice
- zjenica: otvor u šarenici kroz koji ulazi svjetlost; kad je svjetlo prigušeno širi se, a kad je
jako suzuje se – akomodacija oka
- leća: fokusira svjetlo, fino ga izoštrava
- mrežnica: opaža svjetlost tj. prima sliku. Sadrži milijune stanica osjetljivih na svjetlo koji se
zovu štapići i čunjići; štapići vide crno-bijelo, a čunjići u boji. Slika u mrežnici je obrnuta.
- vidni živac: prenosi sliku u mozak gdje se slika vraća u pravilni uspravni položaj.
Jedna od važnih karakteristika oka je njegova tromost. Tromost oka znači da receptori oka i
nakon prestanka trenutnog svjetlosnog podražaja još neko vrijeme pamte sliku tj. zadržava se
subjektivni doživljaj slike. Ako se u jednoj sekundi prikaže slijed od 24 slike nekog događaja,
zbog tromosti oka čovjek će to doživjeti kao pokretni događaj (televizijska, kino slika).
FOTOMETRIJA
Fotometrija je dio fizike koji se mjerenjem veličina vidljivog dijela svjetlosnog spektra.
Tok svjetlosti F je energija emitirane svjetlosti Es nekog izvora u jedinici vremena: F=Es/t.
Jedinica za tok je lumen.
Efikasnost izvora svjetlosti S je omjer između toka svjetlosti F i uložene energije u jedinici
vremena P: S=F/P.
Jakost izvora ili intenzitet I (luminoznost) je tok svjetlosti F što ga izvor šalje u jedinični
prostorni kut θ:
38

I=F/θ
Jedinica za intenzitet izvora je 1 svijeća ili kandela (cd) tj. 1/60 intenziteta od 1 cm2 crnog tijela
pri talištu platine od 1770˚ C. Jedna kandela odgovara otprilike sjaju jedne svijeće.
Rasvjeta (osvjetljenje ili iluminacija) E direktno je proporcionalna s tokom svjetlosti F, a
obrnuto proporcionalna s površinom S koju svjetlost obasjava: E=F/S.
Jedinica rasvjete je luks (lx). Ploha ima rasvjetu 1 luks ako na svaki kvadratni metar te plohe
pada tok svjetlosti od 1 lumena. S udaljenosti od 1 m2, svjetlosni izvor jakosti 1 kandele
osvijetlit će 1 m osvjetljenjem od 1 luksa.
Sjaj je gustoća jakosti svijetlosti nekog svjetlosnog izvora (jakost svjetlosti po jedinici površine
izvora).
BOJA
Bojom nazivamo reakciju fotoosjetljivih čunjića u našem oku na vanjski podražaj u obliku
svjetlosne zrake. Ulaskom u oko zraka se lomi kao u prizmi i raspršuje u spektar.
Doživljaj boje povezan je s pojmom svjetlosti. Razlikuju se dvije skupine svjetlosti:
- akromatska (neobojena) i
- kromatska (obojena) svjetlost.
Akromatska svjetlost
Akromatsku svjetlost doživljavamo kao crnu, bijelu i sivu boju. Primjeri primjene akromatske
svjetlosti su crno-bijela televizija, crno-bijela slika na monitoru računala i crno-bijeli tisak.
Jedini parametar akromatske svjetlosti je količina svjetlosti koja u fizikalnom smislu odgovara
energiji. Količina svjetlosti opisuje se veličinama intenzitet (jakost) i osvijetljenost. U
psihološkom smislu količina svjetlosti se opisuje kao intenzitet osjeta i naziva se sjajnost
(brightness).
Intenzitet crne boje ima vrijednost 0, a intenzitet bijele boje ima vrijednost 1. Vrijednostima
između 0 i 1 odgovaraju različite razine sive boje. Crno-bijela televizija ili monitor može
proizvesti različite razine sive boje na istom mjestu (pikselu).
Kromatska svjetlost
Čovjekov doživljaj svjetlosti (boje) opisuje se s tri psihološke veličine:
- nijansa
- zasićenje
- osvijetljenost (svjetlina, sjajnost, sjaj)
Nijansa opisuje vrstu boje npr. crvena, zelena, žuta… ovisno o dominantnoj valnoj duljini
emitirane svjetlosti.
Zasićenje opisuje udaljenost boje od sive boje istog intenziteta npr. crvena boja je vrlo
zasićena, ružičasta je manje zasićena.
Osvijetljenost opisuje intenzitet svjetlosti reflektirane od objekta.Dodavanjem akromatskih
boja kromatskim bojama dobivaju se tonovi kromatskih boja. Ton je dodana količina svjetlosti
u boji, dakle svijetloplava, tamnoplava, još tamnija plava i tako sve do crne.
39

Dodavanjem sivih tonova nekoj kromatskoj boji ona, osim što se zatamnjuje u tonu, gubi i na
čistoći. Tako dodavanjem sive boja blijedi, gubi na kvaliteti, čistoći, intenzitetu ili zasićenosti.
Primjer degradacije boje: čistoj crvenoj boji se postepeno dodaje siva
u sve većoj količini što rezultira gašenjem, izbljeđivanjem boje koja
od čiste, jarke, intenzivne postaje zagasita, blijeda, degradirana.
Boja ima i svoju prirodnu količinu svjetlosti u sebi; tako je žuta bez
primjese bijele svjetlija od plave. Čista crvena i zelena imaju otprilike jednaku svjetlinu.
KOLORIMETRIJA
Kolorimetrija je grana fizike koja na objektivan način opisuje boje.
Kolorimetrija je uspoređivanje boje na temelju određivanja fizikalnih podražaja koji izazivaju
jednake osjete tona boje, zasićenja i svjetline.
Fizikalno, vidljiva svjetlost je elektromagnetsko zračenje valnih duljina od 400 do 700 nm.
Spektar svjetlosti
vidljiva svjetlost infracrvena ultraljubičasta svjetlost svjetlost
380 nm 770 nm λ
ljubičasta crvena
Spektarne boje i valna duljina
Boja Valna duljina (nm)
ljubičasta 390-455
plava 455-492
40

zelena 492-577
žuta 577-597
narančasta 597-622
crvena 622-770
Bijela svjetlost kao akromatska svjetlost sastavljena je od mnoštva boja i na svim valnim
duljinama ima približno istu energiju. Ljudsko oko teško razlikuje dvije bijele svjetlosti kod
kojih se sastav boja znatno razlikuje.
Količina energije na pojedinoj valnoj duljini opisuje se spektralnom distribucijom energije.
Pritom, više različitih distribucija može izazvati opažaj iste boje.
Primjer spektralne distribucije energije svjetlosti
Vizualni efekt spektralne distribucije može se opisati trima parametrima:
- dominantnom valnom duljinom
- čistoćom pobude i
- količinom svjetlosti (sjaj).
Čistoća pobude je udio bijele svjetlosti u nekoj boji. Boju određuje dominantna valna duljina
i udio bijele svjetlosti u toj boji. Ako je udio bijele svjetlosti u nekoj boji manji kažemo da je
zasićenje te boje veće te ona sa manjom energijom pobuđuje maksimalni doživljaj boje. Dakle,
bijela svjetlost unosi poremećaj u doživljaj boje.
Bijela svjetlost smanjuje zasićenje boje
dominantna valna duljina
veće
zasićenje
λ
energija
548 nm
zelena
manje zasićenje
bijela svjetlost
zasićenje=0
Odnos između percepcijskih veličina kje opisuju svjetlost i kolorimetrijskih veličina:
41

Percepcijska veličina Kolorimetrijska veličina
Nijansa Dominantna valna duljina
Zasićenje Čistoća pobude
Svjetloća Intenzitet
Sjajnost Intenzitet
SINTEZA BOJA
Sintezom ili miješanjem boja dobiva se nova boja. U osnovi dva su načina miješanja boja:
1. aditivno: optičko miješanje svjetlosti. RGB snopovi u televiziji. Osnovne ili primarne
boje: R (red) crvena, G – green (zelena), B – blue (plava) pri kojemu se dodavanjem
svake boje dodaje i svjetlosna energija idući od tamnoga ka svijetlome.
43

43

2. suptraktivno: mehaničko miješanje pigmentacija. Osnovne boje: crvena, plava, žuta.
Primjena: slikarstvo, fotografija u boji.
Primarne boje- međusobno neovisne boje što znači da se miješanjem dviju boja ne može
dobiti treća neovisna boja. Sve tri skupa pomiješane daju bijelu boju. To su:
crvena…..R (red) – 610 nm
zelena…...G (green) – 548 nm
plava……B (blue) – 465 nm
Komplementarne boje – boje koje se dobiju miješanjem primarnih boja. Zajedno daju crnu
boju. Komplementarne su zato što miješanjem s primarnim bojama
daju neutralnu boju. Žuta je komplementarna plavoj, plavozelena
(cijan-svjetloplava) crvenoj, a ljubičasta (magenta) zelenoj. To su:
žuta……… Ye = R + G
cijan………..C = G + B
ljubičasta….M = R + B
Ljudski vid je trikromatski. Sve se boje mogu dobiti miješanjem triju primarnih boja. U
kromatskoj televiziji to su crvena, zelena i plava. Dobivena boja ovisit će o udjelima pojedine
primarne boje. Za potpuno određivanje boje potrebno je izvesti izjednačavanje (određivanje
udjela pojedinih primarnih boja) tako da zbroj svih triju primara daje bijelu boju. Ta se količina
primara smatra njegovom jediničnom vrijednošću (podešavanje kamere prije snimanja na
referentno bijelo ili engl. white balance kako bi primari dali potpuno određenje boje).
MODELI BOJA U RAČUNARSKOJ GRAFICI
Skupine modela boja:
1. sklopovski orijentirani modeli:
a) RGB (Red-Green-Blue) za CRT monitore
b) CMY (cyan, magenta, yellow) i CMYK (cyan, magenta, yellow, black) za tiskanje u boji
2. korisnički orijentirani modeli:
a) HSV (hue-nijansa, saturatio-zasićenje, value-sjajnost)
b) HLS (hue, lightness, saturation)
c) HVC (hue, value, chromaticity)
Među pojedinim modelima moguća je pretvorba specifikacije boje.
RGB model boje
44

Crvena, zelena, plava – aditivne primarne boje; njihovi udjeli se mogu zbrojiti za dobivanje
određene boje
Dijagonala koja spaja crnu i bijelu boju predstavlja razine sivog.
Područje boja koje može prikazati CRT monitor određeno je svojstvima fosfornog sloja.
HSV model boja
45

Vrh šesterostrane piramide je u ishodištu koordinatnog sustava i odgovara crnoj boji.
Vertikalna os V određuje sjajnost boje. Baza piramide je na razini V=1 što odgovara skupu
sjajnih boja. Nijansa je određena kutom zakreta H oko vertikalne osi V. Kutovi zakreta
komplementarnih boja razlikuju se za 180º. Radijalna udaljenost od osi V određuje razinu
zasićenosti boje S.
Mnogi aplikacijski programi omogućavaju korisniku izbor boje iz prikazanog skupa boja.
Za veći izbor boja, korisnik može odrediti boju pomoću nekog od modela boja preko
odgovarajućeg korisničkog sučelja.
Primjer korisničkog sučelja za određivanje boje u HSV modelu
TELEVIZIJA
Televizija se bavi prijenosom pokretne slike.
46

Televizija može biti:
- akromatska (crno-bijela) i
- kromatska (u boji).
Za snimanje slika i scena služe pri televizijskom prijenosu TV kamere.
Glavni dijelovi TV kamere su objektiv, analizirajuća cijev i elektronički tražilac slike tj.
mala katodna cijev na kojoj se vidi reprodukcija trenutno snimane slike. Kamera pretvara
sliku u električni signal da bi se omogućio njen prijenos. Analizirajuća cijev je optoelektrični
pretvarač. Postoji više vrsta analizirajućih cijevi (plumbikon, superortikon, vidikon, satikon),
ali se danas u kamerama uglavnom koriste CCD senzori (Charge Coupled Device) za
analiziranje slike.
Kamere kao optoelektrični pretvarači rade na principu fotoelektričnog efekta. Ako materiju
obasjamo svjetlošću dolazi do sudara fotona i elektrona vezanog za jezgru atoma. U ovom
sudaru foton nestaje, a elektron napušta atom. Ovisno o dobivenoj kinetičkoj energiji u sudaru
elektron ostaje slobodan u materiji i povećavaju njenu vodljivost (unutrašnji fotoelektrični
efekt) ili napušta materiju (vanjski fotoelektrični efekt). Elektroni mogu biti oslobođeni iz
materije ako površinu materije bombardiramo elektronima dovoljno velike energije.
Reprodukcija snimljene slike dobiva se na CRT, LCD ili plazma monitorima.
Vidikon je najjednostavnija analizirajuća cijev, a radi na principu unutrašnjeg fotoelektričnog
efekta.
Vidikon
• U vidikonu se kao fotoosjetljivi materijal i materijal za uskladištenje slike (ekran)
primjenjuju mali poluvodički elementi naneseni s unutrašnje strane prozirne signalne
elektrode koja je preko otpornika R spojen as izvorom napona 10 – 100 V.
• Na te male poluvodičke elemente s unutrašnje strane pada elektronski snop male energije i
dovodi pojedine točke tog ekrana na potencijal katode od 0 V.
• Optička slika pomoću optike kamere kroz prozirnu signalnu elektrodu pada na ekran s druge
48

strane.
48

• Poluvodički elementi djeluju kao mali kondenzatori na kojima se zbog razlike potencijala
nakupljaju maleni naboji. Fotoosjetljivi sloj je dielektrik tih kondenzatora.
• Pod utjecajem svjetlosti mijenja se, zbog unutarnjeg fotoefekta, otpor dielektrika , pa svaki
element ovisno o osvijetljenosti ima drugi otpor. Dielektrik neosvijetljenih elementarnih
kondenzatora ponaša se kao izolator, pa ovi kondenzatori zadržavaju naboj. Između
dva analiziranja, elementarni kondenzatori se preko vodljivog dielektrika više-manje
izbijaju, pa na unutrašnjoj strani ekrana u pojedinim točkama vladaju različiti potencijali
(visina potencijala proporcionalna je intenzitetu svjetlosti) koji predstavljaju električnu
reprodukciju slike.
• Analiziranjem slike pomoću elektronskog topa popunjavaju se izgubljeni naboji tj.
neutraliziraju se pozitivni potencijali (dovode se opet na 0 V). Kroz otpor R teče struja
punjenja elementarnih kondenzatora i na otporu stvara pad napona koji predstavlja signal
slike.
• Srednja struja pri maksimalnom osvjetljenju iznosi 0,2 do 0,35 μA. Vrlo mala struja teče i u
potpunoj tami (struja tame ili struja crnog).
• (Pomoću optike kamere kroz prozirnu signalnu elektrodu se projicira slika na tanki
fotoosjetljivi sloj naparen na elektrodu.
• Zbog unutrašnjeg fotoefekta mijenja se proporcionalno intenzitetu svjetlosti otpor na
pojedinim elementima fotoosjetljivog sloja
• Svaki element sloja djeluje kao mali kondenzator s bolje ili lošije vodljivim dielektrikom.
• Signalna elektroda je na pozitivnom naponu (10…100 V)
• Na neosvijetljenim mjestima fotoosjetljivi sloj djeluje kao izolator pa se na njima
zadržava naboj. Osvijetljena mjesta imaju manji otpor, pa kako je signalna elektroda
na pozitivnom naponu, dolazi do neutralizacije naboja i pojave pozitivnih potencijala
s unutrašnje strane fotoosjetljivog sloja. Tako dobiveni potencijali koji na pojedinim
točkama odgovaraju intenzitetu svjetla (što je veći intenzitet svjetla veći je potencijal
točke), predstavljaju električnu reprodukciju slike i zadržavaju je između dva uzastopna
analiziranja.
• Analizu slike vrši elektronski snop (elektronska zraka) iz elektronskog topa. Elektronski
snop se ubrzava električnim poljima elektrode za fokusiranje i ubrzavanje i anode,
ispravlja magnetskim poljem zavojnica za linearizaciju i fokusira magnetskim poljem
zavojnice za fokusiranje. Otklonske zavojnice svojim magnetskim poljima otklanjaju
snop u horizontalnom i vertikalnom smjeru radi analiziranja fotoosjetljivog sloja i to red
po red, slijeva nadesno, odozgo prema dolje.
• Elektroni iz elektronskog snopa neutraliziraju potencijale osvijetljenih točaka svodeći ih
na potencijal katode. Preostali elektroni snopa vraćaju se prema elektronskom topu.
• Elektroni iz elektronskog topa koji stižu do fotoosjetljivog sloja imaju vrlo malu brzinu
zbog malog napona signalne elektrode. Ovo je bitno jer oni nemaju dovoljno energije da
oslobode dodatne elektrone u fotovodljivom sloju.
• Kroz opteretni otpor R konstantno teče srednja struja izbijanja. Međutim, kod analiziranja
pojedinih točaka dolazi do ravnoteže potencijala, a time i do promjene struje kroz
opteretni otpor. Pad napona na ovom otporu u tom slučaju predstavlja korisni video
signal.
• Srednja struja pri maksimalnom osvjetljenju iznosi 0,2 do 0,35 μA. Vrlo mala struja teče
i u potpunoj tami (struja tame ili struja crnog).)
Kineskopi su katodne cijevi za reprodukciju slike u akromatskoj televiziji, a slični su
osciloskopskim cijevima. Katodne cijevi za reprodukciju slike u boji imaju ekran izrađen u
49

obliku mozaika od tri vrste fluorescentnih elemenata: jedni daju crveno, drugi zeleno, a treći
plavo svjetlo. Miješanjem ovih boja dobiju se sve ostale boje.
Cijev s maskom ima tri elektronska topa, a ispred ekrana s unutrašnje strane nalazi se metalna
ploča, zvana maska, sa oko 400 000 rupica promjera oko 300 μm. Do elemenata ekrana koji
daju jednu od tri osnovne boje dopiru elektroni iz samo jednog od tri topa. To se postiže
pomoću maske i fokusiranjem snopova pomoću magneta za čistoću boja. Pomoću zavojnica
konvergencije postiže se da sva tri snopa prolaze uglavnom kroz iste otvore na maski. Oko
80% elektrona udara u masku što su značajni gubici, pa napon dodatnog ubrzanja iznosi
visokih 23 kV da bi se dobila željena svjetlina točaka na ekranu.
Kromatron s tri snopa umjesto maske ima vertikalne otklonske vodiče na koje je priključen
napon ubrzanja, a fluorescentni elementi za tri različite boje naneseni su na ekran kao
vertikalne pruge. Djelovanje vodiča jednako je djelovanju maske, ali je iskoristivost
elektronskog snopa veća.
Koncept RGB monitora
ANALIZIRANJE SLIKE
Radi lakšeg razumijevanja prvo su objašnjenja vezana za akromatsku, a zatim za kromatsku
televiziju.
Analiziranjem (snimanjem) slika se razlaže u raster paralelnih linija koje zraka za odčitavanje
analizira slijeva nadesno. Svjetlosni intenziteti se u cijevi za analiziranje pretvaraju u električni
signal koji se na prijemu ponovno pretvaraju u svjetlosne intenzitete koji na zaslonu ekrana
katodne cijevi (kineskopa) iscrtava katodna zraka u istom slijedu kao pri analiziranju slike.
Zbog tromosti oka i perzistencije ekrana (na ekranu se kratko zadržavaju pobuđena mjesta),
oko ne vidi pomak svijetle točke tzv.spota po ekranu već doživljava sliku bez prekida
kontinuiteta.
50

Princip analiziranja i reprodukcije TV slike
Pomak zrake u horizontalnom smjeru određen je pilastim naponom iz horizontalnog oscilatora,
a pomak u vertikalnom smjeru pilasti napon iz vertikalnog oscilatora.Pomak tj. povratak zrake
na početak nove linije i nove slike mora biti što brži i pri tom se ona mora zatamniti što je
osigurano potisnim impulsom (inače bi analizirala sliku u obrnutom smjeru-nestvarna slika).
Europski TV standard ima 50 izmjena poluslika u sekundi tj. na principu proreda radi
sužavanja frekvencijskog pojasa za prijenos slike, 25 slika s neparnim i 25 slika s parnim
linijama u sekundi (ne mijenja se vizuelni efekt).
U svijetu postoje različiti standardi za prijenos TV slike.
Standard PAL (europski) NTSC (američki)
broj linija u slici 625 525
51

horizontalna frekvencija
vertikalna frekvencija
frekvencija slike
frekvencija poluslike
prored
omjer stranica slike
širina luminantnog signala
15625 Hz
50 Hz
25 Hz
50 Hz
2:1
4:3
5 MHz
15750 Hz
60 Hz
30 Hz
60 Hz
2:1
4:3
4,2 MHz
Vertikalna frekvencija slike odgovara frekvencije izmjeničnog napona gradske mreže pojedinih
područja. Glavni razlog je osiguranje kontinuiranog osvjetljenja odnosno izbjegavanje
rasvjetom izazvanih problema treperenja u slici.
TV slika sastavljena od 2 poluslike
VIDEOSIGNAL
Širina videosignala definirana je razlikom maksimalne i minimalne frekvencije. Maksimalna
frekvencija se dobije kada se naizmjenično emitiraju crni i bijeli elementi u dimenzijama spota
(kao šahovska ploča). Širina ekrana TV prijamnika je 4/3 puta veća od njegove visine pa u
jednoj liniji ima:
625 ∙ 4/3 = 833 kvadratičnih elemenata slike
odnosno na čitavom ekranu:
625 ∙ 833 = 520625 elemenata slike.
Taj broj elemenata slike treba se reproducirati 25 puta u sekundi pa je potrebna sposobnost
reproduciranja od
520625 ∙ 25 = 13 ∙ 106 elemenata slike u sekundi.
Izmjena crnih i bijelih elemenata slike ostvaruje se periodom napona katodne cijevi i to u
svakom periodu jedan crni i jedan bijeli element pa bi frekvencija ovog napona trebala biti
duplo manja od broja elemenata slike u sekundi tj. 6,5 MHz.
U PAL sustavu frekvencija je nešto manja, 5 MHz na računajući frekvencijski pojas za prijenos
tona.
52

U postupku analiziranja ili reprodukcije slike zraku je potrebno potisnuti tj. gasiti pri svakom
povratku u novu liniju ili novu polusliku. To se izvodi pomoću potisnih impulsa čija razina u
luminantnom signalu (signalu svjetline) odgovara razini crnog („crno rame“). Unutar potisnog
impulsa nema informacije slike (video signal je isprekidan). Za vrijeme potisnog impulsa
odašilje se sinkronizacijski impuls koji označava kraj jedne linije i daje nalog za prijelaz
u drugu liniju (horizontalni sinkronizacijski impuls). Ovi impuls je crnji od crnog da ne bi
ometao analiziranje ili reprodukciju slike.
Vrijeme trajanja jedne linije od 64 μs dobiveno je kao recipročna vrijednosti horizontalne
frekvencije od 15625 Hz.
Vertikalni potisni impuls za vraćanje zrake na novu polusliku traje 20-tak linija tj. oko 100
puta je širi od horizontalnog potisnog impulsa i unutar njega se nalazi skupina vertikalnih
sinkronizacijskih impulsa.
Vertikalni sinkronizacijski impuls (raster)
Posljedica neaktivnosti elektronske zrake za vrijeme trajanja potisnih impulsa malo je manji
format slike od formata ekrana (4:3). Broj linija slike nije 625 već 574, a svaka linija ne traje
64 μs već oko 12 μs kraće. Zato širina frekvencijskog spektra videosignala iznosi 5 MHz, a ne
6,5 MHz.
53

PRIJENOS TV SIGNALA
Dobiveni TV signal može se prenijeti TK vodovima ili bežično.
Ovaj signal se naziva VPS (video-potisni-sinkro) signal. Za kromatsku televiziju naziva se
BVPS (boja-video-potisni-sinkro) signal.
Da bi se omogućio bežični prijenos VPS signal amplitudno modulira VF signal kao prijenosni
signal. Signal tona u PAL i SECAM sustavu se frekvencijski modulira, a u NTSC sustavu
amplitudno. Frekvencijski pojasi slike i tona su razdvojeni da se ne bi signali slike i tona
međusobno ometali.
REZOLUCIJA
Rezolucija je jedna od najbitnijih parametara za kvalitetu reproducirane slike, a podrazumijeva
finoću strukture slike. Rezolucija je razabiranje razlike u detalju između točke i točke, linije i
linije (oštrina slike).
KROMINANTNI KOORDINATNI DIJAGRAM
Da se podsjetimo, čovjekov doživljaj svjetlosti (boje) opisuje se s tri psihološke veličine:
- nijansa (boja)
- zasićenje
- osvijetljenost (svjetlina, sjajnost, sjaj)
U krugu boja prikazane su tri osnovne boje: crvena, zelena i plava, a sve ostale boje dobivene
su miješanjem tih boja.
Zasićenost boje raste idući iz središta prema rubu kruga.
Dakle, bilo koja boja u krugu određena je polarnim koordinatama kao funkcija dvaju
argumenata: kut određuje nijansu, a duljina vektora zasićenje boje.
54

Dakle: boja = nijansa + zasićenje
Primjer sa slike:
ljubičasta boja = 0.6 U + 0.5V
Ovim je dobiven matematički model za određivanje boje koji pomaže u shvaćanju principa
kromatske televizije.
PRETVARANJE BOJE U ELEKTRIČNI SIGNAL
Kromatski videosignal osim luminantnog signala sadrži i tri signala boje (RGB). Ti se signali
dobivaju sustavom triju ili četiriju analizirajućih cijevi i optičkih filtera ili CCD senzorima u
kamerama.
Prvo zrcalo propušta plavu i zelenu, a reflektira crvenu, a drugo zrcalo propušta zelenu, a
reflektira plavu svjetlost. Dikroidna zrcala razlažu svjetlost i provode selektivnu refleksiju.
Na izlazu se dobivaju krominantni signali ER, EG i EB, a za luminantni signal koji nastaje u
sklopu za kodiranje vrijedi:
Eγ = 0,3 ER + 0,59 EG + 0,11 EB
Tako tri krominantna signala određuju četvrti, luminantni signal.
PRIJENOS KROMATSKOG TV SIGNALA
Kromatski TV signal se prenosi pomoću kvadraturne amplitudne modulacije u frekvencijskom
pojasu slike od 5 MHz uz luminantni signal tako da jedan drugome ne smetaju. VF nosilac
krominantnog signala iznosi 4,43 MHz i on je za toliko odmaknut od VF nosioca luminantnog
signala. VF nosilac slike je moduliran i luminantnim signalom i signalom od 4,43 MHz, a ovaj
zadnji je moduliran kromatskim sadržajem. To znači da se radi o dvostrukoj amplitudnoj tzv.
55

kvadraturnoj modulaciji.
Prijenos slike, umjesto triju kromatskih komponenti, prenosi se prijenosom luminentne
komponente Eγ i dviju krominantnih komponenti razlike (ER - Eγ i EB – Eγ).
Akromatski i kromatski sustav prijenosa slike moraju biti kompatibilni. Kromatski televizor
mora prikazivati i crno-bijelu sliku.
Informacija o boji sadržana je u burstu (čit. berst), referentnom signalu nosioca boje, koji se
nalazi u sastavu sinkronizacijskog impulsa u oba sustava prijenosa slike. Kromatski prijemnik
će ovaj signal registrirati dok akromatski neće. Za akromatski prijemnik je dovoljan samo
luminentni signal jer on u stvari nosi sliku. Ovaj signal za kromatsku televiziju daje podatak o
zasićenju boje i služi za potpunu reprodukciju boje slike. Podaci o boji i zasićenju boje nalaze
se u frekvencijskom području koje registriraju obe vrste prijemnika.
Danas se razvijaju novi TV standardi koji teže što kvalitetnijoj slici kao što je HDTV (High
Definition Television) – televizija visoke rezolucije koja teži kvaliteti slike 35mm filma.
Još neki pojmovi:
• Kabelska televizija:
To je prijenos TV i radio programa kabelskim distribucijskim sustavom (koaksijalni i optički
kabeli). Uz veće zgrade ili kompleks zgrada postoji zajednički antenski sustav, a kabeli se
razvode do pojedinih stanova. Kabelska mreža naziva se sekundarna distribucija, a primarna
distribucija je radiodifuzijski prijenos pomoću zemaljskih i satelitskih odašiljača (bežični
prijenos)
• Teletekst
TV signalom se prenose digitalni podaci koji se na ekranima TV prijemnika reproduciraju
kao alfanumerički i drugi grafički znakovi. Korisnik može pomoću daljinskog upravljača
birati određene stranice iz baze podataka zastupljenih TV postaja.
56

3. OBRADA SIGNALA
3.1. PRINCIPI MULTIPLEKSNOG PRIJENOSA
multipleksni prijenos (višestruki prijenos) – istodobni prijenos više informacijskih kanala po
istom prijenosnom mediju (npr. po jednoj telefonskoj parici)
Telefonski razgovor se prenosi u niskofrekvencijskom području od 300 do 3400 Hz (telefonija
na 3.1 kHz) tj. kao govorni kanal širine 3100 Hz. Kako je frekvencijsko prijenosno područje
prijenosnih medija daleko šire, nameće se potreba njihovog što boljeg iskorištavanja što upravo
omogućava multipleksni prijenos.
Vrsta prijenosnog medija Frekvencijski opseg
simetrična parica (neekranizirana) 0-120 kHz
koaksijalna parica 60 kHz-60 MHz
optičko vlakno 1012-1015 Hz
slobodan prostor (radiokomunikacije) 3 kHz-3000 GHz
Multipleksni prijenos se može ostvariti pomoću dvije metode:
1. FDM (Frequency Division Multiplex)- multipleksni prijenos s frekvencijskom raspodjelom
kanala ili frekvencijski multipleks
2. TDM (Time Division Multipleks)- multipleksni prijenos s vremenskom raspodjelom kanala
ili vremenski multipleks
Osim frekvencijskog i vremenskog multipleksa može se govoriti i o prostornom multipleksu,
ali to nije u pravom smislu multipleksni prijenos jer je za svaki telefonski kanal potreban
posebni vod. Osim ovih načina prijenosa, za prijenos po optičkim kabelima razvio se
multipleksni prijenos s gustom raspodjelom valnih duljina (DWDM – Dense Wavelenght
Division Multiplexing) gdje se svaka valna duljina svjetlosti prenosi brzinom od 10 Gbps (120
000 kanala).
U multipleksnom prijenosu širina telefonskog kanala je 4 kHz, a njime se može prenositi bilo
koja vrsta informacije, a ne samo govor.
FREKVENCIJSKI MULTIPLEKS
Telefonski kanal (300-3400 Hz) se pomoću modulacije pomiče u više frekvencijsko područje.
Svaki telefonski kanal ima vlastiti frekvencijski pojas (interval) te se po istom vodu može slati
više telefonskih kanala smještenih na frekvencijskoj skali jedan do drugoga. Dakle, različiti
kanali se istodobno prenose po istom vodu, a kriterij međusobnog razlikovanja je frekvencija.
57

VREMENSKI MULTIPLEKS
Informacijski kanali se prenose po istom vodu u određenim vremenskim intervalima umjesto u
određenim frekvencijskim intervalima. To se može slikovito prikazati rotirajućim sklopkama
na krajevima voda koje fizički spajaju odgovarajuće parove kanala predajnika i prijemnika u
ritmu takt impulsa. Ove sklopke se okreću sinkrono (istom brzinom) i istofazno (imaju isti
početni položaj). Kanali predajnika i prijemnika nisu neprekidno fizički spojena za vrijeme
veze, već samo u određenim vremenskim trenutcima, ali kako je interval ponavljanja spajanja
kratak i odvija se velikom brzinom dobiva se utisak stalnog spoja.
3.2. MODULACIJSKE TEHNIKE
58

Modulacija je postupak u kojem se mijenja neki od parametara nosioca ili prijenosnog signala
pod utjecajem modulacijskog signala koji predstavlja informaciju. Informacijski signal se
modulira zbog toga što obično nije moguć njegov prijenos u originalnom frekvencijskom
pojasu ili zbog multipleksnog prijenosa po istom prijenosnom mediju. Modulacija je samo dio
sustava za prijenos informacija.
Izvor informacije: daje bilo koju vrstu informacije koju želimo prenijeti (govor, muzika,
slike, podaci, tekst, mjerene veličine itd.)
Pretvarač informacije: pretvara neelektričnu informaciju u električni signal (npr. mikrofon
pretvara zvuk u električni napon.
Pretvarač signala: modulira električni informacijski signal ako se ovaj ne može prenijeti
u originalnom frekvencijskom pojasu. Npr. radio signal se može prenositi
samo na visokim frekvencijama; u telefoniji se zbog boljeg iskorištenja
prijenosnog medija po njemu istodobno prenosi veći broj telefonskih
kanala.
Prijenosni kanal ili vod: prijenosni medij kao bakreni vodiči, optička vlakna, zrak
Izvor smetnji: različiti izvori smetnji koje narušavaju kvalitetu signala i koji mogu djelovati
na bilo kojem dijelu prijenosnog puta (npr. smetnje pri uključivanju i
isključivanju električnih trošila, inducirani naponi zbog EM polja električnih
vodova, šum elektrona u vodičima itd.)
Pretvarač signala (prijemnik): Iz moduliranog signala izdvaja originalni signal koji je ušao
u modulator. Na žalost demodulira se i signal smetnje.
Pretvarač informacije (prijemnik): reproducira informaciju iz demoduliranog električnog
signala.
Odredište informacije: korisnik informacije npr. ljudsko uho
VRSTE MODULACIJE
59

Signali u modulaciji
Vrste modulacije
Modulacijske
tehnike
Informacijski signal
(modulacijski signal)
Prijenosni signal Vrsta modulacije
ANALOGNE analogni sinusni
- amplitudna modulacija (AM)
- frekvencijska modulacija (PM)
- fazna modulacija (PM)
DIGITALNE digitalni sinusni
- amplitudna binarna modulacija (ASK)
- frekvencijska binarna modulacija (FSK)
- fazna binarna modulacija (PSK)
IMPULSNE analogni impulsni
modulacijski signal
nekodiran:
- impulsno
amplitudna (PAM)
- impulsno širinska
(PDM)
- impulsno pozicijska
(PPM)
- impulsno
frekvencijska (PFM)
modulacijski signal
kvantiziran i kodiran:
- impulsno kodna
(PCM)
- delta modulacija
(DM)
Iz gornje tablice je vidljivo da se pojedina modulacija zove ovisno o tipu informacijskog
i prijenosnog signala i parametru prijenosnog signala koji se mijenja pod utjecajem
modulacijskog signala i u čijim je promjenama i sadržan originalni informacijski signal.
ANALOGNE I DIGITALNE MODULACIJE
60

Legenda:
AM (Amplitude Modulation) – amplitudna modulacija
FM (Frequency Modulation) – frekvencijska modulacija
PM (Phase Modulation) – fazna modulacija
ASK (Amplitude Shift Keying) – amplitudna binarna modulacija
FSK (Frequency Shift Keying) – frekvencijska binarna ili modulacija s pomakom frekvencije
PSK (Phase Shift Keying) – fazna binarna ili modulacija s pomakom faze
IMPULSNE MODULACIJE
61

Legenda:
PAM (Pulse Amplitude Modulation) – impulsno amplitudna modulacija
PDM (Pulse Duration Modulation) – impulsno širinska modulacija
PFM (Pulse Frequency Modulation) – impulsno frekvencijska modulacija
PPM (Pulse Position Modulation) – impulsno pozicijska modulacija
PCM (Pulse Code Modulation) – impulsno kodna modulacija
DM (Delta Modulation) – delta modulacija
3.3. DIGITALNI PRIJENOS
62

Danas se sve više napušta analogni prijenos informacija i teži digitalizaciji svih dijelova jedne
TK mreže. Osnova digitalnog prijenosa je vremenski multipleks i PCM modulacija.
IMPULSNO KODNA MODULACIJA
PCM – Pulse Code Modulation
Digitalni prijenos je kvalitetniji, sigurniji i ekonomičniji od analognog prijenosa. Digitalni
signal, zbog samo 2 različite vrijednosti (1 i 0), ima manja izobličenja, lakše ga je reproducirati
bez utjecaja šuma i postiže veći domet od analognog signala.
Osnova digitalnog prijenosa je teorem uzoraka.
Teorem uzoraka kaže da je svaka funkcija koja ne sadrži frekvencije više od gornje granične
frekvencije fg potpuno određena svojim diskretnim vrijednostima uzetim u vremenskim
intervalima
T0 = 1/2fg = Tg/2
Gdje je:
fg = najviša frekvencija signala
Tg = period najviše komponente signala.
Dakle, pri prijenosu analognog signala ne moramo prenositi sve vrijednosti signala kojih
teoretski ima beskonačno mnogo, već ograničen broj vrijednosti signala određen teoremom
uzoraka. Pritom, uzorci se mogu uzimati u kraćim intervalima od T0, ali nikako u dužim.
Frekvencija uzimanja uzoraka mora biti jednaka ili veća od dvostruke maksimalne frekvencije
analognog signala; f0 = 1/T0 ≥ 2fg.
Transformacija analognog signala
Impulsno kodnom modulacijom postiže se pretvorba analognog govornog signala (300-3400
Hz) u digitalni signal.
Faze PCM modulacije:
63

Niskopropusno filtriranje:
NF filtar reže sve frekvencije analognog signala iznad gornje granične frekvencije radi
sprječavanja preklapanja originalnog signala s moduliranim signalom.
Uzorkovanje ili impulsno amplitudna modulacija (PAM):
U ovoj fazi se iz analognog signala uzima 8000 uzoraka u sekundi (frekvencija uzorkovanja je
8000 Hz) odnosno iz analognog signala se svakih 125 μs uzima trenutna vrijednost signala.
Kako je najviša frekvencija govornog signala 3400 Hz, po teoremu uzoraka najmanja
frekvencija uzorkovanja mora biti f0 = 2∙3400 = 6800 Hz, ali se uzima 8000 Hz, odnosno
8000 uzoraka u sekundi. Uz ovu frekvenciju uzorkovanja, uzorci analognog signala moraju se
uzimati svakih 125 μs (T0 = 1: 8000 = 125 μs).
Uzorkovanje je u biti impulsno-amplitudna modulacija (PAM).
Uzorkovanje
Kvantizacija:
Pošto se svaki uzorak analognog signala kodira s 8 bita, broj mogućih kodnih kombinacija je 28
= 256. Ove kodne kombinacije se zovu kvantizirane vrijednosti.
Kvantizirane vrijednosti su cijeli brojevi od -127 do 127 ili od 0 do 256 ovisno o načinu
modulacije. U postupku kvantizacije svakom uzorku analognog signala se pridružuje jedna od
256 kvantiziranih vrijednosti. Time se unosi greška tzv. šum kvantizacije, jer po vrijednostima
malo različiti uzorci mogu imati istu kvantiziranu vrijednost.
64

Kodiranje:
Kvantizirane vrijednosti uzoraka analognog signala se kodiraju s 8 bita tj. pretvaraju u niz od
osam 1 i 0 odnosno u niz strujnih i bestrujnih impulsa prepoznatljivih kao digitalni signal.
Brzina ovog signala iznosi 64 kbit/s (8000 uzoraka/s ∙ 8 bita = 64000 bita/s) i predstavlja
osnovnu brzinu na kojoj se grade digitalni sustavi većih brzina.
Primjer: Kvantizirana vrijednost amplitude PAM signala ili uzorka je +112.
+112 = + (64 + 32 + 16) 1111000 (kodna riječ)
8-bitni binarni kod
U PCM modulaciji kvantizirane vrijednosti mogu biti i samo cijeli brojevi, dakle od 0 do 256,
ali tada 1. bit (MSB) kao najznačajniji bit ima vrijednost 27 = 128, a ne određuje predznak
kvantizirane vrijednosti. Ali opet će svi uzorci negativnih vrijednosti (naponi negativnog
polariteta) imati 1. bit 0, a oni pozitivnih vrijednosti (naponi pozitivnog polariteta) 1.
Tada je 1. bit bit najvećeg značaja ili vrijednosti (MSB – most significant bit), a 8. bit je bit
najmanjeg značaja ili vrijednosti (LSB – least significant bit)
65
kodiranje

PCM DEMODULACIJA
PCM demodulacijom se postiže pretvorba digitalnog u analogni signal.
Faze demodulacije:
Dekodiranjem digitalnog signala dobivaju se kvantizirane vrijednosti amplituda PAM signala
(uzoraka analognog signala). Ovaj signal nije potpuno isti kao signal nakon uzorkovanja u
modulaciji jer se u fazi kvantizacije svim uzorcima koji su upali u isti interval kvantizacije
pridruživala ista kvantizirana vrijednost iako su oni po iznosu mogli biti malo različiti. Ova
greška se naziva šum kvantizacije, a manja je što je više intervala kvantizacije tj. veći broj bita.
Nakon propuštanja PAM signala kroz niskopropusni filtar (npr. RC filtar) dobiva se analogni
signal kao reprodukcija originalnog signala. Ovaj signal se pomoću izlaznog pretvarača
reproducira u odaslanu informaciju (npr. preko zvučnika u zvuk).
PCM demodulacija
Digitalni prijenos zvuka
66

REGENERACIJA DIGITALNOG SIGNALA
Na svom putu kroz mrežu i digitalni signal se izobličuje. Ponovna rekonstrukcija digitalnog
signala se obavlja u regeneratorima.
Regeneratori se ugrađuju svakih 70 -130 km i više. Za razliku od analognih pojačala oni u
potpunosti uklanjaju šum iz digitalnog signala.
Za svaki digitalni prijenosni sustav definiran je BER (Bit Error Rate).
Bilo koji sustav je neraspoloživ ako je BER lošiji od 10-3 (ako je na 1000 bita jedan bit pogrešan).
DIGITALNI SUSTAV PCM 30/32
Ukoliko želimo po istom prijenosnom mediju istodobno prenijeti veći broj kanala, nakon
uzorkovanja se vrši vremensko multipleksiranje, koje možemo prikazati rotirajućom sklopkom
kojom upravljaju takt impulsi.
Europski standardni TDM sustav je PCM 30/32 sustav.
67

Budući da je vrijeme između dva uzastopna uzorka istog kanala 125 μs, rotirajuća sklopka se na
svakom kanalu zadrži 3,9 μs (125 μs /32 = 3,9 μs). Ovo vrijeme se zove vremenski slot (trajanje
uzetog uzorka + zaštitni razmak između uzoraka susjednih kanala).
Vrijeme od 125 μs zove se okvir (frame). U okviru postoje 32 slota. Unutar jednog slota šalje se
kod odgovarajućeg kanala. Slotovi su označeni oznakama T0 – T31. Slot T0 služi za
sinkronizaciju tj. osigurava da bitovi određenog govornog kanala s predajne strane dođu u
odgovarajući govorni kanal na prijemnoj strani. Slot T16 koristi se za signalizaciju, a preostalih
30 slotova predstavlja govorne kanale.
Slijed od 16 okvira predstavlja multiokvir koji traje 2 ms.
Broj impulsa koji se prenese na liniju u 1 sekundi kod ovog sustava dobiva se množenjem triju
faktora:
broj kanala 32
broj uzoraka po kanalu 8000 s-1
broj bita po uzorku 8
što ukupno daje 2 048 000 bit/s = 2,048 Mbit/s tj. okruglo 2 Mbit/s.
Umnažanjem pomoću multipleksera i to za faktor 4 dobivaju se sustavi još većih brzina i broja
kanala.
DIGITALNI SUSTAVI PRIJENOSA
PDH (Plesichronous Digital Hierarchy)
- digitalni sustavi prijenosa pleziokrone hijerarhije
Karakteristike PDH sustava:
- krutost mreže
- zvjezdasta struktura
68

Razina
signala Brzina Broj
kanala Napomena
E0 64 kbps 1 ekvivalentno s kanalom 300-3400 Hz
E1 2048 kbps (2 Mbps) 30 europska primarna hijerarhijska brzina
E2 8448 kbps (8 Mbps) 120
E3 34368 kbps (34 Mbps) 480
E4 139264 kbps (140 Mbps) 1920
E5 565 Mbps 7680
SDH (Sychronous Digatal Hierarchy)
- sinkrona digitalna hijerarhija
- europska verzija sinkronih optičkih brzina
Karakteristike SDH sustava:
- fleksibilnost
- prstenasta struktura mreže (veze između centrala idu najkraćim putem, a ako to nije moguće idu
po prstenu)
- uređaji: Add/drop multiplekseri koji služe za vađenje i umetanje 2 Mbit-nih skupina, prosljeđuju
promet lijevo-desno po prstenu
Razina
signala Brzina Broj kanala
STM - 0 52 Mbps 630 (21x E1)
STM - 1 155520 kbps (155 Mbps) 1890 (63 x E1)
STM - 4 4 x 155520 kbps (622 Mbps) 7560 (252 x E1)
STM - 16 16 x 155520 kbps (2,5 Gbps) 30240 (1008 x E1)
STM - 64 64 x 155520 kbps (10 Gbps) 120960 (4032 x E1)
STM – sinkroni transportni način (europsko ime za različite brzine i električne specifikacije)
3.4. DWDM TEHNOLOGIJA PRIJENOSA PO OPTIČKIM KABELIMA
DWDM – Dense Wavelenght division Multiplexsing (umnožavanje gustom raspodjelom valnih
duljina)
Svjetlovodno vlakno se u principu sastoji od staklene jezgre cilindričnog oblika oko koje je
stakleni omotač (odrazni plašt) manjeg indeksa loma od jezgre. Odrazni plašt ima zadatak da
pomoću totalne refleksije zadrži svjetlosnu zraku u jezgri vlakna. Za prijenos signala najvećim
brzinama koriste se jednomodna vlakna čiji je promjer jezgre reda veličine valne dužine svjetlosti
pa se može širiti samo jedan mod tj. svjetlosna zraka se kroz jezgru može širiti samo jednim
putem. Promjer jezgre jednomodnog vlakna iznosi 10 μm.
Prigušenje svjetlosnog signala između ostalog ovisi i o valnoj dužini svjetlosti. Valne dužine
infracrvene svjetlosti za koje staklena jezgra pruža najmanja prigušenja zovu se prozori. Za staklo
postoje 3 ovakva prozora:
I prozor 850 nm (najveće prigušenje)
II prozor 1300 nm
III prozor 1550 nm (najmanje prigušenje)
69

Jednomodnim vlaknima se uglavnom prenosi II prozor (prigušenje 0.4-1 dB/km) i III prozor
(prigušenje 0.25-0.5 dB/km).
DWDM omogućava prijenos više kanala po jednom paru optičkih niti tako da ulaznim optičkim
signalima (s različitih optičkih niti) pridružuje određene malo različite valne duljine iz područja
oko 1500 nm te ih multipleksira za zajednički prijenos po istom vlaknu. Kako se svaka valna
duljina može prenositi brzinom od 10 Gbps, brzine prijenosa po paru niti (jedna nit za jedan smjer
prijenosa, druga nit za drugi smjer prijenosa) mogu doseći ogromne vrijednosti.
DWDM tehnologija je omogućila razvoj optičkih filtera, lasera, optičkih pojačala i prijemnika.
Princip DWDM-a
3.5. ISDN MREŽA
ISDN (Integrated Services Digital Network) – digitalna mreža s integriranim uslugama
ISDN je digitalni svjetski standard za slanje glasa, videa i podataka preko javne komutirane
telefonske mreže. Standard je definiran još 1984. god., a prvu demonstraciju javnog poziva preko
ISDN-a ostvario je Nortel 1987.god.
Prednosti ISDN tehnologije u odnosu na ranije tehnologije:
- široki spektar usluga na istoj pristupnoj točki
- digitalna komunikacija brzine od 64 kbit/s do 2 Mbit/s
- bolja kvaliteta govora i brže uspostavljanje veze
- pristup do svih raspoloživih mreža
- videotelefonija i videokonferencija.
Postoje 2 pristupa ISDN mreži:
1. BRA pristup (Basic Rate Access) ili osnovni pristup i
2. PRA pristup (Primary Rate Access) ili primarni pristup.
70

OSNOVNI PRISTUP (BRA)
Struktura kanala:
2B + D
B = informacijski kanal brzine 64 kbit/s
D = signalizacijski kanal brzine 16 kbit/s (zajednička signalizacija za oba B kanala)
I2 = kanal za nadzor, sinkronizaciju i upravljanje brzine 16 kbit/s (nije posebno istaknut u
strukturi kanala)
Ukupna brzina digitalnog signala na liniji: 2∙64 + 16 + 16 = 160 kbit/s
Osnovni pristup na ISDN mrežu
Korisnička sabirnica je 4-žična jer ima odvojene smjerove prijenosa za predaju i prijem. Terminali
se priključuju na sabirnicu preko 8 – pinskih ISO konektora.
Vod između LT i NT je 2-žični (1 parica). Udaljenost između centrale (LT) i korisnika (NT) je
maksimalno 4.2 km za vodiče promjera 0.4 mm i 8 km za vodiče promjera 0.6 mm, inače se mora
umetati regenerator.
Za razliku od ranijih modema, osnovni ISDN pristup prvi put pruža mogućnost korisniku
istodobnog surfanja Internetom i telefoniranja ili slanja faksa, jer ima dva nezavisna informacijska
kanala. Ovi kanali se mogu međusobno kombinirati za postizanje veće brzine.
Na jedan NT može se spojiti preko sabirnice 8 terminala. Postoje 3 verzije mrežnog završnog
uređaja:
- NT1 sa digitalnim sučeljem S0
- NT1 + 2a/b sa digitalnim sučeljem S0 i analognim sučeljem a/b
- NT1 + 2a/b + V.24 koji osim digitalnog i analognog sučelja ima i V.24 sučelje za priključak
osobnog računala bez ISDN kartice
Na digitalno sučelje mogu se priključiti samo digitalni terminali: računalo sa ISDN karticom,
ISDN telefon, videotelefon, telefaks grupe 4.
71

Na analogno sučelje mogu se priključiti samo analogni terminali: analogni telefon, modem,
telefaks grupe 2 i 3.
PRIMARNI PRISTUP (PRA)
Struktura kanala:
30 B + D
B = informacijski kanal brzine 64 kbit/s
D = signalizacijski kanal brzine 64 kbit/s (zajednička signalizacija za 30 B kanala)
I = kanal za nadzor, sinkronizaciju i upravljanje brzine 64 kbit/s
Ukupna brzina digitalnog signala na liniji: 30∙64 + 64 + 64 = 2048 kbit/s = 2.048 Mbit/s
≈ 2 Mbit/s
Primarni pristup na ISDN mrežu
Korištenjem PRA usluge, svi kanali stoje na raspolaganje za slanje glasa, videa i podataka.
Signali za uspostavu veze prenose se signalizacijskim kanalom i obaviještavaju javnu centralu
da li će poziv prenositi podatkovnom ili glasovnom mrežom. Na taj način kanali ne moraju biti
unaprijed određeni za video ili podatke, te kada nema videa ili podataka za slanje, kanali ne ostaju
neiskorišteni već su na raspolaganju za slanje govora.
SPOJNA ISDN MREŽA
Između ISDN centrala rade prijenosni sustavi većeg kapaciteta: n∙64 kbit/s brzinama tj. od 2 Mbit/
s do 10 Gbit/s.
Spojna ISDN mreža
72

ISDN je dial-up (pozivajuća) usluga, tj, da bi se uspostavila veza, ISDN korisnik bira telefonski
broj. Isto tako naplaćuje se usluga korištenja za podatkovne veze (Internet) i to po minuti ili
kombinacija pretplate i troškova za određeni broj sati korištenja mjesečno.
Usporedba vremena učitavanja 10 MB datoteke
Brzina/vrsta usluge Vrijeme učitavanja datoteka
14.4 kbps modem 93 min
28.8 kbps modem 46 min
1 ISDN kanal (64 kbps) 21 min
2 ISDN kanala (128 kbps) 10 min
Navedeni podaci jasno pokazuju prednost ISDN-a prema starim sporim modemima, ali i ukazuju
na potrebu razvijanja novih tehnologija koje će omogućiti još veće brzine skidanja sadržaja sa
Interneta i gotovo trenutno učitavati i najzahtjevnije sadržaje. Zato se razvijaju nove komercijalne
tehnologije kakve su xDSL tehnologije.
Povezivanje na javnu ISDN mrežu
73

3.6. TEHNOLOGIJA DIGITALNE PRETPLATNIČKE LINIJE
74

DSL – Digital Subscriber Line – digitalna pretplatnička (korisnička) linija
Budući da postoje različite varijante DSL tehnologije, ona se naziva i xDSL tehnologije. Različite
DSL usluge imaju različite brzine, različitog su dometa, zahtijevaju različitu opremu na strani
korisnika i centrale te su i namijenjene različitim vrstama korisnika.
Vremenski slijed razvoja DSL tehnologija
Vrste i usporedba DSL tehnologija
ISDN – digitalna mreža sa integriranim uslugama
IDSL – ISDN preko DSL-a
HDSL – High bit rate DSL – brzi DSL
SDSL – Symmetric DSL – simetrični DSL
VDSL – Very high bit rate DSL – vrlo brzi DSL
ADSL – Asymmetric DSL – asimetrični DSL
G.lite – lagani ili univerzalni ADSL
Sve DSL usluge, osim HDSL-a, zahtijevaju 1 bakrenu paricu (2 žice). HDSL treba 2 parice (4
žice).
Usluge koje imaju istu dolaznu brzinu (brzina do korisnika) i odlaznu brzinu (brzina od korisnika)
75

spadaju u simetrične usluge, a one kod kojih su dolazne i odlazne brzine različite su asimetrične
usluge.
Osnovna konfiguracija DSL-a s podrškom za POTS
DSL modem ima dvije verzije:
- ATU-R: asimetrična primopredajna jedinica (Asymmetric Transceiver Unit – Remote)
- STU-R : simetrična primopredajna jedinica
POTS – Plain Old Telephone Service: obična stara telefonska usluga
Ako se bakrenom paricom istodobno prenose DSL-podaci i POTS-promet, ATU-R je s paricom
povezan preko POTS-razdjelnika (splitter), koji u dolaznom smjeru razdvaja POTS-promet od
DSL-prometa. U ovom slučaju pravilno ožičenje na strani korisnika obavlja tehničar. Umjesto
POTS-razdjelnika mogu se koristiti mikrofilteri koje korisnik može sam instalirati.
Na drugom kraju upredena bakrena parica priključena je na glavni razdjelnik MDF u lokalnoj
centrali koji povezuje krajnje DSL korisnike s pristupnim DSL multiplekserom DSLAM-om
(Digital Subscriber Line Access) u koji su ugrađene modemske DSL-kartice (ATU-C ili STU-C).
Ove kartice imaju varijabilni broj priključaka. DSLAM multipleksira DSL-promet koji potječe
od mnogobrojnih krajnjih DSL korisnika na brzu temeljnu ATM mrežu (ATM-Asynchronous
Transfer Mode: asinkroni način prijenosa) posredstvom univerzalnog pristupnog koncentratora
UAC u lokalnoj centrali.
UAC odabire pružatelja mrežne usluge NSP kojemu je potrebno proslijediti podatke krajnjih
korisnika, zatim usmjerava podatke prema brzoj glavnoj poveznici prema odabranom NSP-u.
Kada se POTS-promet prenosi skupa sa DSL-prometom istim lokalnim paricama, oni se u
lokalnoj centrali frekvencijski razdvajaju pomoću višestrukog POTS-razdjelnika PSC u kojem se
POTS-promet odvaja prema PSTN-u (javnoj komutiranoj telefonskoj mreži), a podatkovni promet
prema modemskim DSL karticama u DSLAM-u. PSC je pasivni uređaj što znači da u slučaju
nestanka napajanja DSLAM-a električnom energijom ili nekog drugog kvara POTS promet ostaje
sačuvan.
ADSL TEHNOLOGIJA
ADSL – asimetrična digitalna pretplatnička linija
76

Ova tehnologija, kao i ostale DSL tehnologije, za prijenos podataka koriste neiskorišteno
frekvencijsko područje dostupno u standardnoj telefonskoj žici. Govor se prenosi na
frekvencijama do 4 kHz, dok se više frekvencije koriste za prijenos podataka.
ADSL je najraširenija širokopojasna usluga u svijetu, a neki primjeri te usluge su brzi Internet,
teleučilište, video na zahtijev, zahtjevne igre itd.
ADSL se može koristiti preko javne telefonske mreže PSTN i preko ISDN mreže (ISDN BRA
pristup).
ADSL Lite ili G.lite je lagana verzija ADSL-a poznat pod imenom DSL bez razdjelnika. Od
opreme je potrebna samo modemska kartica te su troškovi uvođenja daleko manji. Ovaj ADSL
nije kompatibilan sa ISDN-om.
Prednosti ADSL-a u odnosu na ISDN:
- daleko veće brzine prijenosa podataka
- i dalje se koristi postojeća telefonska linija bez ikakvih preinaka
- korisnik je neprekidno ON LINE
- klasična telefonska usluga se ne prekida u slučaju prekida prijenosa DSL-podataka
Nedostaci ADSL-a:
- brzina prijenosa je vrlo osjetljiva na udaljenost od centrale i na kvalitetu bakrene parice
- brzine primanja i slanja podataka nisu iste
- usluga nije uvijek dostupna
DSL modemi koriste diskretnu višetonsku modulaciju DMT pomoću koje se podatkovni signal
kodira i komprimira u 256 potkanala u koracima od 32 kbps tj. podaci se šalju preko 256
diskretnih frekvencija istodobno. DMT, naime dijeli frekvencijsko područje do 1 104 kHz na
256 potkanala svaki širine 4,3125 kHz i vlastite prijenosne frekvencije. Kanali su međusobno
nezavisni i linijska brzina svakog kanala je konstantna i iznosi 4000 QAM (kvadraturna
amplitudna modulacija) znakova u sekundi. Svaki znak se kodira sa do 8 bita (maksimalna brzina
kanala 32 kbps). Određeni broj kanala se koristi za dolazni, a neki za odlazni promet. Teoretski,
ATU-C može slati 256 kanala u dolaznom smjeru (dolazna brzina 8.192 Mbps), dok ATU-R može
slati 32 potkanala u odlaznom smjeru (odlazna brzina 1.024 Mbps).
Realno ADSL ne koristi prvih 5 potkanala radi sprječavanja interferencije (preklapanja) s POTS-om
i ne koristi 256. potkanal tako da su dolazne brzine ograničene na 8 Mbps, a odlazne na 864
kbps.
77

78

Svakih 17 ms ADSL modem šalje jedan superokvir koji se sastoji od 68 okvira. Okviri 0 i 1
prenose informacije namijenjene otkrivanju i ispravljanju pogrešaka te indikatorske bitove
namijenjene upravljanju poveznicom. Ostatak indikatorskih bitova prenose okviri 34 i 35. Ostali
okviri prenose informacije. Modem šalje po jedan okvir svakih 250 μs.
Uvjeti za uvođenje ADSL-a:
- korisnik na liniji ne smije imati sekundarne TK uređaje: dvojni priključak, PCM-4, 1+1FM,
RSM, FMUX
- na pripadajućoj centrali ili udaljenom pretplatničkom stupnju mora biti instaliran DSLAM
- kapaciteti uređaja nisu popunjeni
Brzine prijenosa ovise o udaljenosti korisnika od centrale:
udaljenost od
centrale 2.5 km 3 km 4 km 5 km
dolazna brzina 8 Mbps 6 Mbps 4 Mbps 2 Mbps
odlazna brzina 800 kbps 640 kbps 384 kbps 192 kbps
4. TK VODOVI
79

4.1. SIMETRIČNI KABELI
Simetrični TK vodovi su bakreni izolirani vodovi koji služe za prijenos signala pomoću električne
struje. Zovu se simetrični jer se upredanjem vodiča međusobno i upredanjem čitave kabelske
jezgre nastoji postići da su vodiči pojedinog elementa upredanja međusobno jednako udaljeni i
jednako udaljeni od omotača kabela odnosno mase (simetrija vodiča prema zemlji).
Konstrukcijski elementi simetričnog kabela:
- žila (izolirani vodič)
- elementi upredanja
- jezgra kabela
- omotač ili plašt
- armatura
- zaštitni sloj ili vanjski omotač
Žila simetričnog kabela
Žile simetričnog kabela se upredaju u elemente upredanja i to:
a) parica (dvije međusobno upredene žile)
b) zvijezda četvorka (četiri međusobno upredene žile)
c) DM četvorka (Dieselhorst-Martinova četvorka – dvije međusobno upredene parice)
80

Elementi upredanja mogu biti oklopljeni metalnim ekranom koji se uzemljuje, a služi za zaštitu
vodiča od vanjskih elektromagnetskih polja koja bi mogla inducirati u njima napone smetnje i
time narušiti kvalitetu signala. Dakle ovi elementi mogu biti oklopljeni (ekranizirani) ili
neoklopljeni.
Unutar nekog elementa upredanja, žile se međusobno razlikuju po boji izolacije što je jako bitno
pri nastavljanju i završavanju ovih kabela.
Omotač kabela služi za zaštitu vodiča od prodora vlage, ali i za njihovu mehaničku zaštitu.
Nekad su se koristili pretežno metalni omotači (olovo, aluminij, valoviti aluminij, bakar i čelik),
dok se danas izrađuju uglavnom od plastičnih masa (PE, PVC…). Slojeviti omotač je kombinacija
aluminijskog i polietielenskog omotača: vodonepropustan je, male težine, dobre mehaničke
čvrstoće i neosjetlji je na vibracije.
Armatura štiti omotač kabela od mehaničkih oštećenja. Oko omotača se omataju čelične trake ili
žice (okrugle ili plosnate). U uvjetima jakih elektromagnetskih polja armatura može biti od
aluminijskih i bakrenih traka. Armirani kabeli mogu se polagati direktno u zemlju i u vodu.
Zaštitni sloj ili vanjski omotač služi za zaštitu armature ili metalnog omotača od vlage odnosno
korozije. Danas se uglavnom izrađuje od PE i PVC.
Proizvođači TK kabela koriste slovne i brojčane oznake prilikom označavanja kabela iz kojih se
može lako pročitati namjena kabela i njegove osnovne konstrukcijske značajke.
Za prijenos različitih informacija po simetričnim kabelima bitni su parametri prijenosa koji se
dijele na primarne i sekundarne parametre prijenosa simetričnog voda. Primarni parametri
prijenosa su otpor R, induktivitet L, kapacitet C i vodljivost izolacije G. Ovi parametri ovise o
konstrukciji (geometriji i materijalima) voda i frekvenciji prenesenog signala, a daju se po
kilometru voda. Sekundarni parametri prijenosa su karakteristična impedancija ili valni otpor voda
Z, konstanta prigušenja α (konstanta slabljenja dB/km), konstanta promjene faze signala β i brzina
prijenosa signala v.
Simetrični parica ima veliki otpor uglavnom zbog malog promjera vodiča i veliki kapacitet
uglavnom zbog malog razmaka između vodiča i velike dielektričnosti izolacije između vodiča. S
porastom frekvencije signala raste otpor zbog skin efekta. Kapacitet ne ovisi o frekvenciji signala,
ali proporcionalno frekvenciji raste kapacitivna vodljivost. Što su ova dva primarna parametra
veća, veća je i konstanta prigušenja koja s porastom frekvencije signala značajno raste i koja
ograničava domet signala.
Osim što signal putujući duž simetrične parice slabi zbog primarnih parametara prijenosa voda, on
slabi iz još dva razloga: preslušavanja i refleksije signala.
81

Informacije i komunikacije

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

More from Xhelal Bislimi

More from Xhelal Bislimi (18)

Informacije i komunikacije