业余慢扫描电视(SSTV) 通信

主页（http://www.pttcn.net）：业余慢扫描电视(SSTV) 通信

业余慢扫描电视通信（SSTV）是目前比较活跃的一种业余无线电通信活动方式，SSTV能够以一般话音信号的带宽，在相当大的QRN情况下，采用业余短波频段向远隔千里之外的业余无线电台传送色彩艳丽的图像，其巨大的魅力吸引着很多HAM加入到这一活动中来。

普通的电视（TV）为了传送活动的画面图像，需要每秒传送50幅画面（隔行扫描），所占用的频带宽度达6MHz。因此，传输所用的频率需要甚高频（VHF）、特高频（UHF）或者更高的频率。业余短波频段达不到这个要求，因而难以传送一般的电视信号。
业余无线电爱好者对如何在业余短波频段中进行图像传输一直在不断地研究和试验，最终SSTV的爱好者们用图像信号的慢变化来减少所占频带的宽度，在短波上采用几秒钟传送一幅图像的办法，使在短波波段传送图像的愿望得以实现。
SSTV的基本技术
慢扫描电视技术可以通过普通的3kHz话音通道传输画面，所以业余无线电爱好者的这项技术也被运用在其他领域中，称为“静止画面传输”。SSTV是把一幅静止的图像经过编码转化成带宽很窄的音频信号，然后输送到业余无线电台进行调制，最终变成无线电信号发射出去。 在接收端，电波经解调后恢复成发射前的音频信号，使用解码器解调后还原成图像。SSTV信号占用带宽只有1.0～2.5kHz，与语音信号不相上下，因此可以采用普通话音调制的所有方式进行调制，不需要对现有的业余无线电收发信机进行任何改造，实现起来非常容易，通过短波的超视距传输使SSTV信号具有DX通信的能力。SSTV把不同亮度和颜色的信号多次分时进行传送，因此，在某一瞬间的干扰对传输画面的影响很少，而且，不同亮度和颜色是用不同的音频频率信号来表示，属于等幅调频信号，因此对信号的衰落和波形的失真不敏感，使SSTV信号具有很好的抗干扰和抗衰落的特性，保证信号经过恶劣多变的漫长传输路径以后，仍然能很好地还原所传输的画面信息。如果通过计算机的软件进一步对信号进行容错补偿以及对画面进行相关性的后期处理，还可以更进一步提高所还原的通信图像的质量。
一幅画面包含着大量的信息，不可能同时从无线电信道中发送出去，必须把它分割成许多微小的、具有均匀亮度和色彩的单位，按不同的时间和顺序加以传送。每一个这样的最小单位叫做一个像素。显然，把画面分割得越细，得到的像素就越多，就越能呈现出图像的细节，因而影像就越清晰细腻，影像质量就越高。每秒钟内传送的像素越多，所需要的频带就越宽，所得到的影像也越清晰。基本标准SSTV画面的宽高比为4:3，画面有效部分多由每行320像素、每帧240行构成，因此，构成一幅SSTV黑白图像画面总共有76 800个像素。
为了对像素进行传输，按照一定的顺序逐点地扫描画面的像素，并将像素的亮度信息转换成电信号。采用这种化整为零、逐个传输的方法就能把按画面几何位置分布的亮度变化转变成随时间变化的电信号。在电视技术中，对画面像素的扫描通常是自左而右，自上而下地匀速进行，从画面左端扫到右端叫做水平扫描或者叫行扫描；自上而下地对画面扫描称为垂直扫描，或叫帧扫描。每秒钟扫描的行数称为行频率，单位为“行/秒”。每秒钟扫描的帧数称为帧频率，单位为“帧/秒”。由于SSTV一帧画面经常需要几十秒钟才能传输完，所以经常用多少秒来描述画面的传输速度，而不像一般电视广播那样用帧频来表达。
当一行扫描完成后，需要迅速地从最右端跳回到下一行的左端，一帧扫描完成后也需要迅速地从画面的最下端跳到顶端，这个过程叫做回扫，也叫逆程，所需要的时间分别称为行回扫时间和帧回扫时间。在进行回扫的过程中并不传送图像信号，SSTV利用这个逆程时间的空隙插入传输同步信号和叫做VIS的插入信号，VIS信号载有一些诸如呼号、软件版本信息以及SSTV制式标准识别代码等信息，方便在对信号进行解码时让软件读出识别。
在对图像画面进行扫描传输的过程中，接收端显示画面像素的扫描速度和方式必须要与发射端的步调完全一致，为此必须保证两个条件：即收发两端扫描的频率要相同，每行和每帧开始扫描的位置要一丝不差（即相位相同）。这种强迫它们频率和相位一致的过程叫做同步。为了实现同步，发送图像信号时需要在每一行即将开始之前或每一帧即将开始之前穿插发送特殊的脉冲信号，分别称为行同步脉冲和帧同步脉冲。如果接收端的行频略高于发送端，收到的画面会上端向左、下端向右地倾斜，变成平行四边形。如果接收端的行频高于发送端太多，倾斜得太厉害，行回扫时间和被严重压缩的图形会交替形成上端向左、下端向右的粗条纹。若接收端的行频偏低，则发生相反的倾斜。而如果接收端的帧频高于发送端，收到的画面会发生向上移动的现象。帧频高得越多，移动翻滚的速度越快。相反若接收端帧频偏低，则接收到的图像向下移动翻滚。如果收发双方行频、帧频完全一致，但是扫描的初始时刻不同，接收到的画面稳定，但是在屏幕上的位置不对。
黑白SSTV通常采用1900Hz的音频作为副载频，用扫描得到的图像信号对其进行频率调制（SCFM）。其中，1200Hz代表同步脉冲信号，1500Hz代表黑电平，2300Hz代表白电平，信号带宽为1.0~2.5kHz，在整个信号传输过程中调制后的信号幅度没有变化。将此音频信号送到业余无线电收发信机中进行SSB调制发射出去。常见的黑白SSTV制式标准有3种：8.5s（128行）、17s（256行）和34s（256行）。传输的画面像素越多，影像清晰度越高，所需要的时间就越长。
彩色SSTV的调制方式与黑白SSTV相似，同样是对1900Hz的音频副载频进行调频，1200Hz代表同步脉冲信号，1500Hz代表黑电平，2300Hz代表亮度最大的电平，信号带宽为1.0~2.5kHz，已调制信号为恒幅信号。但是每一行像素的已调载频信号分成3组，互相之间用很窄的1200Hz分隔信号隔开，它们分别代表不同彩色的亮度，最后将此音频副载频信号送到收发信机中进行SSB调制发射出去。多数画面的有效部分由每行320像素、每帧240行构成，一幅画面共由76 800个像素构成。彩色SSTV制式标准中最常用也是最易理解的编码方式就是RGB方式，或称彩色顺序制。这种方式将图像分解为红、绿、蓝3个基色进行像素的扫描，然后按照一定的次序，将对每个基色的画面扫描得到的亮度信号变换为不同音调逐一发送出去。发送的顺序一般为红色-蓝色-绿色，三基色中的每一种基色信号在发送时都使用相同的速率，因而发送的时间也是相等的。SCOTTIE和MARTIN制式便是这种方式的代表，根据不同的具体方式其彩色的传送顺序也有所不同。另外一种常用彩色SSTV制式标准就是分别传送亮度信号和色差信号的YC制，这种制式和我们普通彩色电视所采用的方式一样，根据人眼对不同颜色的敏感程度以及亮度方程式，系统只需传送亮度信号和两种色度信号，其中没有传送的一种色度分量可以使用数学方式恢复出来。
(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)