tv (Литература - Основы телевидения и видеотехники), страница 7
Описание файла
Документ из архива "Литература - Основы телевидения и видеотехники", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы телевидения и видеотехники" из 9 семестр (1 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "основы телевидения и видеотехники" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "tv"
Текст 7 страницы из документа "tv"
Nx = (432489) {формат} = 576652 элемента, а Nmax = 489652=319 тысяч.
3.3. Временные параметры ТВИ
Современное телевидение создает зрительную иллюзию двумерного изображения при выполнении некоторых условий согласования временных характеристик глаза и телевизионной системы.
Критическая частота мельканий зависит от средней яркости поля наблюдений и размеров мелькающего участка. Было показано, что при яркости L = 100 кд/м2 эта частота составляет fкр = 41 Гц. Если брать цветное изображение, то для желтого цвета критическая частота такая же, а для красного и синего – ниже. Выбрано: fn = 50 Гц, это больше fкр и совпадает с частотой сети.
Из опыта кино известно, что движение, передаваемое рядом промежуточных неподвижных изображений, кажется (воспринимается) плавным, если передавать 16-25 фаз движения nф. Т.е. 2nф fкр.
Поскольку пропускная способность зрительной системы человека не очень велика – для распознавания образа надо его держать на экране 4-10 сек. В принципе целесообразно удерживать в ряде случаев «картинку» достаточно долго без передачи сигнала. Однако современные телевизионные системы не позволяют исключить имеющуюся избыточность.
Важнейшую роль для качества передачи изображения играет стабильность синхронизации строк и кадров, стабильность во времени коэффициентов преобразования свет-сигнал и сигнал-свет. Это связано с тем, что заметность динамических искажений на порядок выше по сравнению со статическими. Например, статические искажения растра (нелинейность масштаба и т.п.) не замечаются зрителем, если они даже достигают 10%, а быстрые изменения заметны уже на уровне долей процента.
3.4. Параметры, определяющие восприятие яркости, цвета
Яркостные параметры ТВИ задаются его средней яркостью и числом воспроизводимых градаций яркости.
Яркость наилучшего восприятия зависит от условий наблюдения, свойств зрения и даже содержания изображения. Хотя диапазон яркостей в природе 105, однако глаз воспринимает «по диапазонам». Повторим, что для предельного случая (черный бархат на белом снегу) диапазон яркостей 100.
В принципе в ТВ может быть и больший диапазон яркостей, поскольку экран – светящаяся поверхность (излучающая). Однако всегда есть внешнее освещение, которое снижает контраст за счет увеличения яркости в темных местах изображения. Считается, что при хорошем диапазоне яркости его величина достигает 100, а при удовлетворительном (3040).
Средняя яркость 30 кд/м2 достаточна для наблюдения. В наиболее светлых местах изображения яркость достигает 200 кд/м2. Средняя яркость сцены может меняться в зависимости от условий освещения, поэтому в общем случае должен передаваться сигнал средней яркости.
Как уже говорилось, внешняя засветка уменьшает диапазон яркостей, т.е. контраст. Без внешней (фоновой) подсветки , а с подсветкой . Обычно Lф Lmin, поэтому: С С.
В некотором диапазоне яркостей глаз «работает» по закону Вебера-Фехнера:
Т.е. пропорциональное воспроизведение полутонов будет в случае, когда:
lgL = lgL0 + lgK, или L = KL0,
где и К определяется путем подстановки в эти уравнения значений Lmax, Lmin, Lo max и Lomin: , , С - определяет опорный уровень яркости (обычно яркость лица). Будем считать, что Lmax изображения соответствует L0max.
В принципе возможны три случая воспроизведения (рис. 3.4.):
1 случай – нормальная контрастность, когда = 1, L = CLо (кривая 1);
2 случай – повышенная контрастность: 1 – здесь одна градация объекта передается несколькими градациями изображения;
3 случай – пониженная контрастность: 1 – одна градация изображения соответствует нескольким градациям объекта.
Если диапазон яркостей объекта больше диапазона яркостей ТВИ, то полное использование большего диапазона возможно только в случае меняющейся адаптации глаза, обеспечивающей изменение .
Особые затруднения возникают при 1 в цветном телевидении, т.к. надо обеспечивать сквозную характеристику для разных цветов.
4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ
4.1. Датчики ТВ сигнала и их характеристики
Датчики ТВ сигнала преобразуют световую энергию от объекта, попавшую на светочувствительную поверхность датчика, в электрический сигнал для последующей обработки, передачи, хранения и воспроизведения. Яркость (освещенность) оптического изображения зависит от координат x, y и времени t, поэтому преобразователь должен оценивать (измерять) яркость участков изображения в процессе их развертки.
Как уже говорилось (гл. 1), различают два основных типа преобразователей – мгновенного действия и с накоплением. По физике действия они делятся на оптико-механические, электровакуумные и твердотельные.
Оптико-механические (все мгновенного действия) могут быть с бегущим лучом или с «бегущей апертурой» по оптическому изображению (диск Нипкова).
Электровакуумные преобразователи бывают как мгновенного действия, так и с накоплением. Сейчас это основной тип телевизионных преобразователей (анализаторов).
Твердотельные преобразователи представляются наиболее перспективными, особенно для цифровых систем.
Характеристики фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) во многом определяют качество ТВИ. среди характеристик выделим следующие.
Чувствительность – величина, обратная освещенности фоточувствительной поверхности (ФП), необходимой для получения ТВ сигнала с заданным отношением сигнал/шум. Чувствительность оценивают в лк.
Световая характеристика – зависимость тока сигнала ФЭП от освещенности ФП. Из этой зависимости, в частности, виден диапазон, в котором может работать ФЭП.
Спектральная характеристика – зависимость сигнала от длины волны равноинтенсивного излучения, падающего на ФП. Она может выходить за пределы видимого излучения, что бывает полезно для прикладных ТВ систем.
Разрешающая способность – свойство реагировать на мелкие детали оптического изображения. О разрешающей способности можно судить по апертурной характеристике, которая определяет связь между глубиной модуляции сигнала и размерами передаваемых деталей изображения.
Инерционность – запаздывание изменения ТВ сигнала относительно изменения освещенности ФП. Она, в частности, проявляется в виде тянущегося следа и размывания границ движущихся объектов ТВИ. Для этого обычно оценивается величина остаточного сигнала относительно максимального через промежуток времени, равный длительности кадра.
Указанные характеристики и параметры преобразователей не исчерпывают всех показателей. Есть и другие показатели: вес, размеры, стоимость, долговечность, вибростойкость и др., которые хотя здесь и не рассматриваются, но могут играть решающую роль при выборе ФЭП.
4.2. Фотоэлектронные эффекты
Фотоэлектронная эмиссия лежит в основе всех приборов, использующих внешний фотоэффект, когда при облучении светом некоторого материала из него вылетают электроны. На этом принципе работают фотоэлементы, фотоэлектронные умножители (ФЭУ), передающие ТВ трубки и др. Фоточувствительная поверхность служит фотокатодом. Между катодом и анодом (коллектором) приложено собирающее (и ускоряющее) электрическое поле. Если собираются все электроны (ток насыщения), то работа ФЭП описывается двумя законами:
-
Законом Эйнштейна, который связывает энергию кванта света (h) с работой выхода е 0 и кинетической энергией фотоэлектрона с зарядом e и массой m:
Эмиссия происходит при h > е 0. Если известен потенциал выхода о, то он определяет длинноволновую (красную) границу фотоэмиссии: .
-
Законом Столетова, определяющим величину тока фотоэлектронов Iф=F, где -чувствительность фотокатода , F- световой поток [лм].
Спектральные характеристики фотокатодов зависят от их материалов. Фотокатоды из чистых металлов имеют малую чувствительность. Для многокомпонентных катодов чувствительность значительно выше. На рис. 4.1. приведены две нормированных характеристики фотокатодов:
1 – оксидно-серебряно-цезиевый катод, чувствительностью S = (4070) и максимальным квантовым выходом 1%, (т.е. в среднем на 100 квантов света вылетает 1 электрон)
2 – многощелочной фотокатод, чувствительность которого доходит до 200 , а квантовый выход доходит до 35%.
В силу различной чувствительности фотокатода для разных длин волн излучения пользуются понятием интегральной чувствительности фотокатода:
где () – функция видности глаза.
В отличие от внешнего фотоэффекта, внутренний фотоэффект не связан с вылетом электронов за пределы обучаемого материала. В качестве материала используются полупроводники, в которых при соблюдении некоторых условий кванты излучения вырывают электроны из атомов. Эти электроны переходят из заполненной зоны в зону проводимости, сильно меняя локальную проводимость материала, а затем рекомбинируют с дырками. Скорость рекомбинации возрастает с увеличением концентрации электронов (и дырок), а скорость их генерации зависит только от освещенности, поэтому скорость рекомбинации «подтягивается» к скорости генерации через некоторое время после изменения уровня освещенности. Таким образом, установившееся значение локальной проводимости зависит от освещенности Е в каждом месте освещаемого полупроводника. Время установления нового значения проводимости зависит от химического состава материала, конструктивных особенностей и величины светового потока. Эти же факторы определяют и величину внутреннего локального фототока: iф = KE,
где К – коэффициент пропорциональности,
- показатель, зависящий от перечисленных факторов.
Обычно лежит в диапазоне (0,51,0).