Быков Р.Е. Телевидение (1988) (1142167), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Количественно разрешаюп1ал способность ТВС оценивается числом полупериодов а 2т=2 — — пространственной частоты, воспроизводимой с глул л биной модуляции, определяемой отсчетным уровнем Л,. Продольная разрешающая способность ТВС ограничивается также полосой частот в канале связи (кривая 5 на рис. 3.12), а поперечная— дискретизацией изображения строчным растром, При передаче движущихся в поперечном направлении изображений, как и при поперечном скольжении строк, растет число отсчетов, уменьшается влияние строчного растра и поперечная разрешающая способность приближается к значению, определяемому апертурной фильтрацией.
С прямоугольной частотной характеристикой канала связи и граничной частотой (3.8), определяемой условием передачи пространственной частоты Р„= 1/Х с периодом изменения яркости Х=2б, хорошо согласуется распределение прозрачности в апертуре Мп 2лгхх' Ып (лхч В) 2лРхх' лх'д (см. рис. 3.3, е), Реальные распределения отличаются от теоретических, что ослабляет глубину модуляции сигнала в полосе прозрачности канала и приводит к появлению спектра частот за пределами полосы пропускания канала. Для обеспечения заданной разрешающей способности та ТВС в целом разрешающие способности тг и тп ее передающего и приемного звеньев должны быть больше тз. Например, в случае гауссова закона (3.2) распределения прозрачности в апертурах и при неограниченной полосе пропускания в канале связи зависимость между разрешающими способностями определяется соотношением 1/та= 1/т,'+1/тй, откуда при т1=тя=т имеем т= 7 2тз.
Апертурно-растровая фильтрация. Изображение в ТВС подвергается не только апертурной, но и растровой пространственной фильтрации. В случае одномерной (строчной) дискретизации растровая фильтрация отражается на характеристиках поперечного раз. ложения изображения. При двумерной (точечной) дискретизации растровая фильтрация влияет не только на поперечные, но и на продольные характеристики изображения. 57 Для восстановления исходного изображения по совокупности передаваемых строками отсчетов, следующих в поперечном направлении с шагом Ь„, в соответствии с теоремой Котельникова необходимо выполнить два условия.
Спектр передаваемых пространственных частот в поперечном направлении должен быть ограничен частотой Р„=1/Х =1/2Ь„. На приемной стороне необходим идеальный фильтр нижних пространственных частот с граничной частотой Р„ и импульсной характеристикой р(у') =з(п 2яр„у': : 2яР„у'. Рнс. 3.13. К опредоаенню апертурно-растроаых характернстнк В случае двумерной дискретизации иэображения с шагом Ь в продольном и Ь„ в поперечном направлении спектр передаваемых пространственных частот вдоль осей дискретизации следует ограничить частотами Р„=1)), < 1/23, Ра= 1/)и < 1)23а. На приемной стороне необходим двумерный идеальный фильтр нижних частот с граничными частотами Е, и Р„н импульсной характеристикой а!и (2нР„х') а!п (2лРау') р(х', у')= 4нтраРах'у' В ТВС эти условия не выполняются.
Распределения прозрачности в апертурах передающего и приемного звеньев (см. рис. 3.3) далеки от идеальных. В таком случае растровая фильтрация приводит к транспонированию высокочастотных компонентов пространственных частот телевизионного изображения с периодом изменения яркости Х, меньшим удвоенного шага дискретизации Ь, и относительной пространственной частотой ~=Ь/).)0,5 (рис. 3.13) в яизкочастотную область и появлению частот биений \,=1п — Ц ~(0,5, (3.31) проявляющихся на изображении в виде посторонних узоров — муаров.
Здесь л — ближайшее к ~ целое число. 38 Поскольку на передающей стороне апертурная пространственная фильтрация предшествует дискретизации, а на приемной стороне, наоборот, следует за ней, апертурно-растровые характеристики передающего и приемного звеньев ТВС различаются даже при одинаковых законах распределения прозрачности в апертурах. Апертурно-частотная характеристика передающего звена (кривая! на рис. 3.!3) определяет пространственную фильтрацию компонентов исходного изображения до дискретизации в соответствии с относительными пространственными частотами а з 2г К, Л 2г Л 2 при относительном смещении отсчетов дз=б/г. Последующая дискретизация сопровождается транспонированием пространственных частот изображения 9, а следовательно, и абсцисс кривой 1 в частоты биений (3.31), характеризуемые кривой 2, и суммировакием компонентов с равными частотами биений (кривая 3). В таком случае в соответствии с апертурно.частотной характеристикой приемного звена при одинаковых законах распределения прозрачности в апертурах, определяемой также кривой 1, осуществляется пространственная фильтрация компонентов в интервале частот $в= =0 †: 0,5.
Результирующая апертурно-растровая характеристика ТВС показана на рис. 3.13 кривой 4. 5 3.5. Временная фильтрация иэображения в телевизионной системе Точность воспроизведения движения объектов и изменения освещенности ограничивается инерционностью ФЭП, покадровой дискретизацией передаваемых изображений (прн чересстрочном разложении — дискретизацией по полям), а также инерционностью преобразования сигнал — свет ка приемной стороне. В восприятии телевизионных изображений существенную роль играет инерция зрения. В свою очередь, инерционность ФЭП с накоплением энергии характеризуется тремя составляющими.
Одна из них обусловлена самим принципом накопления, приводящим к усреднению изменений освещенности за время накопления. Эта составляющая присуща всем видам преобразователей с накоплением. Другая, коммутационная составляющая инерционности проявляется в передающих телевизионных трубках с накоплением в случае неполного считывания накапливаемых зарядов. Она приводит к частичному суммированию сигналов и изображений следующих друг за другом полей и кадров, В преобразователях, использующих внутренний фотоэффект, добавляется составляющая, обусловленная его инерционностью, В то же время внешний фотоэффект при телевизионных скоростях передачи можно считать практически безынерционным. Суммарная инерционность ФЭП с накоплением обусловливает низ- 59 кочастотную фильтрацию перед покадровой дискретизацией передаваемых изображений.
Для передачи движения объектов по совокупности отдельных статических изображений, следующих с частотой смены кадров ~„, наивысшая частота изменения яркости должна быть ограничена значением Е~(/и/2, а на приемной стороне необходим идеальный фильтр нижних частот с граничной частотой Р, и импульсной характеристикой й (~) = яп'2лРД2лГ~.
В случае недостаточной инерционности ФЗП и, в первую очередь, при использовании преобразователей без накопления низкочастотная фильтрация на передающей стороне может оказаться недостаточной. В таком случае при передаче движущихся изображений возможно появление частот сигнала г, превышающих половину частоты стробирования (частоты кадров /„) и транспонируемых в низкочастотную область в частоты биений /а, с относительной частотой $а=Л//к=~к — У/Ун! ~(0,5, где и — ближайшее к значению отношения ///к целое число.
Частоты биений вызывают стробоскопнческий эффект. Напри-, мер, спицы быстровращающегося колеса неразличимы при непо- ~ средственном наблюдении вследствие инерции зрения. В то же вре- мя при киносъемке с кратковременной экспозицией отдельных кад- ров может воспроизводиться изображение медленно вращающегося в ту или другую сторону или даже неподвижного колеса. Инерционность преобразования сигнал — свет на приемной сто- . роне определяется послесвечением люминофора. Однако увеличе- ние времени послесвечения ограничивается допустимой инерцион- ностью передачи движу1цихся изображений.
Чтобы исключить сма- зывание движущихся изображений, остаточное послесвечение люминофора за время передачи кадра не должно превышать бъ/з начального значения. Основную роль в подавлении высших частот временных изме- непий яркости при наблюдении телевизионных изображений играет инерция зрения. При слиянии мельканий кажущаяся яркость изо- бражения определяется по закону Тальбота как средняя яркость за период повторения.
в 3.6. Амплитудная характеристика и чувствительность телевизионной системы Яркостные параметры телевизионного изображения определяются средней яркостью /., и динамическим диапазоном, зависящим от воспроизводимых в поле изображения максимальной 1~„н минимальной Ь ы яркостей. Количественно динамический диапазон можно охарактеризовать абсолютным контрастом изображения Ех — — СЕ',Я (3.32 у от передаваемой Е, также принимает вид степенной функции.
Здесь С=с1' 'сх'сз; сь сх и с,— коэффициенты передачи ТВС и ее звеньев; уз=у,уху,— показатель степени амплитудной характеристики ТВС, определяемый произведением показателей степени амплитудных характеристик ФЭП, канала связи и преобразователя сигнал — свет соответственно. Если в данном случае во входном изображении содержатся яркости Еп и Еиь а в выходном соответственно Ем — СЕ„х и Ехх= 1 = СЕ ге, то, логарифмируя !п Ем=уз !ПЕм+!пС, !и Ехх=ув 1п Ем+1п С, находим разность !п Ем — 1и Е.„=!п (Ех1~Е„) = ув !п (Е11/Е„). С учетом закона Вебера — Фехнера, устанавливающего связь между приращениями в ощущении Лах=1п (Ем/Еы) и изменениями яркости изображения, приходим к выводу о том, что в случае нелинейности амплитудной характеристики ТВС с постоянным показателем степени ув приращения в ощущении Лгх — — увЛг~ при восприятии телевизионного изображения оказываются пропорциональными приращениям в ощущении Ле~ при восприятии входного оптического изображения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
