Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Их используют в матрвчпых ПЗС со строчвым переносом. Некоторые типы мозавчвых кодврующвх светофвпьтров првведевы ва рвс. 4.28. Структура светофильтра, представленного ва рвс. 428, а, для получеввя одвовремеввых свгвалов красного в синего цветоделенных взображеввй в схеме обработкв свпила позволяет использовать лвввю задержки ва строку. Зеленые свстофвльтры вмеют частоту, в два раза более высокую, что првводвт к повышеввю горизонтальной разрешающей способвоств преобразователя по яр костному сигналу. В матрвчвых ПЗС со строчным в строчно-кадровым переносом используют режвм вакоплеюи поля, позволяюпшй умевылать время вакоплеюи в два раза (прв ставдартиом разложевив с 40 до 20 мс).
Мозаичный кодврующвй светофильтр, орвевтвроваввый ва использование в таком ревжме, (рвс 428, б) содержит желтый Уе, голубой Су в прозрачный )г' элементы. Запевая составляющая, содержащаяся во всех ячейках, определяет ширвву полосы провускавля яркоствого канала. Дпя полей! в 2 элементы объедюипотся по вертикали раэлвчпымв аюсобамв (ва рве. 428, б указало стрелкамв).
За счет этого обеспечивается высококачественное черессгрочвое разложение. Свгвал яркости формируют вз выходвого сигнала. Прв этом сигвалы отделыых элемевтов усредвяются таким образом, побы во всех случаях получать одну в ту же сумму у=2)г+2уе+Су=ЗЯ+46+ЗВ. Как ввдво вз структуры маскв, комповевты этой суммы по-разному расположены в соседввх строках. Прв прохождеввв выходного свгнала через полосовой фвпьтр с цевтральвов частотой, равной половине частоты горвзовтальвого регистра, формируется гармоввка, промодулвровавваа по амплитуде сигналом, пропорююнальвым развоств соседюп элемевтов строки. Так, для вечетвых строк поля 2 модулврующий свгвал пропорцвовалев звачеввю (Ю+ )Р)-(Уе+ Су) = В+ В, а для четвых строк — (Иг+Су)-(ге+)г)=В-Я.
Првмевяя обработку свглалов п) (Г-лслер лала 6 4) Рас. 428. Преобрезолателв с мамаевыми сеессфильтремп (а — а) Рас. 427. Прссбразоеатела с аолосеоемми сеетоУальермеа ( б) 141 с использоваввем ливан задержки па строку, можно выделать необходимые компоненты сигналов цжтвости. Аналогичную структуру, по с другвмв цветами, иъиет модуларующвй мозаичный сжтофильтр, показавлый па рис. 4.28, е.В телеаюиоппой камере ва этом ПЗС также используют режим накоплении полз п блюкую к рассмотренной обработку сигвала.
При этом качество формируемых цвстоделевпых сигналов а матрвчпых преобразователзх со сложной структурой кодврующвх светофильтров определзетсз технологией юготовлевиз кодирующей маски, матрицы ПЗС, а также схемой обработки сигнала юображевиз, формируемого преобразожтелем. Длз обработка этого свглала используют аналоговые п цифровые коммутаторы, полосковые фильтры, фильтры лизках частот и др.
Варвавты построении таких устройств форыпровавиз цмтоделеипых сигналов првведепы в [3]. $4, е. Динамичпскип хаРактп'истики ПРвоввззоиативвй изоивалшиий Характеристики преобразователей юображеввй, рассмотреввые в предыдущвх разделах, отвосзтсз к режвму передачи статических обьектоа и сцен. При передаче двжкущвхсз объектов в поле юображеввз, а также движеввй камеры отпоситепьпо слепы умепьшаютсз эффектввпаз разрешающм способность преобразователя в звачевие выходного свгпапа, измевзегсз харахтер передачи градаций зркости, позвлзютсз дополпительвые исхажепвз, вызваввые движеввем. Вопрос о разрешающей способности пресбрюоаатемй юображевпй при передаче двпжущихсз объектов представлзет существенный антерес, т. к. вмеппо в таком рехшме перецающве камеры работают прп передаче натурных спев, в системах телекипопроскцив, автоматических телевизповвых устройствах и др.
При использовавви преобразователеи изображений с вакоплевием возможвы четыре режима пх работы: преобразователь беэыверцвопев, изображение объекта перемещаетсз отвосительпо смточувствительвой поверхпости скачкообразно, сивхровпо со сменой кадров (система телеквпопроекции с импульсной засветкой ао времз обратвого хода); преобразователь беэыверциовеп, юобржкенпе объекта перемешаетсз отпосительво сжточуаствительпой поверхлости непрерывно (системы, работающие в условпзх студийной передачп и высокой освещепвости сцены); преобразователь обладает ицерциовпостью, изображение объекта перемещжтсз отпосптельно сееточужтвительпой поверхвости скачкообразно, синхронно со сменой кадров (системы с эмктровпым или мехавическим затвором); 142 преобразователь имеет иперциовпость, изображевие объекта перемещаетси пепрерывво относительно светочувствительного слои (система передачи натурных объектов).
Рассмотрим передачу давжущнхсз вертпкапьвых штрвхоа с сипусоидальвым профилем примевптельпо к этим режвмам работы. Длз выявлении основных закономерностей рассмотрим случай передачи достаточно пюкочастотвых штрихов, ве учитывая апертурные искаввниз (глубину модулзцип сигнала изображении при передаче неподвижных объектов будем считать блиэков к 100%). Распределение освещевпости Е вдоль строки х юображевиз представим в виде Е(х) = Ее(1+ яп 2з~х), (4.23) где Š— среднее значение осаещевиости передаваемого изображевиа; 7 — частота, определземаз количеством передаваемых линий па длвпу строки или высоту растра.
Если ограпичвтьсз режимом работы, определяемым линейным участком световой характеристики преобразователя, то свгпал ва выходе преобразователи можво представить как 1,(х) = 1е (1 + аш 2з)'х), (4.24) где 1е — среднее зпачевие сигнала юображвиз. За вачапо отсчета свгвала приват его уровень, соответствующий передаче черных участков в изображевви. Если юображеппе передавжмого объекта перемещается по поверхпоств светочувствительного слоя скачкообразво со средней скоростью ч, то в а-м кадре ва выходе преобразователз в соответстввв с (4.24) будет сформирован сигнал 1 (х)=1е[1+пп2зу'[х+(л-1)чт,]], где Т, — время передачи хадра. Следовательно, если преобразователь безыверцпопеп и обьект перемещаетсз скачкообразно от кадра к кадру, глубина модуляции сигнала юображепиз остаетсз неизменной независимо от скорости перемещения объекта.
Еспв изображение сипусоидальпых штрихов перемещается по поверхности сжточувстевтельпого слои равномерно со скоростью ч, то распределевие освещевпости вдоль строки в любой момевт времени в соответствии с (4.23) может быть представлено ках Е(х) = Ее [1 + за 2зу'(х+ чг)]. Ограпвчваазсь рассмотрением линейного участка характеристика пакоплевпз преобразователи, можно показать, что в этом случае сигнал изображевпз па выходе будет определяться соотношением 1,(х)=1е[1+(2з~чТ5 '[еоз2я3х-соз2п/(х+чТЯ. (425) ыз Из соотпошеввл (4.2Я видно, что прв передаче взображевпк обьекта, непрерывно перемещаюшегосл относительно светочувствительной поверхности, даже в случае безыверпвопвого преобразователв ваблюдаетса значительное уменьшение глубввы модуляции в мелких деталлх, аызвавпое зффектом вакоплевил.
Прв передаче изображения свпусовдальвых штрихов, скачкообразно перемещаюшвхсл относительно светочувствительной поверхности инерционного преобразователв (с электродным или мехапвческпм затвором), пверпиоввость пролвллетсв как дополввтельный сигпал, образуемйй при передаче рассматриваемого кадра и определаемый характером передаваемого ранее взображевпв. При передаче реальных сюжетов ваиболее частым случаем лаллстсл частичное взмевевве осаещевпости от Е, до Ез ФО, т, е.
ва определенную всличвву ЬЕ=Е,-Ез. Зааисимосп иперцвоввости с от относительного юмевешш осаещевпости длл случал перехода от света к темноте с определеппой степепью точности может быть представлена следующим выражевиеьа 1=10(1-4~Е, ), (4.26) где Е„, Е„~ — освещенности участка светочуастввтельпого слов в л-м и (л- 1)-м лаврах; Цо — пверцполпосп при Е„= О. Свглалы, формируемые иверпповвым преобразователем в пер- вом, втором и третьем кадрах с учетом соотвошевий (4.24) и (4.26), следуклцие: ь1 (х) = 1о(1+ зш 2к)х), (а(х) ='о [1 + зш 2кДх+» Тю) (1+ ~о)+ ~о зш 2кУх], (а(х)=Ц1+(озш2к~х+~оип2кДх+ч Т)+ +(1-(~-йз(в2кЯх+2чТЯ, где с' и à — иперцвовпости, обусловленные содержавиаг первого и второго кадров соответствевпо. Свгвал в и-м кадре 1 (х)=1 (1+й~ пив2кГх+~~ "впал~(к+чу+ +Д заа2ку'(х+2чТ,)+~" езш2кДх+3чТ,)+...
... +(,',пв2кЯх+(и-3)ч ТД+~уш2кЯх-(л-2)чТД+ +(1-~ц-~',—...-4~" л)зш2кЯх+(л-1)ч Т)) Выражение (4.27) существенно упрощается, если пренебречь иверпиоввостью, пролвллющейсл после третьего кадра (с, <0,01): ц,„(х)=1о(1+4апп2к~х+(оал2кДх+чТ)+ +(1-~ц-~;)ил2кГ(х+2ч ТЯ (4.28) Авалвз соотиошепий (4.25) — (428) раскрывает слохшый характер зависи- 1;г мости глубины модулкции высокочастотных свгпалоа изображевпл от впар- аг ш циовпоств и других параметров преоб- 4Х разоаателл.
В качестве приыера па рис. 4.29 приведенырезультатырасчетовза- о аг 1о гг Хо сг виспмоств глубины модулации М свгнала изображевил от скорости ч перемещешш по светочувсгаительвому слою ~~'4~ Д'~"~~'~"~~'~~~ взображевил сивусоидальвых штрихов (скорость ч выражен в злемевтах изображевва за ерема одного пола). Длл значения, соответствующего отьитке 300 ливий ва высоту юображевил, верзила кривав Цо=О отвоситсв к расчету в соотастствви с выражением (4.2з), т. е. иллюстрирует искажения, вызваввые эффектом вакоплеввл, крввые Цо=0,3 и До=0,5 — к расчету (4.28), т.
е. ылюстрируют искажепил, вйзваввые зффектом иперпвовпости дла случаев Цо=О,З и со=0,5 соответственно. Приведенный авалю может быль использовав длл расчетов дивампческой разрешающей способности преобразователей изображеввй всех типов, а также расчетов четкости юображевил стопкадров дввжущвхск обьектоа и др. ГЛАВА б. АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ОВРАВОТКА СИГНАЛОВ ИЗОВРАЖВНИЯ ! 6. 1. ОБРввот2и сигнала и ычество ФОРИМРуемОГО изОБРлжеиив Обработка сигналов взобржкеввя в системах вещательыго то левпдеввя проюводвтся с целью формвровавпя высококачествепного телевизионного взображевпя (умевьшевпя влвяпы помех случайного характера, вскажеввй цветопередачи, амплвтудпых вскаллвпй в др.). Эта задача, естествевпо, решается в условиях зффекпшпого использования техычеспгх ресурсов ТВС. В системах прикладного телевидения обработка сигналов юображевпя проюводптся с целью оптвмюацвв щюцедур, паправлелпых ва решепве конкретных задач (обпаружепве объектов в поле изображения, вх распозвавапве в др.).
В швроком смысле такве преобразовапвя, как ыдировапие свгпала юображеаия с целью передачи его по каналу связв, также сюзаны с обеспечеппем эадаппого качества формируемого юображеппя в условя, определяемых характервспиамв используемого капала связв. Как было показало в гл. 4, в процессе формвровапвя сигнала юображепы пеюбежво впосатсл вскажешгя, которые отражаются в нелинейности характервствки преобразования (сает — сигнал), наделив глубины модуляции свгпала ва высоквх частотах (апертурные вскажепвя), вперцволлоств в др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
