Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Интенсивность и спектральный состав элементарного потока характеризуют воспринимаемые зрителем яркость и цвет каждой точки объекта, а направление потока — пространственное расположение той же точки. Одновременно наблюдатель видит ограниченную часть пространства, определяемую пространственным углом, называемым углом зрения. В общем случае объект передачи характеризуется следующими параметрами: яркостью, цветом и глубинным расположением предметов. Так как каждая точна объекта располагается в трехмерном - пространстве, а при движении и изменении освещенности меняется „характер распределения яркости н цвета всех точек рассматривае;:мых объектов, математическая модель объектов передачи является : многомерной функцией пространственно-временного распределения '-,'яркости Т., цветового тона Х и чистоты цвета р, т.е ь=г,(х,у,х,1); 1=~,(х,у,х,!); Р=г (х,У,х,1), и = г„(1).

(1.2) На выходе телевизионной системы воспроизводится изображение, которое математически описывается совокупностью трех многомерных функций: Е' = Г;1(,у~,ТУ, Х' = ~',(х,у,х,1); р' = ~',(х,у,х,1). (1.3) В общем случае выходные параметры могут не совпадать со входными. Из уравнений (!.1) и (1 3) следует, что задача синтеза телевизи- где х, у, х — пространственные координаты; 1 — время. Эти уравнения определяют яркость Е и цветность (Х и р) как фуи::; кцию пространственных координат х, у и х каждой точки движущегося ', пбъекта и времени. Главной задачей телевидения является нахождение способов та- кого преобразования изображения объекта, чтобы его можно было ;-" переда вать методами электросвязи.

При этом необходимо добиваться того, чтобы изображение, созданное приемным телевизионным уст-' ройством, как можно более соответствовало объекту передачи. Одним из основных свойств электрического канала связи является : возможность передавать в каждый момент времени только одно зна- чение сигнала. Следовательно, сигнал должен быть функцией только ' одного независимого переменного — времени, т.е.

электрический канал связи характеризуется одномерной зависимостью напряжения от : времени онной системы заключается в таком выборе ее параметров, чтобы выходное изображение (1.3) с заданной степенью точности соответствовало бы объектам телевизионной передачи (1.! ). Преобразование трех многомерных функций передачи непосредственно в одномерный сигнал невозможно. Поэтому, учитывая опыт фотографии, можно пойти на ряд упрощений в формировании передаваемого изображения, упрощая и их математические описания, При передаче плоского черно-белого неподвижного изображения математическое описание упрощается до вида ь = 1,(к,у), (1.4) что показывает распределение яркости в плоскости изображения, т.е.

изменение яркости в координатной системе к,у. Даже в этом простейшем случае оно описывается двумерным распределением яркости (1.4) и не может быть непосредственно преобразовано а одномерный сигнал. Если рассматривать передачу движущихся изображений, что является основным назначением телевидения, то задача еще больше усложняется. При передаче черно-белых плоских движущихся изображений распределение яркости будет являться функцией трех переменных ь = Ьс(к,УФ). В телевидении кроме информации о мгновенном значении яркости Е необходимо точно знать, из какой точки передаваемой сцены эта информация получена, т.е. его геометрическое место. Для решения задачи преобразования трехмерного сигнала в одномерный используются два фундаментальных принципа, которые лежат в основе телевидения, — дискретизации изображения и его развертка, т.е.

в телевидении используется пространственная и временная дискретизация. Пространственная дискретизация заключается в разбивке всего поля передаваемого изображения на конечное число дискретных элементов. На рис. 1.1,а и б показйны фотографии женской головы (крупный план), разбитые примерно на 1000 и 250000 элементов соответственно. Теоретически количество элементов на иэображении может быть бесконечно большим.

На практике в связи с ограниченной разрешающей способностью зрения любое изображение может быть представлено определенным числом элементов с конечными размерами. В заданном угле зрения существует наименьшая деталь, которую может различить зритель, т.е. такая деталь, внутри которой яркость неизменна по всей поверхности данной детали и размеры которой определяются минимальным углом б, называемым углом разрешения.

Анализу зрительной информации (распознаванию зрительного образа) наблюдателем предшествует построение двумерного изображения на сетчатке глаза, которое может быть описано как распреде- Рис. ЬЬ Пространственная дискретизация изображений ление освещенностей, эквивалентное распределению элементарных значений в пространственном угле. Конечные значения угла зрения и угла разрешения позволяют представить плоское изображение как совокупность конечного числа элементарных площадок различной яркости. Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение плоского оптического изображения т' и поэлементный его анализ. Плоское оптическое изображение может -1 быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых может принимать пз различных значений. Число элементарных источников М тем больше, чем выше предельно различимая детальность изображения, т.е.

элементы должны быть достаточно мел ни, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изображения, внутри которой яркость н цвет считаются постоянными, т.е. внутри элемента неравномерность яркости и цвета уже не будут различаться глазом. Первый основной принцип телевидения заключается в разбивке изображения на отдельные элементы и поэлементной передаче всего иэображения. Одноаременная передача сигналов всех элементов не приемлема, так как это потребует такого количества линий связи между передатчиком и приемником, сколько элементов изображения, что исключает возможность практического осуществления.

Проблему каналов связи решает второй основной принцип, на котором базируется телевидение, — это последовательная во време ни передача по каналу связи информации о яркости элементов. Этот принцип называется разверткой. Возможность,~ы;двдовательной пе 14 редачи телевизионного изображения по одному каналу связи базируется на явлении инерционности зрения. Инерционностью зрения называется способность зрительного аппарата сохранять зрительное ощущение в течение некоторого времени после прекращения его,воздействия.

Инерционность проявляется в том, что мелькающий источник света при высокой частоте мельканий кажется непрерывно светящимся. Поэтому при достаточно высокой частоте передачи мелькающих сигналов они будут казаться зрительному аппарату человека непрерывно светящимися. Процесс последовательной, поочередной передачи элементов иэображения называется разверткой (сканированием) изображения.

Следовательно, принцип развертки, который превращает изображение в чередование последовательных электрических сигналов, решает поставленную задачу„т.е. получение слитного изображения. Развертку можно осуществлять, перемещая развертывающий элемент (электронный луч, сканирующее отверстие и др.) по поверхности изображения по определенному закону.

Координаты развертывлемых точек изображения являются функциями времени: (1.5) к = ур,(!); у = трр(1), где чу.(1) и ~рр(1) — произвольные однозначные функции временм. Если подставить(1.5) в(1.4), получим меобходимую для передачи функцию времени 1. = ге(к,у) = Щур,(1),<р„(1)] = гы(1). Следовательно, процесс развертки решает задачу превращения изображения в последовательность электрических сигналов. Эта последовательность передачи выбирается в зависимости от назначения системы. Развертка может быть детерминированная, когда траектория движения развертывающего элемента строго определена и наперед задана. Недетерминированная развертка предполагает такое движение развертывающего элемента, которое автоматически устанавливается в зависимости от содержания изображения. Такие развертки используются в системах обработки изображений илн с целью оптимизации систем передачи.

При детерминированной развертке разложение иэображения может происходить по различным траекториям движения развертывающего элемента, т.е. движение может быть произвольным. Необходнмо лишь, чтобы движемие развертывающих элементов в оптико-электронном и электронно-оптическом преобразователях осуществлялось по одному закону. В зависимости от закона движения развертывающего элемента по поверхности изображения возможны различные виды разверток: линейные, зигзагообразные, спиральные, синусондальные, радиальные и др. Прн выборе типа разверток к телевизионной' системе предъявляются определенные требования, основные из которых: одинаковое ' Здесь н далее будет шарона испол ьзоватьсв совращение слова тел евиаивииыя иаи ТВ-, например, ТВ система — телевнанвинав и др.

18 е гу ту) Рнс. Ь2. Виды детерииннроаанных развертсн: а — ли«ел«васа — загзапюбразиаа; в — соврав вав, а — св усоалилыиа, д — релвал«во «руссы а время передачи каждого элемента, минимальные потери на обратный ход н простота технической реализации. Как видно из рис. 1.2, нн один тнп разверток ме удовлетворяет этим требованиям, за исключением линейной развертки. Поэтому в вещательном телевидении и в большинстве случаев прикладного телевидения используется линейная развертка, в частности прогрессивная и чересстрочная.

Характеристики

Список файлов книги