Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 76
Текст из файла (страница 76)
ьз ж'((2бя . Одиакодвижущнеся объекты при такой обработке будут "'смазаны", т.е. будут воспроизведены с меньшей четкостью. Отчасти зто допустимо, так как разрешающая способность восприятия движущихся деталей и градационная разрешающая способность зрения для них уменьшаются (17) В общем случае долю ТВ сигнала от деталей, изменивших свое положение в соседнем кадре или строке, приходится ограничивать (" взвешивать" ) прн суммировании„в зависимости от размеров деталей и скорости их движения. Очевидно, при этом и выигрыш в повышении отношении сигнал/помеха уменьшается.
Рассмотрим эти вопросы более подробно. Структурные схемы временных нгргкурсивных гребенчатых фильтров (с прямыми связями) первого н второго порядков приведены на рис.)4.1),а,б. Они содержат оперативные запоминающие устойства ОЗУ для задержки входного сигнала на время То и сумматор с умножителямн для взвешенного сложения входного н задержанного сигналов. Перед сложением сигналы умножаются на весовые коэффициенты а или у, изменение которых в пределах О~а(! н Ок у ! позволяет менять параметры и характеристики устройства. Алгебраическая сумма всех весовых коэффициентов должна быть дмгЫ михаи) (д б) равна 1 для нормирования коэффициента передачи К„„= 1, что дает возможность при необходимости отключать ("обойтн") шумоподавитель. Гребенчатая форма коэффициента передачи и АЧХ фильтров К(ох) — периодическая функция с периодом, равным времени задержки сигнала в ОЗУ Т = 2п/охо(рис.14 1! ), образуется за счет суммированияя в фазе гармоник сигнала с частотамн Ьые=Ь2п/Ты а гармоник с частотами (Ь+О,б)гоо в противофазе (где Ь = 0,1,2,...).
Для фильтра второго порядка (рис.14.! !,б), использующегося в одном нз вариантов двумерного апертурного корректора, форма АЧХ в принципе может быть более сложной. Переходная характеристика й(пТо) — реакция системы на единичный скачок сигнала при и = О(где л — порядковый номер интервала времени То) приведена иа рис. 14.11,г. Форма ее, в отличие от ПХ других элементов тракта формирования аналогового ТВ сигнала, определяется ие только линейными искажениями в пределах полосы пропускання устройства ы, (в частности, огибающей максимумов, т.е. относительными величинами максимумов АЧХ, н искажениями фазочастотиой характеристики) Она зависит и от величины скачков сигнала, следующих через интервалы времени То Поэтому длительность фронта характеристики может быть задана в числе интервалов времени задержки и .
Форма переходной характеристики позволяет также оценить реакцию системы иа единичный импульс м на последовательность единичных импульсов [831 В общем случае АЧХ гребенчатых фильтров первого и второго порядков, используемых в ТВ устройствах н содержащих соответственно одно илн два ОЗУ, может быть найдена с помощью х-преобразования. В результате решения системы уравнений, связывающих входное (/ (г) и выходное (/ (г) напряжения (умноженные на соответствующие весовые коэффициенты, а сигналы, поступающие с ОЗУ,— дополнительно на множитель г '), находится передаточная функция в общем случае вида и () +ах+ зхх д(х) ц х) Ьо + Ь,х + Ь хз ' Тогда форма АЧХ при К„= 1 определится нз выражения (831 4У д д Рнс.
(4.1 и Струитурные схемы нереиурсивиых временных гребенчатых фильтров первого (а) н второго (б) порнпиов; АЧХ (а) фильтров "а" н "б"", е — перехолиаи хараитернстниа фильтра "б" при а 'Г о,ход — а 0,1(0.9); 3— п~,з(0,7); 3 — а 0,5; г — а т=о,эб; б — а~ 0,333 й(ы) (14.26) где Х = 1 — коэффициент передачи в максимумах АЧХ; Ао = а'о + пз1 + язв А ~ = 2а,(ао + аз)' Аз = 2аоаэ Во = Ь'о + Ьзз + Ьзп' В~ = 2Ь!(Ьо + Ьз)' Вз = 2ЬоЬз. В результате укаэанных преобразований для нерекурсивного фильтра первого порядка (рис.14.1!,а) получим к.„«« = г«:"чнГ=в .~- «н~ — и* «у внв .
ив« он р! о у гпг).я',Вп (в 43 444 42 в ! ( О,(йз) , 2ЦТ вЂ” агссоа 1 — — ' л 2а 1 «Г« — ««рв а прил=О 1 — а прил= ) 1 прнп)2 й(и Т;й = 331 К „= 1;К = 1 — 2аначастотахйгпон(й+ 0,5)п«соответственно (рнс.14.1),в). Относительная полоса пропускания максимумов на уровне 0,707 определится из выражения 1 1 — 2а)а 2АГ'ТО = — агссоа л (! 2а1- 1 Эффективность подавления шумов оценим с помощью коэффициента фильтрации белого шума, равного Переходная характеристика и ее длительность фронта и То ! прил,":.! Как следует из выражений для Яе„р«и 2Л)Ть экстремальные значения их будут прн в = 0,5. Тогда ыу,) Кн !(и) соа — 1;К =1,'К .
=О;2Г«(То . — О,б;Овны — — 1,41(здв). Для нерекурсивного фильтра второго порядка (рис.14.1!,б) при весовых коэффициентах а = у и ! — 2о (для симметрии переходной характеристики, малых фазочастотных искажений и К„= 1) параметры определятся по следующим формулам: иго К е (ы) = 11 — 2а + 2асо«ыуг) ! — 4аа1па- —, нре 2 ' Как показывает анализ, здесь характерны два частных случая (рис.)4.11,в): а) при а = у= 0,25; К = 0 на частотах (й+0,5)ы; К„рг(ы)=сок~~! 2Ь)То Озб4! () „=163(42днйп =2; б) при а = у = 0,333; К „ = 0 на частотах (й+0,333)го и (й+0,655)гво, а на частотах (2+0,5)гоо; К(ы)= 0,333; 2Л( То „= 0,311; Я т =1,73(4,8дб);и =2.
В рассмотренных нерекурсивных фильтрах нельзя получить более узкие максимумы АЧХ. Поэтому из-за сравнительно малой эффективности подавления флуктуационных помех они чаще используются в сочетании с рекурсивными (рнс.14.12 а) в так называемых канонических фильтрах с прямыми и обратными независимыми связями (рис.14.12,в«в). Характеристики рекурсивного фильтра первого порядка (рис.!4.12, а) при К = 1 имеют вид х,( )=!« — ру«г«вр* — «р г;, К = 1 и А' = [1 — Щ/(1+~) на частотах йыо и (й + 0,5)гао соответственно (рнс.14.12,б); ! !— 42+ В' 2Ь[ТΠ— агассоа л 22 ()„= 41 + И/(1:()); й(ит,) = 1 — Ф"+в.
Рнс. 14 12. Структурные скеыы рекурсиингн о (и) и канонических (и, е) гребенчатых фнхьтрои первого порядка; АЧХ ренурснаного фильтра (б) Рмс. 14.13. Параметры рекурснаного (пумктмр) н каноннческого(сплоымые лнннн) фмльтроа й)М г б! Рне. 14.14. Лыплктунмо-частотные карактернстнкн каноннческмк фнльтром: а — иаегюв кчаваччг / — инг р о,3гь ° О.нвгт КВ г чан р ад ч Ь,гМм ак а — еба н .гк маггу кь б — агвгвчебчлкч еаевыча озума гчегб го и гач его Численные значения основных параметров рекурсивного фильтра прнведены на рнс.14.13. Характерными особенностями фильтра по сравнению с нерекурснвным являются широкий диапазон изменения параметров при(г ()~1. Этот днапазон ограничен прн )) — ь! уменьшением устойчивости устройства н увелнченнем времени установления переходной характеристики и Т;, вместе с тем прн () 1 уменьшается относительная полоса пропускання макснмумов н, как следствие, увеличивается коэффициент фильтрации шума.
Напрнмерг при () = =0,9 л = 20, 2Л~Т = 0,033; Ц„= 4,36 (12,8 дБ). Анализ характеристик каноннческнх фильтров рнс.14.12,в;г показывает,что рацнональная форма АЧХ(К =1, К =0)для наибольшего подавления помех будет прн следующих соотношениях весовых коэффициентов а=0,5 (1+8 н у=0,5 ), Тогда для обоих фильтров р 1+ соав о Кы(в) = К (в)К„,(в) =: '!2 1+ Ре — 2йсоавго' 2ог'Тс — агссоа — г' 0бы = узг'(1 — 11); а(лгс) = 1 — вор (1+ р).
1 2Р О 1+рг' бы Форма АЧХ н параметры канонических фильтров первого порядка приведены на рнс.14.13 и 14.14,а. Отсчет параметров производится для 2ЛТТо =- сопз(. Сравненне характеристик рассмотренных фильтров показывает, что канонические фильтры при одинаковой полосе пропускання макснмумов за счет лучшей формы АЧХ обеспечивают нескол ько большее подавление помех, чем рекурсивные„но„гл авное, они обладают большим запасом устойчивостн (83), а следовательно.
доп скают и больший диапазон изменения параметров. овышенне эффективности и давления шумов можн достигнуть за счет одновременного использования межкадровой, межстрочной н межэлементной корреляцин ТВ сигналов путем соответственно временной н прострагственной (вертикальной и горизонтальной) фильтраций (39]. Реализация подобного шумоподавителя возможна с по. мощью гребенчатого фильтра третьего порядка с разными временными задержками на время длительности кадра, строки и элемента изображения (т.е. трех последовательно включенных каноническнхфильтровсОЗУ на Т,„4 аТ,= 40мс; Т = Т = 64 мкс н Т = 62,5... 85,0 нс).
Последний фильтр по существу представляет собой ФНЧ. поннжающнй уровень высокочастотных составляющих сигнала н шума. Характеристики подобного шумоподавнтеля (без учета ФНЧ) с использованием гребенчатого каноннческого фильтра второго порядка прн у = у„= у = 0,5 описываются выражениями (! — Р,)(1 — Р ) (! — соаев ТбГ(1 — соав Т К м 2 (1 + Р~ — 2йчсслвггг)(1 + Рт — вй соавТД Кы, „= 1 на частотах )гаыв а К „= 0 на частотах (А+0,5)го н (А+0,5)агоо(чнс.14.! 4,б); 2р„1 22, 2Цаго — агссоа — и, 2д!То = — агссоа о п 1+!1и' о п 1+йв (в области частот, где 1(„а(го) = г(„а ., = 1); 2 е --,~- —; и.*ч — о.ит~.гь) ПРи Р = Р„= () г: ь)но = Оа„, = 2/(1 — 8) значительнопревышает значения коэффициента подавления шума канонического фильтра первого порядка () „.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
