Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Резкому перепаду яркостеИ Ьгв(л и Ь„,в„(см. рис. 3.5,а) соответствует сигнал с плавным переходом от значения ( „, к (л„х длительно("п,ю т,„т. Если размеры деталеИ меньше размеров развертываю- ГЛАВА 3. Форма н спектр видеосигнала ~ ! и ы ! ~ а) ! 100 80 в и 60 о и н 40 х с 20 Рис, 3.5. Апертурные искажения видеосигнала: а — объект переменной структуры; б — форма видеосигнала; в — апертурные характеристики видикона (1) и плюмбикона (2) 100 200 300 400 600 а, строк в) щего пятна, размах сигнала уменьшается. Если чередуются чернобелые детали, размер которых равен половине (или менее) диаметра апертуры, то сигнал пропорционален их средней яркости.
Поэтому детали подобных размеров не воспроизводятся. Это иллюстрируется рис. 3.5,б, на котором построен сигнал изображения от полос с чередующейся яркостью Ьюы и Тюах. Зависимость глубины модуляции сигнала т = узт' (где (зт' = т „„— т;„) от размера элемента (числа строк разложения х) называется дперптурно-илапульсной частоптной характеристикой (рис. 3.5,6); в научно-технической литературе широко используется сокращенное название — апертурная характеристика.
Таким образом, вследствие конечного размера апертуры электронного луча видеосигнал содержит не только полезную информацию о яркости передаваемого в данный' момент времени элемента изображения,, но и паразитную составляющую от соседних элементов по горизонтали н вертикали. Анализируя Форму видеосигнала, можно сделать следующие выводы: ЧАСТЫ. Физические основы телевидения б) в) Рис. 3.6. Взаимосвязь видеосигнала (а), тока развертки (б) и растра (в) 1. Видеосигнал ие является гармоническим колебанием, а имеет импульсный характер: в ием могут присутствовать резкие переходы между уровнями (фронты) и плоские (одиоуровиевые) части импульсов. 2.
Исходиый видеосигнал по своей природе униполяреи и содержит постоянную составляющую. 3. Видеосигнал можно представить как периодическую функцию с частотами повторения ), = ))Тз и 1„= 1/Т„г Рассмотрев процессы развертки и формирования видеосигнала, определим их временную взаимосвязь и влияние па форму растра (рис. 3.6). «Мозиеит истины» в процессе сипхроиизацви — это начало (передний фронт) сиихроимпульса. В это время прямой ход Т, принудительно прерывается, и начинается обратный ход Тз.
Обязательное требование — обратный ход должен закончиться до окончания ГИ, иначе (штриховая линия обратного хода Т ) конец обратного хода Тз совпадет с началом активной части строки Т:„„, и произойдет так называемый «заворот» изображения. Часть растра слева и справа, а также сверху и снизу обрезается гасящими импульсами, так что видимая часть растра с размерами (г)г не вполне соответствует прямым ходам развертки. З,З.
Спектр видеосигнала и его особенности Определим границы спектра видеосигнала гзу, Ои должен соЛер.кать частотныс составляющие в полосе от )я,ь, до ),заз и низкие частоты .з )в в частотном интервале от нуля до нескольких герц, необходимые для передачи средней, очень медленно меняющейся состав аакапи и сигнала: гз) = гз)в + (умь,...)„,ак). НетРУдно пРедставить, ГЛАВА 3.
Форма и спектр видеосигнала а1 РИС. 3.7. К ОПрЕдЕЛЕНИЮ Схх, (а) И бх 15) (3.1) Лпах = 1/2туст = 1/21ел Если формат кадра /д число строк разложения 2, поминальная чаСтОта КадрОВ /„, тО ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТОВ В КадрЕ АГп хс АГхз = 122 (ВДОЛЬ строки растра укладывается 2уг, = йв элементов), число элементов, пеРедаваемых в однУ секУндУ, 2Уго = )Уп/„= йзз/„и вРемЯ пеРедачи одного элемента изображения 1 1 й ° 2/ (3.2) Из (3.1) получим, что верхняя граничная частота спектра й в/ Умах— 21„, 2 (3.3) Как было показано (см.
гл. 2), разрешение мелких деталей по вертикали из-за дискретности растра несколько снижается, поэтому при условии равенства горизонтальной и вертикальной четкости МО КНО НЕСКОЛЬКО СОКРатИтЬ ПОЛОСУ ЧаСтОт В Р = 2аб/2а„,р,п, Раэ, где гай = б/с — шаг развертки по вертикали (в кадре), Ьг р,,— что при построчной развертке спектр сигнала от простейшего изображения, показанного на рис. 3.7, содержит наннизшую составляющую /,„= 1/Тп, равную частоте кадров /и. Эта нижняя граница спектра сохраняется и при передаче любого сложного изображения, что объясняется условиями покадровой передачи изобрангения. Сложнее определить верхнюю границу спектра. Высокие частоты определяют тонкую структуру сигнала, т.е.
воспроизведение контуров и мелких деталей изображения. Структура сигнала зависит как от скорости развертки, так и от размеров, формы н «прозрачности» апертуры, которая определяется распределением плотности электронов по сечению развертывающего луча в плоскости развертки изображения. С достаточной точностью форму апертуры моукно принять за круг с постоянной плотностью распределения электронов.
Примем время установления с „, равным времени развертки одного элемента изображения 1, (см. рис. 3.5), и получим верхнюю граничную частоту спектра сигнала с1АСТЫ. Физические основы телевидения оптимальный размер горизонтального элемента, равный полупериоду частоты /,„в„, прн котором достигается визуальное равенство четкости по горизонтали и вертикали.
Отношение гав/Л„своя, называют коэффициентом Кэлла. По данным субъективных экспертиз р = 0,42... 0,65. Принятые в большинстве ТВ стандартов значения коэффициента Кэлла превышают эту величину, т е. обеспечивают запас четкости по горизонтали. Так, например, для стандартов О, К, К1, 1, р = 0,814. Величину 1/р можно рассматривать как формат элемента изображения.
С учетом коэффициента 1'элла /,„е„= рИЗ /-/г. 2 (3.4) Вывод (3.4) сделан для идеализированной развертки. В действительности изображение развертывается в течение не всего периода строки Тз, а только во время прямого хода строчной развертки (1 — а)Т,, где а = т, „„/Т» — относительная длительность строчного ГИ (см. рис.
3.7,6). Время аТз затрачивается на возврат луча к началу последующей строки. То же относится и к развертке по кадру. Время )1Т„затрачивается на возврат луча к началу следующего кадра (/) = т, „„/҄— относительная длительность кадрового ГИ). Телевизионным стандартом задаются число строк к и частота кадров /„, которые будем называть номинальными. В действительности за длительность кадра полезно развертываемых (активных) строк будет з„= (1 — /1)з, а Дз строк будет потеряно за время обратного хода кадровой развертки. Реальное число строк, определяющее четкость по вертикали, таким образом, получается ниже номинального. Для отечественного стандарта номинальное число строк 625, в действительности 575 строк — 50 строк приходится на обратный ход по кадру. Заметим, что изменение соотношения длительностей прямого и обратного хода кадровой развертки сказывается толыго на реальной' четкости по вертикали и не влияет на скорость развертки и, следовательно, на воспроизведение мелкой структуры изображения, т.е.
не сказывается на ширине спектра сигнала изображения. При желании сохранить одинаковыми четкости по вертикали и горизонтали последнюю можно искусственно уменьшить сокращением полосы частот в 1/(1 — /)) Раз. Иначе обстоит дело со строчной разверткой. 1Келая передать номинальное число элементов в строке йз и сокращая длительность развертки строки за счет длительностей обратного хода, будем расширять спектр ТВ сигнала. Реальное время развертки одного элемента Г, „ = Тз(1 — а)/1Ч = (1 — а)/lсз / = 1, (1 — а), так как Т, = 1//, = 1//ез, а Яз = 1к. В этом случае граничная 57 ГЛАВА 3. Форма и спектр видеосигнала ~астота спектра сигнала й 2/ /пах Р2( (3.5) т.е.
она выше номинальной, так как величина о всегда полон ительная и меньше единицы. Реальные четкости по горизонтали и вертикали, как указано выше, выбираются одинаковыми, и спектр ограничивается путем сокращения полосы пропускания канала связи в 1/(1 — )3) раз, т.е. кхз/ (1 — 11) /пах = Р Подставив в это уравнение значения коэффициентов Р = 0,8, сг = = 0,18 и Д = 0,08, получим более простую формулу: а г/ ,/п1ах 0 9 2 (3. 7) Итш, сигнал яркости — сигнал 1нироконолоспый. Его спектр охватывает полосу частот от /„пп до /ыа„.
Нижняя граница видео- частот /;и хх /„= 50 Гц. Значение /мпх для построчной развертки подсчитаем, если в формулу (3.7) подставим значения параметров разложения 1с = 4/3, = = 625 и /„= 50 Гц: х=09 =09 13 10 Гц=117МГц. (4/3) 625з 50 2 Как видим, при построчной развертке значение / „„ достаточно высоко и будет вызывать определенные трудности при передаче видеосигнала по ТВ тракту. Рассмотрим некоторые особенности спектра сигнала яркости. Во-первых, энергия спектральных составляющих сигнала быстро убывает с ростом частоты (рис. 3.8ск), т.е. размах ВЧ составляющих видеосигнала обычно невелик.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
