Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При этом необходимо добиваться того, чтобы изображение, созданное приемным телевизионным устройством, как можно более соответствовало объекту передачи. Одним из основных свойств электрического канала связи явля» тся возмо»кность передавать в каждый момент времени только одно значение сигнала. Следовательно, сигнал должен быть <)»упкцией п»ль»со одного независимого переменного — времени, те. электрик гкий канал связи характеризуется одномерной зависимостью нанрлоксния от времени: (1 2) В общем случае выходные параметры Ь', Л', р' могут не совпа»»,»ть ~ входными 1,. Л. р и математически описываются совокупно- Световой поток, облучающий предметы, определяет их освещенио< ть Е, (лк).
Освещенность различных участков трехмерного объекта будет различна, так как участки располо»кены на разных расстояниях от облучающего источника, одни детали затеняют другие и т.д. Большую роль играет характер освещения, т.е. число источников света, их мощность и пространственное размещение. Иными словами, зрительная информация об объекте, воспринимаемая наблюдателем, определяется световой энергией, отра»каемой (излучаемой) кюкдой точкой (элементом) объекта в сторону наблюдателя.
Интенсивность и спектральный состав элементарного потока характеризуют воспринимаемые зрителем яркость и цвет каждой точки объекта, а направление потока — пространственное расположение той»ке 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 располоисением предметов. Так как каждая точка объекта располагается в трехмерном пространстве, а при движении и изменении освещенности меняется характер распределения яркости и цвета всех точек рассматриваемых объектов, математическая модель объектов передачи является многомерной функцией пространственно-временнбго распределения яркости Е, цветового тона Л и чистоты цвета р, т.е.
21 ГЛАВА 1. Основные принципы телевидения стью трех многомерных функциИ: Ь' = уь(х,у, х,С) Л' = Д(х, у, г, С) р' = 1,',(х,у,г, С) (1 3) Т, = Сь(х,у), (1.4) что показывает распределение яркости в плоскости изображения, т.е. изменение яркости в координатной системе х, у. Даже в этом простейшем случае оно описывается двумерным распределением яркости (1.4) и не может быть непосредственно преобразовано в 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 Т, = Сь(х, у, С).
В телевидении кроме информации о мгновенном значении яркости Ь необходимо точно знать, из какоИ 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, — дискретизация изображения и его развертка, т.е. в телевидении используется пространственная и временная дискретизация. Пространственная дискретизация заключается в разбивке всего поля передаваемого нзобраясения на конечное число дискретных элементов. На рис. 1.1 показаны фотографии женской головы (крупныИ план), разбитые примерно на 1000 и 250000 элементов соответственно. Теоретически количество элементов на изображении может быть бесконечно большим.
На практике в связи с ограниченной разреша- ющеИ способностью зрения любое изображение может быть представлено определенным числом элементов с конечными размерами. Из уравнений (1.1) и (1.3) следует, что задача синтеза телеви- зионноИ системы заключается в таком выборе ее параметров, чтобы выходное изображение (1.3) с заданной степенью точности соответствовало бы объектам телевизионной передачи (1.1). Преобразование трех многомерных функций передачи непосредственно в одномерный сигнал невозможно.
Поэтому, учитывая опыт фотографии, можно пойти на ряд упрощений в формировании передаваемою изобралсения, упрощая и их математические описания. При передаче плоского черно-белого неподвижного изображения математическое описание упрощается до вида сГЛСТЬ Ь Физические осноны теленндення Рис. 1.1. Пространственная дискретизация изображении Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение плоского оптического изображения и поэлементный его анализ. Плоское оптическое изображение моягет быть представлено миоигеством элементарных источников, интенсивность каждого из которых может принимать па различных значений. Число элементарных источников Дг тем больше, чем выше предельно различимая детальность изображения, т.е.
элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изобралсения, внутри которой яркость и 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 изображения. Одновременная передача сигналов всех элементов неприемлема, так ьак 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 времени передача по каналу связи информации о яркости элементов.
Этот принцип называется разверткой. Возмопсность послсдовательн>й передачи телевизионного изображения по одному каналу свяпа базируется на явлении инерционности зрения. Инерционностью пн пня называется способность зрительного аппарата сохранять зри- ~ ~ лынн ощу.щение в течение некоторого времени после прекращения ~ го вшдгйствия. Инерционность проявляется в том, тго мелькающий ш пгпп1к света при высокой частоте мельканиИ каикстся пспрерывш> .и тащимся.
Поэтому прн достаточно высокой частоте передачи ГЛАВА 1. Основные принципы телевидения мелькающих сигналов они будут казаться наблюдателю непрерывно светящимися. Процесс последовательной, поочередной передачи элементов изображения называется разверткой (сканированием) изображения. Следовательно, принцип развертки, который превращает изобра кение 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 развертываемых точек изображения являются функциями времени: х = р (1); у = ~рт(1), (1.5) где де(1) и д„(1) — произвольные однозначные фушсции времени. Если подставить (1.5) в (1.4), получим необходимую для передачи функцию времени Т =,(ь(х, у) = ЯФ (1), Ув(1)! = Уы(1). Следовательно, процесс развертки решает задачу преобразования 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 двиясение развертывающего элемента, которое автоматически устанавливается в зависимости от содержания изображения. Такие развертки используются в системах обработки изображений или для оптимизации систем передачи. При детерминированной развертке разложение изображения может происходить по различным траекториям движения развертывающего элемента, т.е. движение может быть произвольным. Необходимо лишь, чтобы двизкение 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, синусоидэльные, радиальные и др. При выборе типа разверток к вещательной телевизионной (ТВ) системе предъявляются определенные требования, основные из которых: одинаковое время передачи кюкдого элемента, минимальные затраты времени на обратный ход и простота технической реализации.
Как видно из рис. 1.2, ни один тип разверток не 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.
ЧАСТЪ |. Физические основы телевидения а) б) в) г) л) Рнс. 1.2. Виды детерминированных разверток; а — ляпевкая; и — зигзагообразная; в — спиральная; г — скнусоидалькая; д— раяяальпо-круговая Недетерминированнвл развертка в настоящее время применяется в телевизионной автоматике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
