Джакония В.Е. Телевидение (4-е изд., 2007) (1143033), страница 87
Текст из файла (страница 87)
В общем случае ЛЧХ гребенчатых фильтров первого и второго порядков, используемых в ТВ устройствах и содержащих соответственно одно или два ОЗУ, может быть найдена с помощью:— преобразования. В результате решения системы уравнений, связываюЩих вхоДное 1и',в( ) и выхоДное сГ„,з(г) напРЯжениЯ (Умноженные па соответствующие весовые коэффициенты, а сигналы, поступающие с ОЗУ, — дополнительно на множитель - 2), в общем случае определяется передаточная функция (66] ЬГзз, ( ) ав ига22+а„ 2 тг 2)— ЬГзт( ) бо + Ь| + бг- При 11',иа, = 1 АЧХ фильтра (15.26) К( )= где Л'и,,„— коэффициент передачи В ымссивб'мах АЧХ; 1о — — во+а, + 2 2 +и~; .42 —— 2ач (по + аг); Аг = 2аоаг.
Во = бог + Ь~ + Ьг2', Вг = 2Ь| (ба + Ьг); Лг = 2бобг В результате указанных преобразований для нерекурсивпого фн |итра первого порядка (си. рис. 15.10,а) получим Еии2(иг) = 1 — 2о(1 — о) + 2о(1 — о) созигТо = 384 ЧАСТЫЪг. Телевизионное вещание 1 (1 — 2а)2 21ь(То = — агссоя х (1 2а)2 Эффективность подавления шумов оценим с помощью коэффициента фильтрации белого шума д зых шах 2((' 1(' бир1 — , — с ~ швых О( — 1 (1- 1 Переходная характеристика и ее длительность фронта пфТо 5( Т) (1 — а припш01 (1 прип >1/ Как следует нз выражений для (хб„р1 и 2(а7То, их экстремальные значения будут при а = 0,5.
Тогда К„рг(щ) = соя —; К „„=1; 2 К;„= 0; 2Ь1ТОш(в = 0,5; Ябвр1шах = 1,41(3 дБ). Для нерекурсивного фильтра второго порядка (см. рис, 15.10,5) прн весовых коэффициентах а = 7 и 1 — 2а (для симметрии переходной характеристики, малых фязочастотных искажений и К„,„х = 1) 2 ыТо К„рз(ы) = )1 — 2а+ 2асояа(То~ = 1 — 4ая1п —; 2 1 / 0 293'1 1 2а12; = — „;„, (1 — ' ' ); О,.„= О- .1*..* (а при п= О) Ь(пТо) = ~ 1 — а прн п = 1 ) пф — — 2. 1 прин>2 Как показывает анализ, здесь характерны два частных случая (гм. рнс, 15.10,в): 1) нРи а = 7 = 0,25: К„пв ш 0 на частотах (й+ 0,5)що, Л'арх(ю) = (оя; 2(з7То — — 0,364; Ябврз = 1,63 (4,2 дБ); и,(, = 2: , а(То 2 Кеша = 1; К „= 1 — 2а на частотах 1сшо и (lс + 0,5)ыо соответственно (рис.
15.10,в). Относительная полоса пропускания максимумов на уровне 0,707 ~г г ГЛАВА гб. Формирование аналогового телевизионного сигнала 385 2) при о = у = 0,333: К ы = 0 на частотах (к + 0,333)ые и (lс+ 0,666)о~б, К(м) = 0,333 на частотах (/с+ 0,5)ыб; 2сзуТо о,ы = 0,311; 12бнрэм з = 1,73 (4,8 дБ); Пф = 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 (см.
рис, 15.11,а) в так называемых канонических фильтрах с прямыми и обратными независимыми связями (см. рис. 15.11,в,г). Характеристики рекурсивного фильтра первого порядка (см. рис. 15.11,а) при К „„= 1 имеют вид Кр(.) = (1 - 3)/ К = 1 н К ы =(1 — )3)Д1+13) па частотах.киб и (й + 0,5)ыб соответственно (см. рис. 15.11,6); 48+ 3г 2 А|Те = — агссоз Ябр —, МпТО) 1 33 бр — ' 3 гп О Численные значения основных параметров рекурсивного фильтра приведены на рис. 15.12. Характерными особенностями фильтра по сравнению с нерекурсивным являются широкий диапазон изменения параметров при 0 < )3 < 1. Этот диапазон ограничен при )3 -е 1 уменьшением устойчивости устройства и увеличением времени установления переходной характеристики пфТо.
Вместе с тем при 13 — 1 уменьшается относительная полоса пропускания максимумов и, как следствие, увеличивается коэффициент фильтрации шума. Например, при )3 = 0,9: пф = 20; 2Ь1ТбС = 0,033; Ябр — — 4,36 (12,8 дБ). Анализ характеристик канонических фильтров рис. 15.11,в,г показывает, что рациональная форма АЧХ (К,„= 1, К ы = 0) для наибольшего подавления помех имеет место при следующих соотношениях весовых коэффициентов о = 0,5(1 + /3) н т = 0,5.
Тогда для обоих фильтров 1 — 33 К 1 (~ ~) — Кр(м)Кар1 (~ ~) ~/2 1 2,3 2ГзуТо = — агссоз,; Ябв1 = зг 1+ 13е' 2 Ы,,пте) = 1 — 0,5)3"(1+ 33). Форма АЧХ и параметры канонических фильтров первого порядка приведены на рис. 15.12 и 15.13,а. Отсчет параметров производится для 2ЬРТо — — сонэк 25 386 5)е, дБ Д пф 24 20 10 0.7 0,6 16 0,5 12 0,4 пф 0.2 0.1 0,03 0,04 11,0 у Рнс. 15.12. Параметры рекурсивного (штриховые линии) и канонического (сплошные линии) фильтров У» 1,0 0,75 0,5 0,25 1 5ыо 2ые 0,5ые ~е 0,707 Рнс. 15.13.
Амплитудно-частотные характеристики канонических фильтров. а — первого порядка: 1 — при о = 0,625; Д = 0.25; г = 0,5; 2— прин = 0,75;уу = 0,5;т =. 0,5;3 — прис = 0,875,6 = 0,75; — 0,5; б — второго порядка с двумя ОЗУ на То,. р — — То и Те„= тТо Уг 1,0 0,9 0,8 с1АСТЫЧ. Телевизионное вещание 7=05 ; = (1 + О)У2 5 ОО! 01 014 02 03 04 2Ь 2о ГЛАВА 15. Формирование аналогового телевизионного сигнала 387 Сравнение характеристик рассмотренных фильтров показывает, что )свноничес)гие фильтры при одинаковой полосе пропускания максимумов за счет лучшей форлгы АЧХ обеспечивают несколько большее подавление помех, чем рекурсивные, но, главное — обладают большим запасом устойчивости (66], а следовательно, допускают и больший диапазон изменения параметров.
Повышение эффективности подавления шумов можно получить одновременным использованием межкадровой! межстрочной и межэлементной корреляции ТВ сигналов путем соответственно временпбй и пространственной (вертикальной и горизонтальной) фильтраций (67]. Реализация подобного шумоподавнтсля возможна с помощью гребенчатого фильтра третьего порядка с разными временными задержками на время длительности кадра, строки и элемента изображения (т.е. трех последовательно включенных канонических фильтров с ОЗУ на То, — — пТо — — 40 мс, То„р — — То — — 64 мкс и То, —— = 62,5...85,0 нс). Последний фильтр по существу представляет собой )РНЧ, понижающий уровень высокочастотных составляющих сигнала и шума.
Харатстеристики шумоподавителя с использованием двух гребенчатых канонических фильтров второго порядка прн 7 = 7к „= 0,5 н ок,стр — — 0,5(1+,6~к~„) описываются выра'копиями: (1 !3к)(1 дстр) созе)То) Ккг „= 1 на частотах йво)о, а К )„= 0 на частотах (1с+ 0,5)а)о и (А. + 0,5)гыо (рис. 15.13,5); 1 2Дс 1 2)Зстр 2сл)зТо = — агссоз; 2Ь|То = — агссоз »г 1+ )зг я 1+ ))г, (в области частот, где 71,»(е)) = Ккг,, = 1)' Прн )з = )зк = !остр) )т)окг = Я~к! — 2/(1 — )з) значительно превышает значения коэффициента подавления шума канонического фильтра первого порядка сЗо„г. Например, при Д = Отй Яо„г = 20 (26 дВ).
Еак следует из приведенных выражений, эффективность подавления флуктуационных помех гребенчатыми фильтрами при одинаковой корреляции между кадрами и строками не зависит от абсолютной величины времена задержки сигнала То в ОЗУ, т.е. от частоты повторения максимумов АЧХ (7о!с сс 25 Гц и )остр с— с 15625 Гц). В дей- с1АСТЫ'«г. Телевизионное вещание Рнс. 15.14.
Структурная схема шумолодавителя на осно- ве рекурсивного фильтра ствительности >ке оно определяется фактическими величинами корреляций сигналов конкретного ТВ изображения. Величина и характер искажениИ изображения, возникающих при временнбИ или про- странственноИ фильтрации реальных изображениИ, будут различны.
Допустимые значения этих искажениИ и определяют эффективность подавления помех. Очевидно, что при передаче статических изображений временная фильтрация из-за полной корреляции кадров не вносит искажений. Только появление новых объектов происходит с «зздержкоИ предьявления» их во времени в соответствии с величиной пфТо,. Использование же пространственной фильтрации при сложении сигналов от некоррелированных участков соседних строк во всех случаях, даже для статических изображениИ, сопровождается уменьшением четкости по вертикали (из-за размытия горизонтальных границ и уменьшения контраста мелких деталей), а также сдвигом объекта по вертикали (воспроизведение его на последующих строках в соответствии с длительностью фронта переходной характеристики пфТо„р). Например, при использовании нерекурсивного фильтра 2-го порядка (см.
рис. 15.10,5) и а = у = 0,25 в случае передачи сигнала от одиночноИ детали размером в один элемент на на тчИ и (г + 2)-й строках (как это следует из рис, 15.10,г) на выходе фильтра появляются «ложные» детали с размахом сигнала 0,25«1,„, а на (т' + 1)-И строке— с размахом 0,5СГ,к. Наконец, при любом виде гребенчатоИ фильтрации движущиеся объекты будут «смазываться» пропорционально скорости их дни>кения. Поэтому при уменьшении корреляции сигналов необходима адаптивная перестройка параметров гребенчатых фильтров (в частности, 2сьг Те и пфТо) в режиме реального времени так, чтобы обеспечить лучшее качество изображения за счет рационального обмена между частными параметрами — четкостью и отношением сигнал/>1омеха. Эту задачу выполняет анализатор корреляции сигналов так называемыИ детектор два>«с«ниц в котором в результате срав~п ния < игна1>ов на входе и выходе ОЗУ формируется управляющий гнпшл.
пзк«епяющиИ значения весовых коэффициентов гт, 1> или т. !3 к шсствс примера на рис. 15.14 приведена структурная схема ГЛАВА 1В. Формирование аналогового телевизионного сигнала 389 одного из простейших вариантов шумоподавптеля на основе рекурсивного фильтра первого порядка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
