Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 13
Текст из файла (страница 13)
воспроизведение контуров и мелких деталей изображения. Структура сигнала зависит как от скорости развертки, так и от размеров, формы и «прозрачности» апертуры, которая опредсляется распределением плотности электронов по сечению развертывающего луча в плоскости развертки изображения. С достаточной точностью форму апертуры можно принять за круг с постоянной плотностью распределения электронов. Примем время установления т „, равным времени развертки одного элемента изображения 1, (см. рис. 3.5), и получим верхнюю граничную частоту спектра сигнала /1аах 1/2«уст 1/ ~ел (3.1) Если формат кадра 13 число строк разложения 2, номинальная чаСтОта КаДРОВ /„, тО ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТОВ В КаДРЕ 2Ун = 2222 = 122 (ВДОЛЬ строки растра укладывается 2х', = й- элементов), число элементов, передаваемых в одну секунду, гхго = дг„/„= й-2/„и время передачи одного элемента изображения 1 1 Я /,2/ (3.2) Из (3.1) получимо что верхняя граничная частота спектра 1 )ск2/„ Уаих— 2 Ген 2 (3.3) Как было показано (см.
гл. 2). разрешение мелких деталей по вертикали из-за дискретности растра несколько сии>кается, поэтому при условии равенства горизонтальной и вертикальной четкости мо кно несколько сократить полосу частот в р = Гхд/гх, р„п, раз, ГДЕ 216 = й/= — ШаГ РаЗВЕРтКИ ПО ВЕРтИКаЛИ (В КаДРЕ), Га„ороет— с1АСТЫ.
Физические основы телевидения оптимальный размер горизонтального элемента, равный полупериоду частоты / „„, при котором достигается визуальное равенство четкости по горизонтали и вертикали. Отношение ЛП/Ьс,р,„, 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 П, К, К1, 1, р = 0,814. Величину 1/р можно рассматривать как формат элемента изображения. С учетом коэффициента Еэлла (3.4) Вывод (3.4) сделан для идеализированной развертки. В действительности изображение развертывается в течение не всего периода строки Т„, а только во время прямого хода строчной развертки (1 — а)Т,, где а = г„„/Т, — относительная длительность строчного ГИ (см. рис. 3.7,5).
Время гтТ, затрачивается на возврат луча к началу последующей строки. То же относится и к развертке по кадру. Время 13Т„затрачивается на возврат луча к началу следующего кадра (/) = т„„„/҄— относительная длительность кадрового ГИ). Телевизионным стандартом задаются число строк — и частота кадров /„, которые будем называть номинальными. В действительности за длительность кадра полезно развертываемых (активных) строк будет з„= (1 — Д)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 только 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 монсно искусственно уменьшить сокращением полосы частот в 1/(1 — Д) раз. Иначе обстоит дело со строчной разверткой. Желая 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 1, „= Т-(1 — о)/Яз = (1 — а)/й- / = 1, (1 — а), так как Т, = 1//, = 1//вз, а Я: = йз. В этом случае граничная 57 ГЛАВА 3. Форма и спектр видеосигнала частота спектра сигнала йзз/„ /пах Р2( (3.5) т.е. она выше номннальной, так как величина а всегда положительная н меньше единицы. Реальные четкости по горизонтали н вертикали, как указано выше, выбираются одинаковыми, н спектр ограничивается путем сокращения полосы пропускання канала связи в 1/(1 — )3) раз, т.е. а.,2/ (1 б) /~пах Р (3.6) Подставив в это уравнение значения коэффициентов Р = 0,8, сг = = 0,18 н )3 = 0,08, получим более простую формулу: 2/ /гпах 0 9 2 (3.
7) Итак, сигнал яркости — сигнал шнрокополоспыИ. Его спектр охватывает полосу частот от /мп, до /п,ах. Нижняя граница видео- частот / м = /„= 50 Гц. Значение /,х для построчной развертки подсчитаем, если в формулу (3.7) подставнм значения параметров разложения й = 4/3, = = 625 н /„= 50 Гц: = О, 9 = 0,9 13 10 Гц = 11, 7 МГц. (4/3) 625з 50 2 Как видим, прн построчной развертке значение / ах достаточно высоко н будет вызывать определенные трудности прн передаче видеосигнала по ТВ тракту.
Рассмотрим некоторые особенности спектра сигнала яркости. Во-первых, энергия спектральных составляющих сигнала быстро убывает с ростом частоты (рнс. 3.8ха), т.е. размах ВЧ составляющих видеосигнала обычно невелик. Поэтому в цветном ТВ именно в этом участке вндеоспектра располагают цветовые поднесущне частоты — влияние яркостного сигнала на сигнал цветностн будет незначительным. Попытаемся оценить тонкую структуру вндеоспектра. Из теоретического анализа спектра видеосигнала с учетом законов развертки следует, что его спектр дискретный, содержащий гармоники, кратные частоте повторения строк (рнс. 3.8,6).
Вокруг этнх гармоник строчной частоты группируются достаточно узкие полосы сигналов боковых частот, обусловленных вертнкальноИ (в данном случае— кадровой) разверткоИ н движением деталеИ изображения. Гармоники строчной частоты со своими боковыми образуют дискретные зоны энергии, несущие информацию о передаваемом нзобрахсеннн. с)АСТЫ.
Физические основы телевидения о й„,10 . 20 в з й 30 й 3 ао о 60 0,01 О 10 0,1 1 Частота, Мгц бп — 1)), гп) (т Ч- 1))= б) а) в) г) Рис. 3.8. Спектры видеосигнала в общем виде (а, б) и при построчном 1в) н чересстрочном 1г) разложении Такой характер спектра позволяет совместить два и более спектра аналогичных сигналов. Нетрудно представить, что если второй сигнал имеет такой же дискретный спектр, но его отдельные зоны по частоте размещены в промежутках первого, то оба сигнала можно передать в одном канале связи и затем вновь разделить.
Это свойство спектра видеосигнала использовано в цветном телевидении и в ТВ измерительных устройствах. При определенных сюжетах изображения боковые полосы соседних гармоник строчной частоты могут перекрываться. При построчном разложении (рис. 3.8,а) в кадре содержится целое число строк (~, = ау„) и каждая строка повторяется каждый кадр. Это значит, что расстояние между двумя соседними линиями спектра гармоник строчной частоты кратно целому числу у„. Поэтому при перекрытии спектров будет точное попадание друг на друга боковых линий верхней боковой полосы одной строчной гармоники и нигкней боковой полосы последующей гармоники строчной частоты. Рассмотрим еще одну особенность спектра сигнала яркости, связанную с передачей движущихся объектов.
Отметим, что импульсы сигнала яркости могут быть как одиночными, так и повторяющимися. Периодичность импульсов сигнала определяется принципом его развертки. Если передается неподвижное изобраакение, сигнал периодичен с частотой повторения кадров. Так как развертка производится строками, следующими друг за другом, то сигналу присуща периодичность с частотой повторения строк. При передаче движущегося объекта содержание каждого послед)чощего нзобра'кения мало отличается от предыдущего.
Скорость ГЛАВА 3. Форма и спектр видеосигнала смены кадров ТВ изобрюкения значительно превосходит скорость двиясения изображений объектов передачи по экрану. Это приводит к медленным изменениям периода повторения компонентов сигнала. Рассмотрим, как изменяется период повторения сигнала от изображения объекта, движущегося в направлении развертки строк со скоростью и.
Развертка в этом случае как бы догоняет уходящее от нее изображение, и период повторения сигнала по строке увеличивается. Новое значение периода Т, 'будет относиться к периоду строки Тс как Т,(Т, = (1 — э/н ) ', где са — средняя скорость развертки по строке. Выразим частоту повторения сигнала Д через частоту строчной развертки 1,: 1 — — =1„к 1 —— Если положить наибольшую относителы1ую скорость движения изображения объекта н „„= 26 в секунду, где 6 — длина строки, то наибольшее отклонение частоты сигнала от частоты развертки Эти изменения, наряду с изменениями среднего значения яркости объекта, составляют низкие частоты спектра видеосигнала.
Они лежат в интервале от 0 до 2...3 Гц и не передаются непосредственно в видеоканале, а воспроизводятся косвенным методом. В заключение отметим, что значение у а„однозначно определяет горизонтальную четкость ТВ изображения (по строке), так как именно ВЧ составляющие видеосигнала определяют качество передачи мелких деталей передаваемого объекта и резкость переходов между различными уровнями яркости. В то же время вертикальная четкость изобраягения зависит только от числа строк в ТВ растре. 3.4. Чересстрочная развертка Чтобы свечение экрана приемной трубки воспринималось зрителем без мелыганий, необходимо повторять возбуждение всего поля экрана 48 — 50 раз в секунду. Однако для воспроизведения изображений движущихся объектов вполне достаточно передавать 13 — 16 фаз движения, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
