Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Интенсивность и спектральный состав элементарного потока характеризуют воспринимаемые зрителем яркость и цвет каждоИ точки объекта, а направление потока — пространственное расположение тоИ же 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 расположением 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 В Основные принципы телевидения стью трех многомерных функций: Т' = ~ь(х, у, г,1) А' = ~~(х, у, х,1) р' = ~„'(х,у,х,1) (1.3) (1.4) Ь = ~ь(х,у), 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 Ь = ~ь(х,у,1). В телевидении кроме информации о мгновенном значении яркости Х необходимо точно знать, из какой 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 изобрэлсения на конечное число дискретных элементов.

На рис. 1.1 показаны фотографии женской головы (крупный план), разбитые примерно на 1000 и 250000 элементов соответственно. Теоретически количество элементов на изображении может быть бесконечно большим. На практике в связи с ограниченной разрешающей способностью зрения любое изображение может быть предста- влево определенным числом элементов с конечными размерами. Из уравнений (1.1) и (1.3) следует, что задача синтеза телевизионной 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 передаваемого изображения, упрощая и их математические описания. При передаче плоского черно-белого неподвижного изображения математическое описание упрощается до вида стАСТЬ Ь Физические основы телевидения Рис. 1.1. Пространственная дискретизация изображении Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение плоского оптического изображения и поэлементный его анализ. Плоское оптическое изображение молгет быть представлено мвоисеством элементарных источников, интенсивность кюкдого из которых может принимать па различных значений.

Число элементарных источников Дт тем больше, чем выше предельно различимая детальность изобраакения, 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 изображения, 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 н поэлементной передаче всего изображения. Одновременная передача сигналов всех элементов неприемлема, так как это потребует такого количества линий связи меи ду 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. Возмоисность последовательной передачи телевизионного изображения по одному каналу свящ базируется на явлении инерционности зрения. Инерционностью 1ргння называется способность зрительного аппарата сохранять зри- ~ ~ льцос ощущение в течение некоторого времени после прекращения ~ го шшлгйствия. Инерционность проявляется в том, что мелькающий ш ттгпшк света при высоков частоте мельканий каикстся пспрерывш> .ш тящнмся. 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 развертков (сканированием) изображения. Следовательно, принцип развертки, который превращает изображение в чередование последовательных электрических сигналов, решает поставленную задачу, т.е. получение слитного изобрюкения.

Развертку моигно осуществлятгн перемещая развертывающий элемент (электронный луч, сканирующее отверстие и др.) по поверхности изображения по определенному закону. Координаты развертываемых точек изображения являются функциями времени: (1.5) х = р (1); у = ~рт(1), где де(1) и р„(1) — произвольные однозначные фушсции времени.

Если подставить (1.5) в (1.4), получим необходимую для передачи функцию времени Т =,)ь(х, у) = Уь(р (1), Фя(1)! = Уы(1). Следовательно, процесс развертки решает задачу преобразования изображения в последовательность электрических сигналов. Эта последовательность передачи выбирается в зависимости от назначения системы. Развертка мозкет быть детерминированная, когда траектория движения развертывающего элемента строго определена и наперед задана. Недетерминированная развертка предполагает такое движение развертывающего элемента, которое автоматически устанавливается в зависимости от содержания изобрюкения, 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 движение развертывающих элементов в оптико- электронном и электронно-оптическом преобразователях осуществлялось по одному закону, В зависимости от закона движения развертывающего элемента по поверхности изобрэлсения возможны различные виды разверток: линейные, зигзагообразные, спиральные, синусоидальные, радиальные и др.

При выборе типа разверток к вещательной телевизионной (ТВ) системе предъявляются определенные требования, основные из которых: одинаковое время передачи каждого 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. ЧАСТЫ.

Физические основы телевидения а) б) в) г) л) Рис. 1.2. Виды детерминированных разверток; а — линейная; и — зигзагообразная; в — спиральная; г — сннусоидальная; д— радиально-круговая Недетерминированная развертка в настоящее время применяется в телевизионной автоматике. Тазг имеют дело с более простыми, чем в телевизионном вещании, изображениями. Это позволяет достаточно просто согласовать законы движения развертывающих элементов с геометрическими или оптическими характеристиками различных объектов. Это является шагом на пути создания ТВ систем со статистическим согласованием. Такие системы широко применяются при исследовании биологических микрообъектов, петрографии, исследовании образцов металлоизделий, искусственных алмазов и др.

Недетермипированные развертки строятся по принципу разделения на два режима; поиска и слежения. В режиме поиска разверты- вающиИ элемент движется по заданноИ траектории, а при попадании на изображение объекта он переходит в режим слежения, во время которого производится считывание информации и ее обработка. Существуют несколько режимов слежения в зависимости от решаемой задачи.

Например, может использоваться следящая развертка по контуру объекта, по площади. В первом случае развертывающий элемент подчеркивает только контур исследуемого объекта, а во втором — развертка обеспечивает получение упорядоченной информации о каясдом объекте в отдельности [7[. Основная задача в телевидении — передача движущихся изо- бражениИ вЂ” осуществляется так же, как и в кино, методом после- довательноИ передачи большого количества неподвижных изображе- ниИ в секунду.

Благодаря быстроИ смене кадров, каждый из которых представляет собой неподвижное изображение, запечатленное с определенной фазой движения объекта передачи, у зрителя создается иллюзия непрерывного движения. Передача цветных и объемных объектов, которые описываются тремя и более функциями, может осуществляться одновременно по трем или более каналам н.ли погледовательно во времени по одному каналу связи. Метод последо- нптсльноИ передачи большого количества информации позволяет пе1н да вать по одному каналу более сложные изображения, но при этом н~ обходимо уменьшить шаг дискретизации во врелгени, т.е.

повысить ггг<читу передачи кадров в секунду, чтобы изображение воспринимапггг ь Ч>итслем пемелькагощим. ГЛАВА 1. Основные принципы телевидения Как было сказано выше, законы развертки ТВ изображения могут быть выбраны любыми. Но при этом необходимо, чтобы закон развертки на приемном и передающем преобразователях был одинаковылс Кроме того, требуется строгая синхронность и синфазность разверток на передающем и приемных устройствах.

Характеристики

Список файлов книги