Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 14
Текст из файла (страница 14)
справедливо только для заданных условий наблюдения. При расстояниях, больше 5Ь, глаз не различит мелкие детали, а меньше 5Ь мог бы различать и более мелкие детали, и число элементов разложения могло бы быть больше. Осуществив дискретизацию ТВ изображения в вертикальном и горизонтальном направлениях с шагом б (см. рис.
1.6.2), нужно решить вторую задачу — передать сведения о состоянии каждого элемента изображения. Одновременно передавать сообщения нерационально, так как для этого необходимо организовать ЬГ каналов связи в ТВ системе. Поэтому применяют последовательную во времени передачу сигналов: каждый элемент передается в течение времени дискретизации бг. При достаточной скорости передачи информации на приемном экране световые вспышки от каждого элемента из-за инерционности глаза сольются в непрерывное свечение.
Условие отсутствия мерцаний изображения и будет определять число кадров, воспроизводимых в единицу времени. Для кино число «передаваемых» кадров в секунду составляет 24, а воспроизводимых 48 — из-за того, что каждый кадр демонстрируется зрителю дважды. В ТВ критическая частота мерцаний /„р выше, чем в кино, поскольку она определяется не только кажущейся яркостью изображения, но и скважностью световых импульсов, создающих ТВ изображение: /,р=-а !и Ь+Ь, где й — яркость, кд/м', а а и Ь вЂ” параметры, зависящие от скважности импульсов.
При увеличении инерционности экрана время высвечивания элемента изображения увеличивается за счет послесвечения, что приводит к уменьшению / р. Для кинескопов, используемых в ТВ вещании, /„» —— =46...56 Гц (2]. Номинальной принята частота /ир. вам=50 Гц. Она обеспечивает слитное воспроизведение изображения. Итак, для осуществления ТВ передачи плоское оптическое изображение следует разбить на множество элементов в Ы. Их число тем больше, чем больше предельно различимая детальность передаваемого изображения.
Информацию о состоянии каждого элемента передают в канал связи последовательно с частотой, обеспечивающей слитное воспроизведение изображений. 2. Дискретизация по светотехническимм параметрам. Каждый элемент плоского изображения характеризуется яркостью 1,, которая может принимать т значений, цветностью, определяемой цветовым тоном Х, и насыщенностью цвета р, т. е. описывается многомерной функцией Рг(Д л, у, л, р, 1) е. Число различимых градаций яркости зависит от контраста изображения К=/ „/1 1, и порогового контраста п=бб/Еэ, Величину а иначе называют еще контрастной чузстгитгльноггью глаза.
По закону Вебера — фехиера в рабочем диапазоне яркостей а= =ЛЦ5=0,2...0,5ммсопз1, где 1. — освещенность сетчатки глаза. Максимальное число градаций яркости, различимых глазом, прямо пропорционально логарифму контрастности и обратно пропорционально пороговому контрасту и [3]: т=(1п(пшах/бшап)]/П=2,3/а 11П(Еша«Яш1 ), (!.6.1) Приняв для ТВ изображения К=10...40, а=0,03, получим т= (2,3/0,03)1п(10...40) = (30...130), т. е. в среднем т 100.
Число цветовых градаций определить сложнее. Экспериментально установлено, что нормальное человеческое зрение различает до 180 цветовых тонов (1) без учета яркостных порогов иа одну цветовую градацию. В аналоговом ТВ дискретизацию изображения по светотехническим параметрам не производят, в цифровом — мгновенному значению сигнала должно соответствовать дискретное значение яркости изображения. Благодаря тому, что глаз различает лишь конечное Рис. 1.б.э.
К апределеиию детальности элементов 30 и(г) Йююг У1 Уу г) а) число градаций яркости, появляется возможность дискретизировать их значения, т. е. перейти к квантованным изображениям. Квантование — это округление значений яркости, попавших внутрь некоторого их интервала до определенного значения, называемого уровнем нгантозания, Разность между соседними уровнями называют шагом квантования, Требуемое число уровней квантования определяется из условия отсутствия ложных контуров (границ) при воспроизведении, т, е. зависит от контрастной чувствительности глаза а.
По (1.6.1) было определено максимальное число различимых градаций яркости т= 130. С учетом большого разброса градаций яркости Ею,л и Лю~ число уровней квантования берут с запасом т=256 — 2в. Аналогичные рассуждения справедливы и при дискретизации сигналов цветности. Таким образом, при передаче подвижных Р(Л, х, у, Г) изображений в аналоговом ТВ дискретизируют один из пространственных аргументов у и времени Е изображение разбивают во времени на кадры, а каждый кадр — на строки. Шаг дискретизации по времени есть период кадра Т, и шаг дискретизации по у есть ширина строки АЛ (см. рис.
1.6.3). В системах с чересстрочным разложением кадр разбит на два поля, так что шаг дискретизации по времени Т12, а по у — 2АЛ. По оси х дискретизацию не производят. Однако максимальная частота сигнала зависит от числа элементов в кадре и времени их передачи: =1[2то=й1]2Т„=Лгопя]2. Полосу частот сигнала определяют числом строк х и частотой кадров п =11Т По светотехническим параметрам в аналоговом ТВ дискретизацию также не производят, в цифровом дискретизируют все параметры изображения, и в канал связи поступает импульсный сигнал в двоичном коде: имеет два экспериментальных значения О н 1, что повышает их помехоустойчивость н открывает большие возможности обработки сигналов с помощью ЭВМ.
1.6.2. Анализ телевизионного изображения: 1. Передача изображений. Проиллюстрируем последовательную передачу изображения (рис. 1,6,4 [5]). В передающем устройстве на пло- Гмрпха l сырела Я йлоглау у) Гнс. Кбд. Иллюстрация принципа последовательной лередвчн нвобрвжоннй ской панели укрепляют фотоэлементы, число которых Равно числу элементов разложения.
Изображение объекта с помощью объектива проецируют иа эту панель. С помощью коммутатора (им может быть и электронный луч) поочередно соединяют каждый фотоэлемент ФЭ с каналом связи. Возникающий в ФЭ фототок ге, п1оотекая по нагрузке, образует напряжение сигнала (П От белого элемента 1а (рис. 1.6.4, а) получаем (гюя„от серых 0,5У „, а от черных и(1) =Рюсс= =О. Получаем график напряжения и(1) (рис. 1.6,4,в) в виде совокупности сигналов строк изображения, показанных на рис. 1.6.4, а.
Процесс последовательного во времени преобразования яркости элементов изображения в электрический сигнал составляет сущность ТВ анализа изображения: двумерная функция распределения яркости благодаря использованию анализирующего устройства преобразуется в одномерную функцнш ВРЕМЕНИ Е(Х, у)-ьи(1). НаЗНаЧЕНИЕ аНаЛИЗИруЮ- щего устройства в том, чтобы образовать электрические сигналы, изменяющиеся в соответствии с яркостями растровых элементов объекта или его изображения. В его состав входят: устройство, образующее развертывающий элемент РЭ, с помощью которого выделяется на объекте и его изображении растровый элемент; развертывающее устройство, последовательно передающее (и принимающее) растровые элементы изображения1 преобразователь свет †сигн, на выходе которого образуется электрический сигнал, соответствующий яркости передаваемых элементов.
В ТВ используется фотоэлектрическое преобразование отражаемой от объекта лучистой энергии в электрические сигналы. Основные методы анализа изображений; оптический, применяемый в механических системах ТВ и в фототелеграфии; электронный, применяемый во всех современных ТВС. При оптическом методе элемент изображения выделяют светооптнческими средствами, (диск Нипкова [1]), в электронном — электронными средствами. Развертывающим элементом (РЭ) может служить отверстие в диафрагме, через которое фото- электроны, покинувшие фотокатод диссектора, поступают на электронный умножитель [1] или электронный луч, перемещаемый по мишени в определенной последовательности.
Диаметр сечения электронного луча или отверстия в диафрагме днссектора определяют размер элемента разложения. Основные параметры РЭ вЂ” форма, размеры и функция прозрачности или распределения (плотности) электронов в пятне. Форма РЭ может быть прямоугольная, круглая или вытянутая в виде штрих-фокуса (рис. 1.6.5,э). От размера и функции прозрачности 1(а, 5) (координаты а и [) отсчитывают от центра РЭ) зависит разрешающая способность анализирующего н синтезирующего устройств. Если используется РЭ, и котором плотность тока (светового потока) постоянна, то его функция прозрачности для прямоугольной формы (рис. 1.6.5, а) 1(а, 5) 1о, при — Ьр<а<Ьр, — Лр<6<др, 1(а, Р) О, пуи — Ьэ>а>Ьь, — Лэ>6>дв, для круглой формы (рис.
1 65 б) 1(а, [)) =1, при — г<а<г — с<6<с 1(сс, 6) =О, при — г>а>г, — г>[)>г, Эти соотношения справедливы для анализирующих устройств, используемых в диссекторах и механических системах ТВ с диском Нипкова. В современных ТВС в качестве РЭ используют электронный луч с круглым сечением (рис, 1.6.5, э), а плотность тока в Рнс. Ко.э. Форма рвввертыввющего влемвнтв луче (рве. 1.6.6, а) приближается к гауссовскому нор мальному закону распределения [2, !0] У(а, 6) = яг, ехр Я( —,) +(г ) ]) яли, переходя к относительной плоскости тока Р(а [])) [1(а ]))]))ь получаем Р(а В)= т и ехр( — ~( — ) +( ) ]], где т,— условный радиус апертуры, при котором плотиосн тока умеыьшается в е раз по сравнению с плотностью тока в центре пучка уь Рассмотрим влияние на передачу идеальной резкой границы АБ (рис..!6.6, и), слева от которой осве- а) б) Рпс.
ЬЗ.З. К попрссу о вяпяппп за передачу запальной Зезпсй границы иэображения слева от которой и З, справя е сопзс щенность Е=О, справа Е сопз1, и найдем относительное измененве сигнала ври х=п! Л(х) = [!(х)]/! называемое переходной характеристикой аыализирующего устройства. Переход свмметричного пятна с радиусом т и прозрачностью р(п, ])) (рис. 1.6.6, а) через границу АБ сопровождается нарастанием уровня сигнала [10] 1(х)=еЕ) ) р(а, 6) дадб=зЕР (х), (1.62) лз где Р(х) — мгновенные значения энергии (прозрачности) той части пятна АЯ', которая находится в данный момент ыа светлом поле с освещенностью Е; з †чувствительность фотопреобразоэателя. Величину Р (х) вычисляем слсдучтшич образом. Выделяем в поеделзх ЬЯ' полоски шириной дх, параллельные границе АБ, имеющие иыгег зальную прозрач- 4гп ность"зЕ (а) = ) р (а 6) дб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
