Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Разрешающая способность преобразователя — параметр, используемый при оценке любого преобразователя изображения. Под разрешающей способностью преобразователя свет-сигнал понимают его способность передавать наиболее мелкие детали изображения с заданным: минимально- достаточным, предельным пороговым контрастом. Под мелкими подразумевают детали изображен~из, размеры которых сравнимы с размерами развертывающего элемента преобразователя — апертурой.
Апертура преобразователя — поперечное сечение распределения энергии (прозрачности, плотности электронного или светового потока, плотности снимаемых зарядов ит.д.) всканирующем элементе в плоскости светочувствительной поверхности. Размер апертуры определяется, как правило, на условном уровне этого распределения (при нормальном законе этот уровень принимается равным 1/е, где е— основание натуральных логарифмов). Влияние распределения энергии в элементе разложения на способность преобразователя передавать мелкие детали изображения принято оценивать апертурно-частотной (апертурной) характеристикой.
Апертурная характеристика †зависимос глубины модуляции сигнала т от относительных размеров мелких деталей изображения, которые оценивают числом строк з или линий А1:ш=)(г), Глубина модуляции — отношение размаха сигнала от деталей изображения заданного размера 17 к размаху (7 от крупной детали (при передаче которой апертурными искажениями можно пренебречь). Эта величина измеряется в относительных единицах или в процентах.
Продольные (ндоль строчной развертки) апертурные характеристики преобразователей изображения измеряют последовательным измерением относительных значений уровней сигналов от мелких деталей передаваемого изображения испытательной таблицы, содержащей группы ориентированных вертикально параллельных или клиновидных черно-белых штрихов разной ширины. При рассмотрении экспериментальных апертурных характеристик (АХ) (рис. 2.2.1) необходимо учитывать контрастно-частотные характеристики (КЧХ) применяемых объективов и свойства испытательной таблицы.
Поскольку сигналы как от мелких, так и от крупных деталей передаваемого изображения определяются освещенностью, нужно измерять АХ преобразователей при строго определенных уровнях. Исследование продольных значений АХ преобразователей с двумерной пространственной дискретизацией, а также поперечных (поперек строк) с помощью таблиц, содержащих черно-белые штрихи разной ширины, наталкивается на серьезные трудности, связанные с дискретностью разложения изображения: шаг разложения в преобразователе постоянен и равен б, а расстояние между осями черно-белых штрихов таблицы б' изменяется в соответствии с их шириной.
Шаги дискретизации в преобразователе и штрихов испытательной таблицы не сов- Р ййз й6 Ж 400 Уру г, мс Рзс. 2.2.1. Продольные апертурные характеристики ТВ яр«обра- зов«тел«а изображ«низ !'Тш дг где 1 1 8+2 ~~ 2 дз т( (1) = 85 70 модуляции сигнала от штриховой миры максимальной деятельности, воспринимаемой на пороге обнаружения; чй~ш — минимальное значение ОСШ на входе кинеско- па для максимального размаха сигнала. В этом случае зна чение ф „ для среднекв адр атического значения уровня и! флуктуаци онных помех на входе кинескопа фп,р — †3 . Подставляя ш„ в (2.2.
1 ), получаем значение параметра А(, для нижней границы: йуз шш= =эу!(!пфшэо — 1). Для фш[н=100, что соответствует 4,5 балла качества по пятибалльной шкале [!], А) ш1п= 0278 )Ушах=!37 ТВЛ. При этом резкость Я =3,26, т. е. протяженность черно-белой границы на изображении более чем в 3 раза выше протяженности, зтередаваемой одноэлементной (в направлении разверт- ки) детали. Это значение резкости соответствует 3 бал- лам качества по пятибалльной шкале [2].
Следователь- но, А[а)А(шзх и А( )(У ш[п. Для оценки в 4, 5 балла качества Я 1,5, что обеспечивается результирующей АЧХ ТВС, аппрокси- ыируемой функцией (2.2.1), при Аэ,)375 ТВЛ и ш,= =у([уш *) <0,2. Однако и в этом случае качество пе- редачи малоконтрастных и среднеконтрастных мелких деталей изображения будет низким. При использовании в качестве датчиков ТВ сигнала приборов с зарядовой ~вязью (ПЗС) апертурные искажения определяются их модуляционными АЧХ. Линейные ПЗС датчики (линей- ки ПЗС), широко применяются в телекинодатчиках (ТКД) .
В направлении строки АЧХ [3, 4] з(п ып/2 ! пх (ы) юа)2 — — з!пс (юа/2), где а — ширина элемента линейки ПЗС. Формула справедлива для диапазона частот 0<со<а . Здесь ю, =и/р — тактовая частота считыва- ния, определяемая в соответствии с теоремой отсчетов, пРичем Упх(юм) =О, а Р— интеРвал (пеРиод) междУ соседними элементами ПЗС. В направлении, перпендикулярном строкам кадра, АЧХ Увт(ы) =зш сыЫ2з!п юс(п/2, (2.2.3) где о — высота элемента линейки ПЗС; [(з — шаг развертки по у, равный произведению скорости движения иа время накопления одной строки. Для современных линейных ПЗС при и=1024 (рис. 2.2.5, [5]) глубина д/ дг ду да ,уз/У Рнс.
22.5. Амплитудна-частотные характеристики линейной ПЗС [и — число перенесен а строке. е — неэффективность переноса заряда) модуляции ТВ сигнала т=70о)о для 35-мм фильма и 60о)о для 16-мм [6]. Поэтому можно считать, что линейные ПЗС датчики практически ие ограничивают разрешающую способность ТВС '(рис. 2.2.6). Потеря четкости, оцениваемая значением спада АЧХ на 6 М~ ц, составляет 12... 18 дБ. Р у г у с у ш/гм Рис, 2.2.Е. Амплитудно-частотнме характеристнка при передаче кинофильмон с помощью линейных ПЗС (2 и 4 — 55- н [З-мм фильмов, у н 3 — результирующие АЧХ) Амплитудно-частотная характеристика ТВС задает параметры сигнала от тонкоструктурных деталей изображения, качество передачи которых характеризует четкость изображения.
К таким параметрам относят; минимальную длительность (а фронта импульса от протяженной детали изображения, длительность ! и размах А импульса от деталей, соизмеримых с апертурой ТВС. Для гауссовского распределения энергии в апертуре !е=0,91, (,=1, и Аи определяются из выражения для мгновенного значения сигнала 1 э) (1) = 22Ф Ф(О ) [Ф (21 + Од) — Ф (21 — Од)], 2Ф (8д) з Ф(х)=] е "йУ; 1=!(гз; О =!д/!сб о !д — время развертки детали изображения; 1,— время передачи детали, размер которой в направлении строки развертки равен апертуре (для гауссовского распределения 1, соответствует передаче детали, соизмеримой с эффективным диаметром апертуры).
Тогда относительное значение размаха импульса сигнала Ан=Ф(Од). Хорошее приближение дает равномерное распределение энергии и круглая форма основания результирующей апертуры. Тогда !е=0,721, и 1 — — ]( У вЂ” — 1' — — агсз!и 21], =<1< 2 2+ [(!+Од) У 4 (1+О ) + 1 + 4 агсз(п 2 (1+ Од) ~, 1[ 1 — [Од 2 )«< — 8.+ 2. Длительность импульса !», измеряемая интервалом между максимумами первой производной, равна Од, если Од) 1 (рис.
2.2.7) . Зависимости (см. рис. 2.2.7) определены на основе численного решения следующих уравнений; (1+ 28д)/(1.— 28д) =ехр (28д1), 7=1, Т вЂ” 1 (ехр [ — (21+ О )'] — ехр [ — (21 — О )з])з У.; Ф (21+ 8,)-Ф (21-8,) — (2[+э 1* =(21+8 )е д — (21 — О ) ехр[ — (21 — Од)э] у <1. р(н) 00 у» 00 02 87 10 40 0,'й7 0,7 0 100 ЗЮ Рнс. 2.2.7. Зависимости длительности импульса от протяженно- сти детали Из анализа следует [7]: 1) время установления апертурно-временной (переходной) характеристики, определяющее длительность фронта импульса от протяженности детали с точностью до 10%, не зависит от распределения энергии развертывающего пятна и его формы; основное влияние на ге оказывает эффективный размер апертуры в направлении развертки; 2) длительность импульса 1,=0 для 0 )1 и не зависит от размеров развертывающего пятна, его формы и распределения энергии в пятне; для 0 ( 1 гауссовского распределения энергии (передающие ТВ трубки) зависимость 1, от размера детали 0„ и показателя нелинейности Т слабая, и с точностью до 10 ...
!5% ею можно пренебречь. С приемлемой для практики точностью можно принять, что временнйе параметры ТВ сигнала для современных датчиков, обеспечивающих 0х>1, практически не зависят от параметров развертывающего пятна, поэтому они достаточно точно характеризуют пространственные параметры (размеры) тонкоструктурных деталей изображения независимо от характеристик датчика ТВ сигнала. Типичные характеристики (рис. 2.2.8 [8]) позволяют делать вывод, что при Рис. 2.2.9. Апартурныв характеристики датчиков !1 — объектива, 2 — а — сатикона, плюмбикона и видикона соотватственно) А) юаа4 495 ТВЛ та=уз(Умах)(10% Дла плюмбиконов.
Разрешающая способность датчика с трубками сатиков максимальна и достигает 30%. Для цветных п р кинескопов типичные КЧХ для яркостной составляющ й редставлены на рис. 2.2.9 [9]. Глубина модуляции е сигнала та=У,(А) „,) ~30%, пРичем с Увеличением Уровня яркости разрешающая способность кинескопа падает до 3...5%. Таким образом, апертурные искажения датчиков ТВ сигнала и кинескопов приводят к существенному снижению четкости.
Рассовмещение растров трех цветоделенных изо- 0 Юв ЛЮД)0 Е)Ю ДЮ дй) 700 йЮДЮ У, 700 Рнс. 2.2.9. Апартурныв характеристики цветных кинескопов прн разных значениях яркости !от максимального значения) бражений в датчике ТВ сигнала и кинескопе, приводящее к снижению четкости, относится к аппаратурным искажениям ТВС, значения которых удается свести к допустимым [10].
Неидеальность частотных характеристик канала передачи ТВ сигнала (модулятор — линия связи — демодулятор) связана с неравномерностью АЧХ н отклонением от линейности ФЧХ в полосе пропускания. Коррекция позволит существенно снизить влияние этих характеристик на четкость изображения, по крайней мере, по сравнению с апертурными искажениями датчика. В спутниковых линиях с ЧМ для передачи сигналов ТВ программ относительное влияние частотных искажений на четкость невелико [11]. Аналогичный вывод можно сделать и о влиянии временибго рассовмещения сигналов яркости и цветности, а также яркости и цветоразностных в приемнике ]!]: требования к установочному рассовмещению сигналов яркости и цветоразностных обеспечиваются точностью изготовления линий задержки в канале яркости, трактовое— коррекцией сквозной характеристики ГВЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
