Зубарев Ю.Б. Телевизионная техника (1994) (1143038), страница 37
Текст из файла (страница 37)
ПРи 1,= =20 нА/смз, А=690 !Π— з см' и Т,=20 мс получаем Уыз= 130 эл. Следует отметить, что темновой ток отдельных ячеек ФППЗ существенно неоднороден, что приводит к импульсным помехам, проявляющимся.в виде пятен на изображении. Их можно устранить при обра- 81 ботке сигнала. Процесс переноса заряда в ФППЗ сопровождается появлением шумов, мощность которых пропорциональна числу переносов л. В преобразователе с поверхностным каналом уровень шумов, обусловленных захватом носителей быстрыми (с постоянной времени, равной времени переноса пакета заряда) поверхностными состояниями: У = 'У 21п2й7)т' .ь5, где 51,,, — плотность поверхностных состояний; 3 — площадь электродов, под которыми прошел заряд при движении к выходному устройству.
В преобразователе с кадровой организацией 3 (лэ+л,)рз(г!,+л,р1,1, где р — число фаз в элементе регистров; 1, 1„— ширыны фаэ в выходном регистре и в секциях накопления и памяти; 1 — ширина канала переноса в выходном регистре, Л вЂ” число элементов по вертикали в секции памяти; л„ вЂ” номера строки, на котором лежит данный элемент, и элемента. Если принять й!,= 10" см-' эВ-'! р=3, 1т= 10 мкм, ! =7,7 мкм, 1=50 мкм, ли=288, то для крупноформатного ФППЗ размером 576Х512 эл. для самого удаленного элемента получаем значение шумов йи=2000 эл. Помимо перечисленных в ФППЗ существузгг шумы генератора тактовых импульсов, но их уровень сравнительно мал, и их вкладом в результирующий шум можно пренебречь. Если учесть, что перечисленные составляющие шумов ФППЗ, которые статистически независимы и складываются квадратично, то суммарные шумы на выходе матричного ФППЗ при рассчитанных выше значениях составляющих будут достигать значения йТн=2500 эл.
Если максимальное значение накопленного сигнального заряда в ячейках типо-, вого ФППЗ с поверхностным каналом достигает значения г1,= 1.10' эл., то значение ОСШ в элементе матричного ФППЗ будет ф=й1с/У~=1 1О'/2500=400. При этом необходимо иметь в виду, что такое высокое значение можно реализовать при условии компенсации темповых токов в ФППЗ, неравномерность которых по полю изображения может достигать 10с)э максимального размаха сигнала. Особенность шумов переноса †сильн корреляционная связь между шумами соседних зарядовых пакетов, что приводит к тому, что шумы переноса при суммировании зарядовых пакетов иа выходе ФППЗ остаются такими же,как и в отдельно взятом пакете.
Этот факт позволяет эффективно использовать ФППЗ с поверхностным каналом (в этих приборах шумы переноса превалируют) для обнаружения протяженных малоконтрастных объектов, а ОСШ может возрастать на значение, превышающее корень квадратный из числа суммируемых пакетов зарядов. 2.2.6. Методы улучшения отношения сигнал — шум: 1. П о м е х и. Основными источниками флуктуационных помех (ФП) являются; датчик первичного ТВ сигнала, кинопленка, видеозапись, линия связи, радиотракт телевизора. Флуктуационная помеха создает на изображении ложные детали. Их случайные изменения — пространственно-временные, по интенсивности, цветности, не свойственные реально наблюдаемым объектам и оптическим изображениям, существенно снижают качество передачи ТВ изображений.
Влияние ФП сказывается на ухудшении различения мелких деталей и полутонов и зависит от мощности шума и его спектрального состава. Мощность шума принято характеризовать отношением ф максимального размаха сигнала к среднеквадратическому значению шума оь Шумы датчика ТВ сигнала на передающих трубках с внутренним фотоэффектом (плюмбикон, ватикан, кремникои) определяются шумами входной цепи предварительного усилителя. При использовании в ней простой противошумовой коррекция энергетический спектр шума бе(ю) =ос+а„гэз (аэ и аз — частотно-независимые коэффициенты). Основные источники шума в ПЗС-датчиках сигналов Ея, Ео, Ев: генерация фонового заряда, неполный перенос зарядов, поверхностные состояния, темновой ток, плавающая диффузионная область.
Результаты оценки суммарной 82 энергии шумов линейных ПЗС-датчиков показывают, что она невелика и обеспечивает динамический диапазон передачи 55...60 дБ. Для указанных датчиков шум имеет аддитивный характер и практически не зависит от уровня сигнала. Применение нвадалгивных (инвариантных к структуре изображения) методов коррекции градационных и апертурных искажений приводит к возрастанию уровня помех на 10...15 дБ. В системе те. пекина имеются грануллрныв шумы, возникающие из гранулярной структуры кинопленки, в виде эернистосты однородных полей изображения. Среднеквадратическое значение этих шумов ач, описывается степенной функцией от оптической плотности пленки, т.
е. шум имеет мультипликативный характер. На выходе телекинодатчика ф=34...52 дБ (в полосе 5 МГц, показателе укорректора 0,6) для 16-мм обратимой кинопленки при изменении оптической плотности в пределах 0,5 ... 1,8. Гранулярность однородно экспонированной и проявленной пленок представляет собой двумерное изотропное распределение. Энергетический спектр описывается функцией, убывающей с частотой, причем для цветыой пленки это убывание происходит быстрее. В процессе видеозаписи ф уменьшается примерыо на 3 дБ для каждой последующей перезаписи.
Помехи имеют аддитивную и мультипликативную составляющие. Закон распределения аддитивных помех нормальный, а энергетический спектр — возрастающий с частотой. лвультиллинативный шум (структурный шум лент) рас. тет примерно пропорционально намагниченности. Он имеет нормальное распределение и сосредоточен в основном в области низких частот. Для радиорелейных и спутниковых линий связи [1), использующих частотную модуляцию для передачи ТВ сигнала, нормируется отношение размаха сигнала яркости к среднеквадратическому значению взвешенной помехи ф,=57 дБ.
Аддитивная составляющая помехи определяется собственными флуктуационными шумами приемного радиотракта. Она имеет нормальное распределение и равномерный энергетический спектр в преде. лах полосы пропускания. На выходе частотного демодулятора (ЧД) телевизора при благоприятных условиях приема (1) энергетический спектр помех в полосе видеотракта сигнала бьчд (ю) =азы'. Шумы радио- тракта телевизора определяются тепловыми шумами входных каскадов, которые снижают отношение сигналшум на 7,5 дБ (2) . Для цветоразностных сигналов !)я и !)а допустимый уровень ФП определяется прохождением помех через ЧД. В (1) показано, что уровень шума на выходе ЧД растет пропорционально частотам сигыалов !7я и !)э и обратно пропорционально девиации частоты.
С учетом параметрон Ва и !)э сигналов СЕКАМ [3) имеем: 1) уровень шумов на выходе ЧД в сигнале !)в в 1,22 раза выше, чем в !)э, 2) без учета предыскажений и их коррекции уровень шумов сигналов Ри и !)э на выходе ЧД возрастает в 2,5 — 3 раза; применение в СЕКАМ предыскажений обеспечивает помехоустойчивость передачи сигналов Рв и Рв ые более — 2 дБ 4); 3) соотношение уровня помех в сигналах Ею Еш в на входе кинескопа аьа .
ого: аеэ= 1,4: 1: 2, а с уче. том коэффициента видности помех это соотношение равно 0,56; 1: 0,70 и определяет зашумленность участков изображения насыщенных цветов. 2. Фильтрация ТВ сиги ал а. Флуктуациоиные помехи имеют аддитивиую и мультипликатнвную составляющие. В задачах фильтрации принимают ТВ изображение в виде аддитивной смеси передаваемого изображения и помех (г, 1 — дискретные координаты плоскости изображения) Ьэ(г, 1)=Ее(г, 1)э»й(г, 1)+ +Цг, !), а мультипликативную составляющую помех учитывают в дальнейшем в алгоритме работы адаптивного фильтра. Полагая ТВ иэображение однородным (воспроизведение его деталей не зависит от их положения в плоскости иэображения), для снижения уровня помех применяют линейную однородную фильтрацию, инвариантную относительно пространственных и времен- а) В(Л), у ДАР А!АУ йму Д, лм иых сдвигов Лящ(г, 1) = [Ещя(г, 1)+$(г, !)[ппйф(г, 1) или в области пространственных частот Оя,ф(и, о) = =Окм(и, п)Еф(и, и)+Е(и, п)Еф(и, п), где йф(г, !) и Нф(ц, п) — ИХ и ПЧХ двумерного фильтра, Ея,„(г, 1) и О,, (и, о) — переданное изображение без учета помех («идеальное» в смысле отсутствия помех) н его дискретный двумерный спектр Фурье.
Из последнего уравнения следует, что точно восстановить 1...(г, 1) невозможно, так как в процессе фильтрации возникают искажения изображения Вю (и, п)Нф(и, о) — систематические в отличие от случайных, вызванных составляющей помех Е(и, р)Нф(п, и). Поэтому реально фильтрация сводится лишь к задаче оптимального восстановления в рамках принятого критерия качества воспроизведения ТВ изображений. Для критерия минимума среднеквадратической ошибки оптимальное восстановление обеспечивается фильтром Винера с ПЧХ Нф,а(и, о) = Оя, (и, о)/ [Ою„(и, и)+Е(и, о) [.
С учетом НЧ характера энергетического спектра реальных изображений (на частотах [)0,5 Еа спад бям(и, о) ~40... 60 дБ) для равномерного спектра помех и спектра с подъемом в ВЧ области ПЧХ фильтра Винера имеет спад в этой области. В результате оптимальная фильтрация по критерию минимума сред. неквадратической ошибки (СКО) приводнт к потере четкости.
Недостатком линейных методов явлиется низкая эффективность при условии сохранения разрешающей способности ТВС. Нелинейные методы фильтрации ТВ сигнала используют двустороннее ограничение по минимуму ВЧ составляющих смеси полезного сигнала и помех [5[. Входной сигнал разделяют на НЧ и ВЧ составляющие (рис. 2.2.3!,и) с помощью фильтров ФНЧ я ФВЧ соответственно.
Составляющие ВЧ пропускают через двусторонний ограничитель (рис. 2.2.31,б) с порогами ограничения [(у,[(Зозвч . С увеличением Уп растет подавление помех. Однако при выборе больших значений Еп снижается четкость, что особенно заметно при передаче малоконтрастных тонкоструктурных деталей изображения. Поэтому достижимое увеличение ф в устройстве нелинейной фильтрации (рис. 2.2.31, в) для помех с равномерным спектром не превышает 1 ...2 дБ. Ряс.
2.2.ЗЬ Нахпкаакая фкаьтрацяя ТВ сигнала: и — структуркая схема, поясняющая принцип яааккаАкаа фильтрации; и— амплитудная характеристика аграяяяятаая, а — структурная схема нелинейного корректора В этом устройстве использованы нерекурсивные фильтры (НРФ) нижних частот Нф,=сезам!ьу)2 и верхнчх частот Нфз(ю) =з!пхюбу/2, имеющие импульсные характеристики соответственно (0,25; 0,5; 0,25) и ( — 0,25; 0,5; — 0,25). Линейные методы фильтрации ТВ сигнала приводят к снижению четкости как для контрастных, так и для малоконтрастных деталей изображения. Нелинейные методы ухудшают передачу только малоконтрастных тонкострук рных деталей, для которых размах ВЧ составляющих [Упч [(Зоз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
