Лекции по курсу Основы телевидения (1143046), страница 2
Текст из файла (страница 2)
– point to point.Видеосигнал, содержащий активную часть строки, гасящие исинхронизирующие импульсы, называется полным телевизионнымвидеосигналом (ПТС).За стандартный видеосигнал принимается положительный позитивныйвидеосигнал размахом 1 В на нагрузке 75 Ом. Сопротивление указываетсядля передачи максимальной мощности потребителю.2Спектр телевизионного видеосигнала.Границы спектра видеосигнала.Оценку границ можно осуществить, рассматривая спектры самогопростого и самого сложного телевизионного изображения.Самое простое изображение – наполовину белый, наполовину чёрныйкадр.8IIDПериод меандра видеосигнала равен периоду повторения кадра.112В качестве самого сложного телевизионного изображения принимаетсяшахматное поле с размером квадрата, равным одному пикселю. Такжеширина этого квадрата равна ширине строки.По вертикали таких квадратов уместится 5 раз, где 5 – число строк вкадре.По горизонтали:51= 54,ℎгде 4 – формат кадра.Общее число элементарных квадратов в кадре:6 = 554 = 5 + 4.Частота не учитывает высшие гармоники сигнала меандра.На передачу полного телевизионного кадра, содержащего 6 пикселей,*требуется время (, = – период кадра, где ' – частота кадра (число кадров в,секунду).Для передачи одного элемента требуется время в 6 раз меньшее.С учётом того, что частота сигнала, образуемого при передачепоследовательности чёрных и белых квадратов, равна 7 = 1/29: , верхняячастота спектра'6 '5 + 47; ==.229IID11Итоговая формула не учитывает целый ряд параметров: времяобратного хода, наличие «неактивных» строк, апертуру считывающего луча.Поэтому в итоговую формулу вводят поправочный коэффициент< = 0,75 … 0,85.'5 + 4.7; = <22Оценим полосу для передачи сигнала ТВ стандартной чёткости.& = 625 (минус 50 неактивных) – выбрано из соображений слитноговосприятия изображения с расстояния (5 − 6)ℎ, где ℎ – высота экрана.На момент введения формата 625 строк значение 500-600 активныхстрок считалось вполне приемлемым.4 = 4⁄3 – определяется соотношением оптимальных углов зрениячеловека в вертикальной и горизонтальной плоскости.' = 16 − 18 – достаточно для слитного восприятия движения в кадре,' = 46 − 48 – нижняя граница для устранения мелькания изображения.В кино происходит обман зрения: один кадр показывается два раза, носветовой поток проектора искусственно прерывается два раз за один кадр.Кинопроектор мигает 48 раз.В первых телевизионных системах частота кадра составляла 50 Гц дляминимизации помех от индустриальной сети.При подстановке перечисленных параметров в формулу вышеполучалось значение ширины спектра порядка 13 МГц, что в серединепрошлого века было неприемлемо (сложность канала связи).Решение было найдено из-за некорректного изначально выбранногозначения частоты кадров.
Это решение – чересстрочная развёртка.Чересстрочная развёртка.При чересстрочной развёртке один полный телевизионный кадрпередаётся за 2 полукадра (они же – ТВ поля) с вдвое меньшим числом строк.На приёмной стороне за счёт инерционности электронно-оптическихпреобразователей и инерционности человеческого зрения оба полукадравоспринимаются слитно.Основное преимущество – сокращение ширины спектрателевизионного сигнала.1011IID2Недостатки:- некорректная передача движения.За время сканирования первого полукадра движущийся объект можетсущественно переместиться в его пределах.
За время второго полукадра этотобъект будет отсканирован уже на новом месте. При построении суммарногокадра происходит накладывание одного изображения на другое, в результатеощутимо расширяются его границы, более того, вертикальные границыприобретают зазубренные очертания.Чтобы полностью избежать подобных артефактов, технологияэлектронного кинематографа (невещательного телевидения) подразумеваетиспользование традиционной, построчной развёртки, называемойпрогрессивной.1080 I – interlace – чересстрочная развёртка.720 P – progressive.- жёсткая связь частот строчной и кадровой развёртки, как следствие, болеесложная система синхронизации.Система синхронизации сложна на передающей стороне, на приёмнойстороне – предельно упрощена.В итоге, в формате ТВ стандартной чёткости используется 625 строк,25 кадров в секунду, передаваемых за 50 полукадров в секунду(чересстрочная развёртка) при соотношении сторон кадра 4/3.Структура спектра ТВ сигнала.В реальном телевизионном сигнале всегда существует корреляциямежду элементами изображения, а, следовательно, между строками икадрами.
Т.е. энтропия телевизионного сигнала невелика.Слабо отличающиеся изображения соседних кадров даютквазипериодические сигналы, а для неподвижных изображенийтелевизионный сигнал можно считать вообще периодическим, и для оценкиего спектра можно использовать преобразование Фурье.1111IID2Так как в телевидении за счёт развёртки происходит замена функции«яркость от координат» на функцию «яркость от времени», видеосигналможно представить в видеC CAвс = 7 B , D.() (,Используя двойное преобразование Фурье, имеем:NN2JKCC C2J'CAвс B , D = E E AF, GHI B− LF D GHI B− L, D =()() (,(MNFOP ,OPN= E E AF, (GHI((K7) Q '7R ) C − (LF Q L, )) Q GHI((K7) − '7R ) C − (LF − L, ))) =FOP ,OPNN= E EFOP ,OSNAF,(GHI((K7) Q '7M ) C − (LF Q L, )).2Спектр ТВ видеосигнала ближней зоне:K – номера гармоник строчной частоты, ' – номера гармоник кадровойчастоты.12IID11В аналоговых системах постоянная составляющая – минус, т.к. нуженУПТ, который обладает таким недостатком, как дрейф нуля.
В цифровыхсистемах между передачей постоянной и переменной составляющих разницыпрактически нет.2Таким образом, спектр видеосигнала:- линейчатый, группирующийся вокруг гармоник строчной и кадровойчастоты- убывающий (можно ограничить полосу частот)- имеет большие провалы (можно передавать дополнительнуюинформацию)- имеет ненулевую постоянную составляющую, которая обычно непередаётся в канале связи, а восстанавливается на приёмной стороне. Напрактике ограничиваются лишь передачей частоты кадров на нижнейгранице спектра.Спектр ТВ видеосигнала в дальней зоне:250 кГц – основная информационная часть видеосигнала.
Выше неёпорядка 10 % энергии спектра – информация о наиболее мелких деталяхизображения (чёткость).При передаче подвижных изображений спектр стремится статьсплошным, однако спектральные линии смещаются в сторону лишь наединицы Герц, и спектр полностью сохраняет линейчатую структуру.Столь малое смещение спектральных линий объясняется относительнонизкой скоростью движущихся объектов в границах кадра относительноскоростей развёртки.1311IIDПоказатели качества ТВ изображения.21). Размер изображения (важно при обеспечении оптимальных угловзрения)2).
Разрешение для обеспечения чёткости – точности отображениямелких деталей изображения.3). Яркость изображения; приемлемые значения – от 250 кандел/кв.м ивыше.4). Контрастность – диапазон яркостей, приемлемые значения – от 250и выше.Динамическая контрастность – хитрый маркетинговый ход. Неясно,что это такое.Для ряда электронно-оптических преобразователей яркость иконтрастность – величины, зависящие от угла обзора (и тот, и другойпараметр существенно ухудшается при увеличении угла обзора).Зависимость свойственна почти всем ЖК экранам.
Зависимость почтиполностью отсутствует у OLED экранов, плазменных панелей и кинескопов.5). Зашумлённость:- сетки, муары (совокупность точек)- электрические импульсные помехи (как правило, из питающей сети)- медленно меняющиеся помехи (недостаточно качественноотфильтрованные напряжения источников питания)Помехи 1,2,3 устранимы схемотехнически (качественная экранировка,качественные источники питания и т.п.)- тепловые шумы радиоэлементов – неустранимы, должны иметьприемлемые значенияОСШ стандартного ТВ канала порядка 46 дБ (200 раз), при этом шумыи прочие помехи абсолютно незаметны.
Для большинства бытовых устройствОСШ 40-43 дБ. При 30 дБ шумы хорошо заметны, но качество приемлемое.Речь шла об аналоговых сигналах. Для цифровых сигналовизображение либо есть, либо его нет.ОСШ в студийных каналах составляет 53-57 дБ.6). Геометрические искажения – нелинейность кадровой и строчнойразвёртки. В современных экранах почти полностью отсутствуют за счёт ихматричной структуры.14IIDСтруктурная схема системы вещательного телевидения.112Оптоэлектронные преобразователи – датчики ТВ сигнала.Для оценки яркости всех элементов изображения необходимаразвёртка.Варианты построения:1).
Оптико-механические (диск Нипкова, вращающиеся призмы изеркала)2). Системы бегущего светового луча (лазерная фотография) – объектсканируется узким световым лучом, перемещающимся по закону строчной икадровой развёртки в тёмной студии. Отражённый от элементов изображениясвет падает на интегральный фотоприёмник, расположенный в том жетёмном помещении.Преобразователи первого и второго типа устарели и находятограниченное применение.3). Электронно-лучевые трубки: иконоскоп – первая передающая ТВтрубка; суперортикон; видикон (2-й и 3-й – относительно современные)4).
Твёрдотельные преобразователи (ПЗС матрицы, КМОП матрицы) –находят повсеместное применение.Характеристики оптоэлектронных преобразователей.1). Чувствительность – величина, обратная освещённости, при которойпреобразователи обеспечивают заданное ОСШ. На практике в большинствеслучаев приводится значение минимальной освещённости в люксах.2). Разрешающая способность – определяется числом активныхэлементов матрицы.3).
Световая характеристика – зависимость выходного напряжения итока от яркости.1511IID2I – начальный участок (определяется шумами)II – рабочий участок (линейный)III – насыщениеСветовая характеристика определяет динамический диапазонпреобразователя.4). Cпектральные характеристики – в идеале должны совпадать скривой чувствительности человеческого глаза (которая нелинейна), но насамом деле в большинстве случаев линейны и шире видимого диапазона(включают ближний ИК).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
