Почему частота смены полей в вещательных тв системах равны частоте осветительной сети

Опубликовано: 19.10.2021

В основе телевидения лежат три физических процесса:

♦ преобразование на передающей стороне (телецентре) оптического изображения в электрические сигналы;

♦ передача электрических сигналов по линиям связи;

♦ обратное преобразование электрических- сигналов в оптическое изображение на приемной стороне (в телевизионном приемнике).

В телевидении используют две особенности зрения человека — сравнительно низкую разрешающую способность глаза и инерционность зрения.

Разрешающая способность глаза — это его умение различать мелкие предметы или отдельные детали предмета. Человек способен различать с расстояния 1 м точки, отстоящие друг от друга на 0,3 мм. Если смотреть на эти точки с большого расстояния, то они сливаются в единое целое.

Инерционность зрения заключается в свойстве глаза "запоминать" световое раздражение, световой импульс, т.е. зрительное ощущение сохраняется в мозгу человека еще некоторое время после воздействия света. Если воздействовать на глаз отдельными световыми импульсами, постепенно увеличивая их частоту, то в какой-то момент глаз перестанет различать эти импульсы, человеку будет казаться, что источник света излучает их непрерывно (глаз не успевает "забыть" предыдущий импульс, как уже поступает новый). Инерционность зрения человека равна приблизительно 0,1 с, поэтому достаточно сделать интервалы между импульсами меньше этого времени, чтобы свет ощущался как непрерывный.

С учетом этих особенностей зрения человека передаваемое оптическое изображение разбивается на очень большое число элементов. Световую информацию от каждого элемента последовательно преобразуют в электрические сигналы, причем величины электрических сигналов пропорциональны яркости элементов. В современном телевидении изображение разбивают приблизительно на 500 тыс. элементов, расположенных в 625 строках. В устройстве, преобразующем световые импульсы в электрические сигналы, производится последовательное по элементам и строкам считывание этих сигналов электронным лучом, обегающим все элементы с большой скоростью — 1/25 с.

Для того чтобы можно было передавать изображение движущихся предметов, электронный луч "просматривает картинку" 25 раз в секунду, т.е. в секунду он обегает 25 кадров.

Полученный поток электрических импульсов, несущий информацию об оптическом изображении, после соответствующих преобразований направляется на антенну телевизионной станции и далее в виде электромагнитных колебаний — в пространство.

В телевизоре эти колебания претерпевают обратное преобразование, в результате чего на его экране появляется оптическое изображение. Оно образуется при помощи электронного луча и состоит из такого же количества элементов, на которое разбивалось при передаче. Поскольку эти элементы и время развертки изображения очень малы, зритель, рассматривая изображение с определенного расстояния, видит его на экране как единое целое.

Таким образом, черно-белая телевизионная система передает и воспроизводит только яркостную информацию о нецветных и цветных объектах, т.е. перепады яркостей. Чтобы телевидение было цветным, необходимо помимо ярко-стных видеосигналов передать также информацию о цвете передаваемого объекта — сигнал цветности.

В основе цветного телевидения лежит трехкомпонентная теория цветового зрения, согласно которой весь видимый цветовой спектр, в том числе и белый, может быть получен путем смешивания в определенных пропорциях трех основных цветов — зеленого, красного и синего.

Глаз человека содержит три вида рецепторов (колбочек), чувствительных к цвету: одни из них чувствительны к зеленой, другие — к красной, третьи — к синей частям спектра. При равном возбуждении всех трех видов рецепторов чело-пек видит белый цвет, при различном — цветное изображение. Спектральная чувствительность глаза неодинакова. Наиболее чувствителен он к зеленому цвету, меньше к красному, еще меньше — к синему.

Важным свойством цветового зрения, используемым в телевидении, является его неспособность различать цвета очень мелких деталей, которые кажутся серыми и отличаются друг от друга лишь яркостью. В связи с этим изображения мелких деталей в цветном телевидении можно передавать в черно-белом виде.

В черно-белом телевидении соотношение между составляющими белого цвета остается постоянным, поэтому на экране приемной трубки глаз видит точки, различающиеся только по яркости.

В цветном телевидении каждый элемент изображения состоит из трех цветовых точек — красной, синей и зеленой. Соотношение интенсивностей свечения этих точек определяет цвет элемента, благодаря чему на цветном воспроизводящем устройстве можно наблюдать изображение в цвете.

В настоящее время существует достаточно большое количество систем цветного телевидения, т.е. способов передачи сигналов цветности. К системам цветного телевидения предъявляют требования совместимости и точности воспроизведения цветности передаваемого изображения.

Совместимостью системы цветного телевидения называют способ ее построения, при котором цветная телевизионная передача может приниматься телевизором черно-белого изображения, а черно-белая телевизионная передача — телевизорами цветного изображения без видимого ухудшения качества изображения.

Полный цветовой телевизионный сигнал образуется из сигнала яркости, сигнала цветности, сигнала цветовой синхронизации, сигналов синхронизации разверток и гашения. Сигналы яркости, синхронизации и гашения являются такими же, как и при черно-белом телевидении. Этим и обеспечивается совместимость системы.

Для передачи цветного изображения необходимо иметь устройство, способное разделить световой поток от многоцветного объекта на три одноцветных изображения: красное, синее и зеленое, затем этиодноцветные изображения преобразовать в электрические сигналы (видеосигналы). Это реализуется с помощью трех светофильтров красного, синего и зеленого, создающих на мишенях трех передающих трубок три одноцветных изображения передаваемого объекта, которые преобразуются в три цветовые видеосигнала — Е, EG, Ев, пропорциональные соответственно красной R, зеленой G и синей В составляющим цвета.

В составе сигнала яркости есть свободные области, в которых можно разместить сигнал цветности, использовав эти промежутки, сигнал цветности стали передавать в составе сигнала яркости, т.е. весь сигнал цветового изображения вошел в ширину сигнала яркости — 6 МГц.

При наличии сигнала яркости, который необходим для совместимой системы, нет необходимости передавать все три цветовых сигнала, достаточно передать два из них, а третий может быть получен вычитанием этих двух цветовых сигналов из сигнала яркости в самом телевизоре. Так передается информация о красной и синей составляющих цветного изображения, но вместо цветовых составляющих ER и Ев, передаются так называемые
цветоразностные сигналы:

где Еу — сигнал яркости.

При воспроизведении цветного изображения на экране приемника цветного телевидения следует иметь устройство, способное преобразовать видеосигналы в три видимых одноцветных изображения и совместить их на одном экране.

Цветное телевидение в России передается по системе СЕКАМ-ШБ. Совместимая система цветного телевидения СЕ-КАМ была предложена французским инженером Анри де Франс в 1958 г. Сокращенное обозначение системы СЕКАМ в переводе на русский язык расшифровывается как последовательная передача цветов с запоминающим устройством. Впоследствии эта система была доработана советскими и французскими инженерами, на ее основе было заключено советско-французское соглашение о совместном развитии цветного телевидения. С 1 октября 1967 г. в СССР и Франции одновременно началось регулярное телевизионное вещание по системе СЕКАМ. Эта система цветного телевидения используется также в ряде других стран.

Кроме системы СЕКАМ в мире используются еще две системы цветного телевидения — ПАЛ (PAL) и НТСЦ (NTSC). Система цветного телевидения НТСЦ была разработана и внедрена в США в 1953 г. Сиетема ПАЛ разработана в ФРГ в 1963 г. в целях устранения недостатков системы НТСЦ. Каждая из этих систем имеет достоинства и недостатки. Для России выбрана система СЕКАМ, так как при наших протяженных линиях связи искажения сигнала, сформированного по этой системе, оказываются меньше.

В разных странах мира используются различия стандарты телевизионного сигнала, которые отличаются количеством строк в кадре, разносом между несущими частотами изображения и звука, полярностью модуляции, несущей сигнала изображения, типом модуляции, несущей сигнала звука и системой цветного телевидения. Кроме того, в зависимости от принятой в стране частоты переменного тока электросети используются разные значения частоты полей — 50 и 60 Гц.

В нашей стране, Болгарии, Венгрии, Польше, Румынии, Чехословакии, Китае и некоторых странах Африки приняты количество строк 625, разнос между несущими изображения и звука 6,5 МГц, негативная модуляция сигнала изображения, частотная модуляция сигнала звука и система цветного телевидения СЕКАМ.

Различия между стандартами, принятыми в разных странах, являются препятствием к использованию телевизоров, рассчитанных на один стандарт, для приема передач по другому стандарту, но уже сегодня эта задача решена в связи с появлением на нашем рынке мультистандартных и мульти-системных телевизионных приемников.

В 1966 г. на XI Пленарной Ассамблее международного консультативного комитета по радио МККР в г. Осло зарегистрированы 14 стандартов ТВ-вещания в диапазонах метровых (MB) и дециметровых (ДМВ) волн. По буквенной классификации (МККР) стандарты обозначаются: В, G, H, I, D, К, KI, N, M, L. В России и странах СНГ применен телевизионный стандарт D/CEKAM в диапазоне MB и К/СЕКАМ в диапазоне ДМВ.

Для передачи изображения движущихся объектов необходима смена кадров, т.е. смена картинки, предъявляемой зрителю. Слитность движения за счет инерционности зрения создается при частоте смены кадров не менее 24 Гц. Однако при такой частоте кадров из-за растровой структуры изображения заметно мелькание яркости на крупных деталях изображения на экране. Частота, при которой глаз не воспринимает мелькания яркости экрана, лежит в пределах 45. 48 Гц; поэтому необходимо увеличить частоту смены мельканий изображения. Эта задача в современном аналоговом вещательном телевидении решается применением чересстрочной развертки с форматом 2:1 (2 поля в одном кадре) с частотой смены полей f п = 50…60 Гц. При этом электронный луч сначала формирует первый полукадр из нечетных строк, а затем второй полукадр – из четных строк, последние размещаются посередине между строками первого полукадра. Для обеспечения такого перемежения число строк в кадре должно быть нечетным (в системах SECAM-IIIB и PAL оно равно 625, а системе NTSC – 525). При нечетном числе строк в кадре один полукадр заканчивается половиной строки, а другой начинается со второй ее половины. Поэтому строки одного полукадра располагаются между строками другого при одном и том же начальном уровне и одном и том же законе изменения сигнала полукадровой развертки. Второй выигрыш от использования чересстрочной развертки состоит в том, что скорость строчной развертки уменьшается в два раза; при этом снижается в два раза верхняя частота видеосигнала и, следовательно, снижается в два раза полоса пропускания телевизионного тракта. При чересстрочной развертке между частотами строк fz и кадров fk (и, соответственно, их длительностями) устанавливается жесткая связь. Как при построчной, так и при чересстрочной развертках fz = fkz, где z − число строк в кадре. Однако при построчной развертке частота следования кадров в два раза выше, т.е. fk пс = 2fk чс, поэтому при равном числе строк в кадре частота следования строк при чересстрочной развертке в два раза ниже, чем при построчной.

Формирование синхроимпульсов, например, на ТВ-центре, осуществляющем вещание в системе SECAM-IIIB, производится синхрогенератором. Для получения нечетного количества строк в кадре задающий генератор вырабатывает напряжение удвоенной строчной частоты
f2z = 31 250 Гц. Частоту смены строк fz = 15 625 Гц получают делением частоты задающего генератора на 2, а частоту смены полукадров – делением f2z на 625 = (5 × 5 × 5 × 5). В полукадре содержится 312,5 строки; 25 строк полукадра – пассивные: они закрыты для наблюдателя и соответствуют обратному ходу луча по полям. Длительность активной части полукадра составляет 287,5Tz, где Tz = 64 мкс – длительность строки.

Для удобства наблюдения исследуемых растров на экране осциллографа создана лабораторная установка, в которой синхрогенератор вырабатывает сигналы, обеспечивающие получение растров с пониженным числом строк.

Геометрическое подобие принятого изображения передаваемому нарушается, как при различии форм растров на передаче и приеме, например, из-за изменения скорости разверток на временном интервале строки или кадра. Один из способов оценки нелинейности в растре ТВ-изображения – воспроизведение изображения шахматного поля на экране телевизора. Коэффициент нелинейности Kн по горизонтали или вертикали вычисляют по измеренным значениям максимальной
и минимальной
длин сторон прямоугольника шахматного поля соответственно по горизонтали или по вертикали в пределах всего растра:


. (2.1)

Для исследования параметров телевизионного тракта при передаче черно-белого и/или цветного изображения используют испытательные сигналы специальной формы, вырабатываемые в генераторах испытательных сигналов (ГИС). Например, с помощью ГИС ТЕЛЕТЕСТ (Ласпи ТТ-01) создается полный телевизионный сигнал, который при его подаче на вход ТВ-приемника формирует электронным способом определенное подаваемое сигналом изображение. С помощью ГИС можно создать изображения шахматного, сетчатого и точечного полей или полутоновое изображение восьми вертикальных градационных полос с убывающей яркостью.

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309
Полный список ВУЗов
  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ

План лекции

  • 1. Особенности телевизионной развертки.
  • 2. Обобщенная структурная схема телевизионной системы.
  • 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ РАЗВЕРТКИ

Передача изображений наблюдаемых объектов в телевидении осуществляется электрическим способом, т. е. оптическое изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, который затем в месте приема преобразуется в телевизионное изображение.

Для телевизионной системы, когда изображение непосредственно воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения рассматриваемого объекта ограничивается физиологическими характеристиками зрения: в первую очередь, разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия. Поэтому при телевизионной передаче изображение объекта условно разбивается примерно на 500 000 элементарных площадок, называемых элементами изображения. Телевизионная система должна передавать информацию о яркости каждого элемента. При одновременной передаче сигналов яркости всех элементов в телевидении потребовалось бы число каналов, равное числу элементов изображения, что практически невозможно. Поэтому в телевидении используется последовательная передача сигналов яркости элементов изображения, называемая разверткой. В общем случае процесс развертки заключается в периодическом движении развертывающих элементов по передаваемому и воспроизводимому изображениям. Например, в случае использования в телевизионной системе вакуумных (электронно-лучевых) передающей и приемной трубок, развертка осуществляется с помощью электронного луча, перемещаемого в пределах анализируемого или воспроизводимого изображений.

Однако в современных телевизионных системах, как на передающем конце, так и непосредственно в приемниках, все чаще применяются твердотельные матричные устройства. Например, в передаю щих камерах используются матрицы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), а в воспроизводящих устройствах - жидкокристаллические панели и плазменные экраны. В этом случае телевизионная развертка обеспечивается формированием специальных напряжений, управляющих работой соответствующих матриц.

Для детального изучения особенностей телевизионной развертки рассмотрим более подробно процесс разложения и синтеза изображений в телевизионных системах с электронно-лучевыми трубками.

Способ перемещения электронных лучей по плоскости изображений может быть любым. Однако для геометрически правильного воспроизведения изображения закон движения электронных лучей при передаче и приеме изображений должен быть строго одинаковым, т. е. необходимо соблюдать синхронность и синфазность разверток.

В телевидении принята линейно-строчная развертка, при которой по всей площади изображения движение развертывающего элемента осуществляется одновременно по двум взаимно перпендикулярным направлениям: по горизонтали - вдоль оси х и по вертикали - по оси у (рис. 1). За счет движения электронного луча по горизонтали прочерчиваются параллельные прямые линии, называемые строками. Движение от начала к концу строки образует прямой ход строчной развертки, а возвращение развертывающего элемента от конца предыдущей строки к началу следующей называется обратным ходом, который необходим для подготовки к развертке следующей строки. В результате перемещения по вертикали, создаваемого кадровой (вертикальной) разверткой, все строки располагаются одна под другой и образуют геометрическую фигуру, называемую растром. Если все строки растра прочерчиваются последовательно одна под другой, то такая развертка называется построчной или прогрессивной. При построчной развертке за один период кадровой развертки происходит передача неподвижного изображения, называемого кадром.

Закон движения развертывающего элемента вдоль оси х как функция времени x=f(t) изображается в виде кривой пилообразной формы (рис. 2а). Чтобы строки растра были параллельными и располагались одна под другой, характер движения по вертикали также делается линейным. При этом строки растра оказываются несколько наклоненными по отношению к горизонтальной границе телевизионного изображения, что при большом числе строк разложения практически незаметно. Закон движения развертывающего элемента по вертикали как функция времени у = f(t) аналогичен закону движения по горизонтали и также является пилообразным (рис. 26). Аналогично строчной, кадровая развертка имеет прямой и обратный ход.

Временные графики движения развертывающих элементов при прогрессивной развертке

Рис. 2. Временные графики движения развертывающих элементов при прогрессивной развертке: а - строчная развертка; б - кадровая развертка

При применении чересстрочной развертки чередование строк первого и второго полей достигается выбором нечетного числа строк в кадре, благодаря чему второе поле начинается с половины строки и все строки второго поля оказываются соответственно сдвинутыми по вертикали относительно строк первого поля (рис. 3).

С математической точки зрения условия формирования чересстрочной развертки обеспечиваются следующими соотношениями:

Z = 2m + 1, 2/z = (2/n+)/„,

где т - целое число;^ =z fk

частота строчной развертки;^ - частота смены кадров; fn - номинальная частота полей. В этом случае будет обеспечена жесткая связь частот развертки по строкам и по кадрам.

Для отечественного вещательного телевизионного стандарта частота строчной развертки^ имеет следующее численное значение:

fz =625x25 Гц =15625 Гц.

При этом период строчной развертки Tz равен:

Tz = fz = 1115 625 = 64x10 6 мкс.

Причем Tz = TzX + Tz2 у где Тг1 и Tz2 - длительности соответственно прямого и обратного ходов строчной развертки. Во время обратного хода строчной развертки видеосигнал не передается и изображение не воспроизводится, поэтому это время желательно делать короче. Практически длительность обратного хода составляет 12 мкс. Период кадровой (вертикальной) развертки равен:

Т = 1//л=Г.+Т2= 1/50 = 2х 10 -3 с = 20 мс

где ТпР Тп2 - длительности соответственно прямого и обратного ходов кадровой развертки. Время обратного хода кадровой развертки охватывает 25 периодов строк, которые не участвуют в образовании телевизионного растра. Если учесть, что в телевидении используется чересстрочная развертка, то в течение периода каждого кадра осуществляются два обратных хода по вертикали. Поэтому из номинального числа строк в одном кадре (z = 625) 50 строк не воспроизводятся на изображении, так как они приходятся на интервалы обратных ходов по вертикали.

Практика наблюдения телевизионных изображений доказала, что разрешение мелких деталей по вертикали из-за дискретности растра снижается.

Структура телевизионного кадра

Рис. 3. Структура телевизионного кадра

Потери вертикальной четкости при построчном разложении учитываются коэффициентом Келла

0,75 . 0,85). Телевизионное изображение при чересстрочной развертке по качеству (с точки зрения вертикальной четкости) уступает изображению с построчной разверткой. В частности, это обусловлено временными характеристиками зрительной системы человека. Временное интегрирование яркости светящихся точек экрана кинескопа на периоде поля из-за быстрого затухания свечения люминофора не дает желаемого эффекта. Вследствие этого при наблюдении чересстрочного телевизионного растра зритель воспринимает межстрочные мерцания яркости с частотой кадров, дрейф строк и частично замечает строчную структуру изображения. Экспериментально установлено, что при переходе от стандарта с прогрессивной разверткой, с частотой кадров/^ = 50 Гц и удвоенной частотой строк (2fz = 31 250 Гц) к стандарту с чересстрочной разверткой, с частотой кадров 25 Гц и вдвое меньшей частотой строк (4= 15 625 Гц), коэффициент потери четкости 0,63. При частоте смены полей 90 Гц потерь четкости уже нет и К

1. Используя принципы линейной интерполяции, вычислим коэффициент потери вертикальной четкости из-за чересстрочной развертки при частоте полей 75 Гц. Из расчета следует, что К

0,85. Таким образом, при чересстрочной развертке cf = 25 Гц (число воспроизводимых в секунду полей 50) для достижения качества телевизионного изобра жения, соответствующего построчному разложению с теми же параметрами, число строк развертки z должно быть увеличено примерно в 1,6 раза. Данное соотношение практически справедливо при изменении яркости телевизионного изображения от 50 до 250 кд/м 2 . Поэтому, с учетом потерь вертикальной четкости из-за дискретности растра, за счет чересстрочной развертки число строк разложения в перспективных телевизионных системах должно определяться в соответствии с выражением:

При f = 50 Гц преобразование чересстрочного стандарта разложения телевизионного растра в построчный позволяет уменьшить число строк в растре примерно в 1,6 раза при той же самой визуально воспринимаемой вертикальной четкости. Поэтому при разработке новых телевизионных систем иногда ставится вопрос об использовании только построчного разложения.

2. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

Современная телевизионная система состоит из двух частей: передающей и приемной, соединенных линией связи (рис. 4). В зависимости от назначения системы объем и устройство технических средств могут быть различными, но они характеризуются общими для всех систем свойствами.

Объектив 1 преобразовывает световой поток, создавая оптическое изображение объекта на светочувствительной поверхности преобразователя свет-сигнал 2. Это устройство преобразует световую энергию в электрическую, используя, например, явление фотоэффекта. В современном телевидении в качестве преобразователей свет-сигнал применяются как передающие трубки электроннолучевого типа, например, видикон или его разновидности, так и твердотельные (интегральные) преобразователи на приборах с зарядовой связью. С помощью развертывающих устройств 3 формируются электрические сигналы пилообразной формы частоты строк и полей, которые подаются на отклоняющую систему, например, передающий ЭЛТ, которая обеспечивает процесс развертки телевизионного изображения. Оптико-электронный преобразователь формирует электрические импульсы, несущие информацию об изображении, которые называются яркостным сигналом (видеосигналом).

Для синхронной и синфазной работы анализирующего и синтезирующих устройств, обеспечивающих идентичность положения развертывающих элементов в передающем и приемном устройствах, необходимо генерировать и передавать специальные сигналы синхронизации. Синхронность достигается при равенстве частоты разверток в анализирующем и синтезирующем устройствах, а синфаз-ность - при точном начале их работы (равенстве фаз).

Для выполнения этих условий в телевидении используется автономно-принудительная синхронизация.

Анализирующее Синтезирующее

устройство устройство

Структурная схема телевизионной системы

Рис. 4. Структурная схема телевизионной системы: 1 - объектив;

  • 2 - преобразователь свет-сигнал; 3 - развертывающие устройства;
  • 4 - синхрогенератор; 5 - видеоусилитель; 6 - передающее устройство;
  • 7 - канал связи; 8 - приемное устройство; 9 - видеоусилитель;
  • 10- преобразователь сигнал-свет; 11 - селектор синхронизации;
  • 12 - развертывающие устройства

Сигналы синхронизации вырабатываются в синхрогенераторе 4 и представляют собой импульсы различной длительности и частоты. Одни импульсы синхронизации вырабатываются один раз в течение периода строчной развертки, другие - один раз в течение периода вертикальной развертки. Импульсы синхронизации поступают в развертывающие устройства 3, а также в видеоусилитель 5, где суммируются с сигналом яркости, после чего подаются в передающее устройство 6. Совокупность сигналов синхронизации, передаваемая совместно с сигналом яркости по каналу связи, которая затем поступает в телевизионные приемники, называется синхросмесью.

В телевизионной системе развертывающие устройства на анализирующей и синтезирующей сторонах работают в автоколебательном режиме. Синхронность и синфазность их работы обеспечивается подачей на них сигналов синхронизации.

Синхрогенератор вырабатывает также сигналы гашения обратных ходов (гасящие импульсы) развертывающих элементов (электронных лучей) в передающих и воспроизводящих устройствах, обеспечивающие их запирание на время обратных ходов. На площадках гасящих импульсов располагаются синхронизирующие импульсы. Результирующий сигнал, состоящий из сигнала яркости (видеосигнала), гасящих импульсов и сигнала синхронизации, называется полным телевизионным сигналом.

В передающем устройстве 6 производится модуляция несущей полным телевизионным сигналом, после чего модулированный сигнал поступает в канал связи 7. На практике условиям неискаженной передачи телевизионных сигналов удовлетворяют радиоканал в диапазонах метровых и дециметровых волн, кабельная (коаксиальная или волоконно-оптическая), радиорелейная и спутниковая линии связи. В процессе передачи по каналу связи сигнал может подвергаться различным преобразованиям, но на выходе должен восстанавливаться полный телевизионный сигнал.

В приемном устройстве 8 происходит усиление принятого телевизионного сигнала как по высокой (радио), так и промежуточной частотам, а также его детектирование. После детектирования полный телевизионный сигнал поступает на видеоусилитель 9, где происходит усиление сигнала до необходимой величины для управления преобразователем сигнал-свет, например, кинескопом, 10, и на селектор импульсов синхронизации 11. В этом устройстве осуществляется выделение из полного телевизионного сигнала импульсов синзхрони-зации, которые управляют развертывающими устройствами 12, обеспечивая синхронность и синфазность движения развертывающих элементов анализирующего и синтезирующего устройств.

Вывод. Передача изображений наблюдаемых объектов в телевидении осуществляется электрическим способом, т. е. оптическое изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, который затем в месте приема преобразуется в телевизионное изображение.

Для телевизионной системы, когда изображение непосредственно воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения рассматриваемого объекта ограничивается физиологическими характеристиками зрения: в первую очередь, разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия.

Современная телевизионная система состоит из двух частей: передающей и приемной, соединенных линией связи. В зависимости от назначения системы объем и устройство технических средств могут быть различными, но они характеризуются общими для всех систем свойствами. Для синхронной и синфазной работы анализирующего и синтезирующих устройств, обеспечивающих идентичность положения развертывающих элементов в передающем и приемном устройствах, необходимо генерировать и передавать специальные сигналы синхронизации.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Каким способом осуществляется развертка телевизионного изображения?
  • 2. Расскажите о принципе получения чересстрочного растра.
  • 3. Назовите основные параметры чересстрочного разложения.
  • 4. Каким образом телевизионная развертка влияет на вертикальную четкость изображений?
  • 5. Назовите основные элементы структурной схемы телевизионной системы.
  • 6. Что такое синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в телевизионной системе и как они поддерживаются?
  • 7. Поясните назначение гасящих импульсов, передаваемых совместно с видеосигналом.
  • 8. Охарактеризуйте состав полного телевизионного сигнала.

Рекомендуемая литература и ссылки на Интернет-ресурсы: 1^4.

ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ

План лекции

  • 1. Особенности телевизионной развертки.
  • 2. Обобщенная структурная схема телевизионной системы.
  • 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ РАЗВЕРТКИ

Передача изображений наблюдаемых объектов в телевидении осуществляется электрическим способом, т. е. оптическое изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, который затем в месте приема преобразуется в телевизионное изображение.

Для телевизионной системы, когда изображение непосредственно воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения рассматриваемого объекта ограничивается физиологическими характеристиками зрения: в первую очередь, разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия. Поэтому при телевизионной передаче изображение объекта условно разбивается примерно на 500 000 элементарных площадок, называемых элементами изображения. Телевизионная система должна передавать информацию о яркости каждого элемента. При одновременной передаче сигналов яркости всех элементов в телевидении потребовалось бы число каналов, равное числу элементов изображения, что практически невозможно. Поэтому в телевидении используется последовательная передача сигналов яркости элементов изображения, называемая разверткой. В общем случае процесс развертки заключается в периодическом движении развертывающих элементов по передаваемому и воспроизводимому изображениям. Например, в случае использования в телевизионной системе вакуумных (электронно-лучевых) передающей и приемной трубок, развертка осуществляется с помощью электронного луча, перемещаемого в пределах анализируемого или воспроизводимого изображений.

Однако в современных телевизионных системах, как на передающем конце, так и непосредственно в приемниках, все чаще применяются твердотельные матричные устройства. Например, в передаю щих камерах используются матрицы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), а в воспроизводящих устройствах - жидкокристаллические панели и плазменные экраны. В этом случае телевизионная развертка обеспечивается формированием специальных напряжений, управляющих работой соответствующих матриц.

Для детального изучения особенностей телевизионной развертки рассмотрим более подробно процесс разложения и синтеза изображений в телевизионных системах с электронно-лучевыми трубками.

Способ перемещения электронных лучей по плоскости изображений может быть любым. Однако для геометрически правильного воспроизведения изображения закон движения электронных лучей при передаче и приеме изображений должен быть строго одинаковым, т. е. необходимо соблюдать синхронность и синфазность разверток.

В телевидении принята линейно-строчная развертка, при которой по всей площади изображения движение развертывающего элемента осуществляется одновременно по двум взаимно перпендикулярным направлениям: по горизонтали - вдоль оси х и по вертикали - по оси у (рис. 1). За счет движения электронного луча по горизонтали прочерчиваются параллельные прямые линии, называемые строками. Движение от начала к концу строки образует прямой ход строчной развертки, а возвращение развертывающего элемента от конца предыдущей строки к началу следующей называется обратным ходом, который необходим для подготовки к развертке следующей строки. В результате перемещения по вертикали, создаваемого кадровой (вертикальной) разверткой, все строки располагаются одна под другой и образуют геометрическую фигуру, называемую растром. Если все строки растра прочерчиваются последовательно одна под другой, то такая развертка называется построчной или прогрессивной. При построчной развертке за один период кадровой развертки происходит передача неподвижного изображения, называемого кадром.

Закон движения развертывающего элемента вдоль оси х как функция времени x=f(t) изображается в виде кривой пилообразной формы (рис. 2а). Чтобы строки растра были параллельными и располагались одна под другой, характер движения по вертикали также делается линейным. При этом строки растра оказываются несколько наклоненными по отношению к горизонтальной границе телевизионного изображения, что при большом числе строк разложения практически незаметно. Закон движения развертывающего элемента по вертикали как функция времени у = f(t) аналогичен закону движения по горизонтали и также является пилообразным (рис. 26). Аналогично строчной, кадровая развертка имеет прямой и обратный ход.

Временные графики движения развертывающих элементов при прогрессивной развертке

Рис. 2. Временные графики движения развертывающих элементов при прогрессивной развертке: а - строчная развертка; б - кадровая развертка

При применении чересстрочной развертки чередование строк первого и второго полей достигается выбором нечетного числа строк в кадре, благодаря чему второе поле начинается с половины строки и все строки второго поля оказываются соответственно сдвинутыми по вертикали относительно строк первого поля (рис. 3).

С математической точки зрения условия формирования чересстрочной развертки обеспечиваются следующими соотношениями:

Z = 2m + 1, 2/z = (2/n+)/„,

где т - целое число;^ =z fk

частота строчной развертки;^ - частота смены кадров; fn - номинальная частота полей. В этом случае будет обеспечена жесткая связь частот развертки по строкам и по кадрам.

Для отечественного вещательного телевизионного стандарта частота строчной развертки^ имеет следующее численное значение:

fz =625x25 Гц =15625 Гц.

При этом период строчной развертки Tz равен:

Tz = fz = 1115 625 = 64x10 6 мкс.

Причем Tz = TzX + Tz2 у где Тг1 и Tz2 - длительности соответственно прямого и обратного ходов строчной развертки. Во время обратного хода строчной развертки видеосигнал не передается и изображение не воспроизводится, поэтому это время желательно делать короче. Практически длительность обратного хода составляет 12 мкс. Период кадровой (вертикальной) развертки равен:

Т = 1//л=Г.+Т2= 1/50 = 2х 10 -3 с = 20 мс

где ТпР Тп2 - длительности соответственно прямого и обратного ходов кадровой развертки. Время обратного хода кадровой развертки охватывает 25 периодов строк, которые не участвуют в образовании телевизионного растра. Если учесть, что в телевидении используется чересстрочная развертка, то в течение периода каждого кадра осуществляются два обратных хода по вертикали. Поэтому из номинального числа строк в одном кадре (z = 625) 50 строк не воспроизводятся на изображении, так как они приходятся на интервалы обратных ходов по вертикали.

Практика наблюдения телевизионных изображений доказала, что разрешение мелких деталей по вертикали из-за дискретности растра снижается.

Структура телевизионного кадра

Рис. 3. Структура телевизионного кадра

Потери вертикальной четкости при построчном разложении учитываются коэффициентом Келла

0,75 . 0,85). Телевизионное изображение при чересстрочной развертке по качеству (с точки зрения вертикальной четкости) уступает изображению с построчной разверткой. В частности, это обусловлено временными характеристиками зрительной системы человека. Временное интегрирование яркости светящихся точек экрана кинескопа на периоде поля из-за быстрого затухания свечения люминофора не дает желаемого эффекта. Вследствие этого при наблюдении чересстрочного телевизионного растра зритель воспринимает межстрочные мерцания яркости с частотой кадров, дрейф строк и частично замечает строчную структуру изображения. Экспериментально установлено, что при переходе от стандарта с прогрессивной разверткой, с частотой кадров/^ = 50 Гц и удвоенной частотой строк (2fz = 31 250 Гц) к стандарту с чересстрочной разверткой, с частотой кадров 25 Гц и вдвое меньшей частотой строк (4= 15 625 Гц), коэффициент потери четкости 0,63. При частоте смены полей 90 Гц потерь четкости уже нет и К

1. Используя принципы линейной интерполяции, вычислим коэффициент потери вертикальной четкости из-за чересстрочной развертки при частоте полей 75 Гц. Из расчета следует, что К

0,85. Таким образом, при чересстрочной развертке cf = 25 Гц (число воспроизводимых в секунду полей 50) для достижения качества телевизионного изобра жения, соответствующего построчному разложению с теми же параметрами, число строк развертки z должно быть увеличено примерно в 1,6 раза. Данное соотношение практически справедливо при изменении яркости телевизионного изображения от 50 до 250 кд/м 2 . Поэтому, с учетом потерь вертикальной четкости из-за дискретности растра, за счет чересстрочной развертки число строк разложения в перспективных телевизионных системах должно определяться в соответствии с выражением:

При f = 50 Гц преобразование чересстрочного стандарта разложения телевизионного растра в построчный позволяет уменьшить число строк в растре примерно в 1,6 раза при той же самой визуально воспринимаемой вертикальной четкости. Поэтому при разработке новых телевизионных систем иногда ставится вопрос об использовании только построчного разложения.

2. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

Современная телевизионная система состоит из двух частей: передающей и приемной, соединенных линией связи (рис. 4). В зависимости от назначения системы объем и устройство технических средств могут быть различными, но они характеризуются общими для всех систем свойствами.

Объектив 1 преобразовывает световой поток, создавая оптическое изображение объекта на светочувствительной поверхности преобразователя свет-сигнал 2. Это устройство преобразует световую энергию в электрическую, используя, например, явление фотоэффекта. В современном телевидении в качестве преобразователей свет-сигнал применяются как передающие трубки электроннолучевого типа, например, видикон или его разновидности, так и твердотельные (интегральные) преобразователи на приборах с зарядовой связью. С помощью развертывающих устройств 3 формируются электрические сигналы пилообразной формы частоты строк и полей, которые подаются на отклоняющую систему, например, передающий ЭЛТ, которая обеспечивает процесс развертки телевизионного изображения. Оптико-электронный преобразователь формирует электрические импульсы, несущие информацию об изображении, которые называются яркостным сигналом (видеосигналом).

Для синхронной и синфазной работы анализирующего и синтезирующих устройств, обеспечивающих идентичность положения развертывающих элементов в передающем и приемном устройствах, необходимо генерировать и передавать специальные сигналы синхронизации. Синхронность достигается при равенстве частоты разверток в анализирующем и синтезирующем устройствах, а синфаз-ность - при точном начале их работы (равенстве фаз).

Для выполнения этих условий в телевидении используется автономно-принудительная синхронизация.

Анализирующее Синтезирующее

устройство устройство

Структурная схема телевизионной системы

Рис. 4. Структурная схема телевизионной системы: 1 - объектив;

  • 2 - преобразователь свет-сигнал; 3 - развертывающие устройства;
  • 4 - синхрогенератор; 5 - видеоусилитель; 6 - передающее устройство;
  • 7 - канал связи; 8 - приемное устройство; 9 - видеоусилитель;
  • 10- преобразователь сигнал-свет; 11 - селектор синхронизации;
  • 12 - развертывающие устройства

Сигналы синхронизации вырабатываются в синхрогенераторе 4 и представляют собой импульсы различной длительности и частоты. Одни импульсы синхронизации вырабатываются один раз в течение периода строчной развертки, другие - один раз в течение периода вертикальной развертки. Импульсы синхронизации поступают в развертывающие устройства 3, а также в видеоусилитель 5, где суммируются с сигналом яркости, после чего подаются в передающее устройство 6. Совокупность сигналов синхронизации, передаваемая совместно с сигналом яркости по каналу связи, которая затем поступает в телевизионные приемники, называется синхросмесью.

В телевизионной системе развертывающие устройства на анализирующей и синтезирующей сторонах работают в автоколебательном режиме. Синхронность и синфазность их работы обеспечивается подачей на них сигналов синхронизации.

Синхрогенератор вырабатывает также сигналы гашения обратных ходов (гасящие импульсы) развертывающих элементов (электронных лучей) в передающих и воспроизводящих устройствах, обеспечивающие их запирание на время обратных ходов. На площадках гасящих импульсов располагаются синхронизирующие импульсы. Результирующий сигнал, состоящий из сигнала яркости (видеосигнала), гасящих импульсов и сигнала синхронизации, называется полным телевизионным сигналом.

В передающем устройстве 6 производится модуляция несущей полным телевизионным сигналом, после чего модулированный сигнал поступает в канал связи 7. На практике условиям неискаженной передачи телевизионных сигналов удовлетворяют радиоканал в диапазонах метровых и дециметровых волн, кабельная (коаксиальная или волоконно-оптическая), радиорелейная и спутниковая линии связи. В процессе передачи по каналу связи сигнал может подвергаться различным преобразованиям, но на выходе должен восстанавливаться полный телевизионный сигнал.

В приемном устройстве 8 происходит усиление принятого телевизионного сигнала как по высокой (радио), так и промежуточной частотам, а также его детектирование. После детектирования полный телевизионный сигнал поступает на видеоусилитель 9, где происходит усиление сигнала до необходимой величины для управления преобразователем сигнал-свет, например, кинескопом, 10, и на селектор импульсов синхронизации 11. В этом устройстве осуществляется выделение из полного телевизионного сигнала импульсов синзхрони-зации, которые управляют развертывающими устройствами 12, обеспечивая синхронность и синфазность движения развертывающих элементов анализирующего и синтезирующего устройств.

Вывод. Передача изображений наблюдаемых объектов в телевидении осуществляется электрическим способом, т. е. оптическое изображение объекта преобразуется в электрический сигнал, передаваемый по каналу связи, который затем в месте приема преобразуется в телевизионное изображение.

Для телевизионной системы, когда изображение непосредственно воспринимается наблюдателем, степень точности воспроизведения изображения рассматриваемого объекта ограничивается физиологическими характеристиками зрения: в первую очередь, разрешающей способностью глаза, его контрастной чувствительностью и инерционностью зрительного восприятия.

Современная телевизионная система состоит из двух частей: передающей и приемной, соединенных линией связи. В зависимости от назначения системы объем и устройство технических средств могут быть различными, но они характеризуются общими для всех систем свойствами. Для синхронной и синфазной работы анализирующего и синтезирующих устройств, обеспечивающих идентичность положения развертывающих элементов в передающем и приемном устройствах, необходимо генерировать и передавать специальные сигналы синхронизации.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Каким способом осуществляется развертка телевизионного изображения?
  • 2. Расскажите о принципе получения чересстрочного растра.
  • 3. Назовите основные параметры чересстрочного разложения.
  • 4. Каким образом телевизионная развертка влияет на вертикальную четкость изображений?
  • 5. Назовите основные элементы структурной схемы телевизионной системы.
  • 6. Что такое синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в телевизионной системе и как они поддерживаются?
  • 7. Поясните назначение гасящих импульсов, передаваемых совместно с видеосигналом.
  • 8. Охарактеризуйте состав полного телевизионного сигнала.

Рекомендуемая литература и ссылки на Интернет-ресурсы: 1^4.

Основы телевидения и видеотехника

Все, что мы видим вокруг себя, на самом деле представляет собой не что иное, как отраженные от различных поверхностей окружающих нас предметов лучи света. Отраженный от предмета свет, определенной окраски (спектра) и интенсивности (яркости), несет информацию о нем. Эту информацию можно представлять и передавать в виде электрических сигналов на большие расстояния так же, как и звук, в виде радиосигналов. Именно эта идея явилась основой для создания телевидения.

Телевидение – передача на расстояние изображений движущихся и неподвижных объектов с помощью радиоволн или электрических сигналов по кабельным линиям.

Изображение любого объекта образуется из множества отраженных лучей с различными спектрами и интенсивностями. Поэтому потребовалось разработать систему, способную преобразовывать изображение объекта в электрический сигнал. В основе современного телевидения лежат принципы разложения изображения объекта на множество элементов, расположенных в строгом порядке и образующих сетку – растр (на рис. 154 показаны результаты передачи изображения объекта при разложении его на различное число элементов), преобразование светового потока от каждого элемента в электрические сигналы, пропорциональные яркости, передача их в эфир и обратное преобразование сигналов в изображение объекта.


Рис. 154. Разложение объекта при телепередаче на составные элементы: а – на 80; б – на 320; в – на 1280; г – исходное изображение

Из рисунка 154 следует, что четкость воспроизводимого изображения и приближение его к оригиналу тем выше, чем больше элементов разложения. Для нашего глаза вполне приемлемо, если изображение разложено на 450–500 тыс. элементов. Аналоговые телевизионные экраны имеют форматное отношение 4:3 (отношение ширины к высоте). Таким образом, число элементов по горизонтали увеличивается до 625 ∙ 4/3 = 833,3 элементов на строку, а все изображение будет содержать 625 · 625 ∙ 4/3 = = 520 833 элементов.

Совокупность всех элементов изображения, образующая полную картинку на экране телевизора, называется кадром. В секунду формируется 25 кадров изображения. Исторически сложилось, что частота формирования кадров выбрана кратной частоте электрической сети. Поэтому в странах, где частота электрической сети составляет 60 Гц, используются стандарты с формированием 30 кадров в секунду. Быстрая смена изменяющихся кадров воспринимается телезрителем как непрерывное, движущееся изображение, благодаря инерционному свойству зрительного анализатора человека – «памяти зрения» (способность зрительного анализатора человека сохранять в своей памяти зрительное впечатление от изображения после его удаления с экрана в течение

0,1 с), так, как это происходит в кинематографе.

В телевизионной студии передаваемая сцена в видеокамере построчно преобразуется в электрические сигналы, характеризующие яркость и цвет элементов объекта съемки, называемые сигналами яркости и цветности. Эти сигналы определенным образом объединяются. К ним добавляются сигналы, определяющие начало кадра, начало строки и некоторые другие, вместе называемые сигналами синхронизации. Видеоинформация и импульсы синхронизации составляют полный видеосигнал.

Передача телевизионного изображения по элементам называется разверткой изображения, а последовательность передачи элементов – способом развертки. Развертка бывает построчная и чересстрочная.

При построчном способе развертки фиксируется яркость каждого элемента строка за строкой (рис. 155). Электронный луч пробегает по сцене слева направо (развертывание), быстро возвращается назад (обратный ход), начинает сканирование следующей строки и т. д. Для адекватного воспроизведения сцены используется большое число строк. Например, в системах телевидения PAL и SECAM используется 625, в NTSC – 525 строк.


Рис. 2. Телевизионная строчная развертка

По завершении каждого полного цикла сканирования электронный луч возвращается к верхней строке изображения, и последовательность его движения повторяется.

Движение луча по вертикали называется кадровой разверткой. Для верного воспроизведения изображения, развертка на приемной стороне должна в точности повторять развертку на передающей стороне, строка за строкой и полукадр за полукадром. Чтобы обеспечить такое соответствие, в конце каждой строки вводятся импульсы синхронизации для инициирования обратного хода строки в приемнике. Эти импульсы называются импульсами строчной синхронизации. В конце полукадра (поля) вводятся другие импульсы синхронизации для инициирования обратного хода полукадра; эти импульсы называются импульсами кадровой синхронизации.

Обычная последовательная развертка, т. е. сканирование всей картинки (625 строк) за один проход и затем переход к сканированию следующей картинки, обладает нежелательным эффектом мерцания. Чтобы уменьшить эффект мерцания яркости экрана применяется чересстрочная развертка. Чересстрочная развертка заключается в сканировании сначала нечетных строк 1, 3, 5 и т. д. и затем четных строк 2, 4, 6 и т. д. За один проход развертывается только половина кадра – полукадр (поле). Полная картинка состоит, таким образом, из двух полукадров – нечетного и четного. Частота полукадров составляет 2 ∙ 25 кадров/с = 50 полукадров/с. Вследствие инерционности зрения человека, это делает мерцание изображения менее заметным.

В последние годы в телевизорах с цифровой обработкой телевизионного сигнала все шире применяется технология 100 Гц. Кадр изображения переводится в цифровую форму, запоминается в соответствующей микросхеме памяти и выводится на экран с удвоенной частотой. В этом случае частота смены полукадров составляет уже не 50, а 100 Гц, что делает мерцание изображения на экране менее заметным, особенно при больших экранах телевизора (больше 54 см), и значительно снижает утомляемость глаз при длительном просмотре передач.

Когда разрабатывались системы цветного телевидения, черно-белое телевидение уже существовало. Поэтому основные требования к ним сводились к совместимости с системой черно-белого телевидения и высокому качеству цветовоспроизведения.




Совместимость означает необходимость передачи информации о цвете в том же канале связи и в той же полосе частот, которая уже отведена для черно-белого телевизионного вещания. Под совместимостью системы цветного телевидения с черно-белой следует понимать свойство системы обеспечивать качественный прием программ цветного телевидения в черно-белом виде всеми типами существующих на то время черно-белых телевизоров без каких-либо переделок – условие «прямой совместимости».

С другой стороны, приемник цветного телевидения также без всяких переделок должен принимать без какой-либо окраски обычные черно-белые программы – условие «обратной совместимости». Выполнение условий прямой и обратной совместимости имело большое значение для всех стран, где уже широко было развито телевизионное вещание.

Основное снижение объема информации в цветном телевидении достигается за счет передачи ограниченного числа насыщенных цветовых тонов, что оказалось возможным благодаря особому свойству цветового зрения, известному под названием «трехкомпонентность цветовосприятия».

Правильно выбрав три основных источника цвета и смешав их в определенных пропорциях, можно получить любой из наблюдаемых человеком цветовых оттенков. Следовательно, по телевизионному каналу достаточно передать информацию только о количественном соотношении трех основных цветов в любой момент времени.

Передача цвета заключается в одновременной передаче яркостных и цветовых составляющих цветного изображения. Сигнал яркости Y передается точно так же, как в черно-белом телевидении. Что касается цветовой составляющей, то она сначала «очищается» удалением яркостной составляющей из каждого основного цвета; в результате получаются так называемые цветоразностные сигналы:

R – Y, G – Y, В – Y.

Поскольку сигнал яркости есть Y = R + G + В, нужно передавать только два цветоразностных сигнала R – Y и В – Y. Третий цветоразностный сигнал G – Y можно восстановить на приемной стороне по трем переданным составляющим Y, R – Y и В – Y. Учитывая, что Y = R + G + В, получим

R = (R – Y) + Y; B = (B – Y) + Y; G = Y – R – B.

Сигнал цветности и несет информацию об интенсивности этих трех составляющих. Способ передачи цветовой составляющей в телевизионном сигнале определяется используемой системой цветного телевидения.

Сигналы цветности, яркости и синхронизации вместе образуют так называемый полный цветовой телевизионный сигнал. При передаче черно-белых изображений составляющая цветности отсутствует. В этом случае сигнал называют полным телевизионным сигналом. Часто сигналы ПЦТС и ПТС называют просто видеосигналами.

Видеосигналы ПЦТС и ПТС являются совместимыми. Это означает, что и цветной, и черно-белый телевизоры могут воспроизводить как черно-белые, так и цветные телепередачи.

Одновременно со съемкой изображения с помощью микрофона (или нескольких микрофонов при стерео или многоканальном звуке) происходит формирование сигнала звукового сопровождения, называемого также аудиосигналом.

| следующая лекция ==>
Защита от копирования | Эфирное телевидение

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Читайте также: