Телевизионные системы

Телевизионное изображение формируется как правило, на электронно-лучевой трубке и предназначено для восприятия глазом. Видимое человеческим глазом излучение лежит в области спектра электромагнитных волн длиной от l=380-760 нм. В самом общем виде структуру ТВ системы можно представить как показано на рисунке 2.26.

Рис. 2.26.

Источник света (ИС) освещает передаваемую сцену (С) световым потоком Ф₀. Отраженный световой поток Ф оказывается сложной функцией пространственных координат пространства объектов сцены, длины волны излучения l и времени t. С помощью объектива (ОБ) формируется изображение сцены E(x, y, z, l, t) в виде распределения освещенности участков сцены в координатах пространства изображения. Это изображение является входным сигналом ТВ системы. С помошью фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) оно преобразуется в электрический сигнал. (ФЭП – видиконы, кремниконы, ПЗС структуры и т.д.). Этот сигнал после обработки и усиления (ОУ) сигнал поступает в канал связи КС (кабельная линия, радиоканал и т.п.). С выхода канала связи, после дополнительной обработки и усиления (ОУ) поступает в электронно-лучевую трубку ЭЛТ, на которой воспроизводится изображение передаваемой сцены. Для синхронизации всех узлов системы используется синхрогенератор СГ, а для отклонения электронного луча в ЭЛТ используется генератор развертки (ГР).

В современных телевизионных системах используется поэлементная передача информации об изображении. Распределение освещенности, усредняемое в малых участках изображения, называется элементом изображения, который преобразуется в сигналы, представляющие яркость и цвет соответсвующих элементов изображения. Последовательная передача элементов изображения получила название развертки изображения. Возможность последовательной передачи изображений основана на инерции зрения, благодаря чему передача отдельных участков изображения с частотой превыщающей частоту мельканий для глаза, воспринимается как непрерывная. Кроме того при достаточной частоте предъявлений отдельных статических изображений наступает слитное восприятие движения. Возможны различные траектории телевизионной развертки. При этом с точки зрения спектрального состава сигнала важным является постоянство линейной скорости развертки. На практике используется построчная развертка, когда все строки одного кадра передаются за один период его развертки по строкам как показано на рисунке 2.27.

Рис. 2.27.

Используется также и черезстрочная развертка за 2 периода – называемых полями: одно поле содержит все четные строки одного кадра, второе – все нечетные строки этого же кадра.

Распределение освещенности E(x,y) можно разложить в ряд Фурье

где - число периодов, укладывающихся на ширине изображения ;

E_m(y) – амплитуда;

l_m – период изменения яркости;

j_m – начальная фаза m-го компонента.

Поскольку амплитуда E_m(y) m-ой точки изображения зависит от координаты у ее можно представить

- амплитуда m-го компонента по ширине и n-го компонента по высоте изображения;

Тогда, подставив E_m(y) в выражение для E(x,y) получим

где .

Т.к. при m=const слагаемые в аргументе первой косинусоидальной зависимости ряда изменяются от 0 до +¥, а во второй – от 0 до -¥, то оба компонента можно объединить изменив пределы изменения n от 0 до -¥ и обозначить

l_m и l_n – проекции периода пространственной волны l_mn на оси х и у

Тогда период пространственной волны

, а угол наклона

Таким образом, любое изображение может быть представлено в виде суммы бесконечного числа пространственных косинусоидальных волн с

Содержанием передаваемого изображения определяются амплитуды Е_mn и начальные фазы j_mn компонентов mn ряда.

При постоянной скорости развертки по строкам V_x и по кадрам V_y координаты передаваемых элементов изображения

x=V_x t = l ₀Z₀ f_kt

y= V_y t = h ₀ f_kt

изменяются пропорционально времени t,

где f_k –частота кадров;

Z₀ – полное число строк в кадре.

Фототок в линейном ФЭП пропорционален освещенности элементов изображения

i (x,y)=cE(x,y)

Тогда

Слагаемые в круглых скобках имеют размерность частоты

и определяют частотный спектр телевизионного сигнала.

f_гр – частота горизонтальной развертки,

f_вр – частота вертикальной развертки.

Z₀=f_гр / f_вр – полное число строк в кадре

Этот спектр имеет дискретную структуру и содержит гармоники с номерами 0£m<+¥, кратные частоте f_гр, около каждой из которых группируются гармоники с номерами -¥£n£+¥, кратные f_вр, как показано на рисунке 2.28.

Рис. 2.28.

При построчном разложении изображения отношения частоты горизонтальной (строчной) развертки f_стр к частоте вертикальной (кадровой) f_k развертки

характеризуется целым числом Z₀ строк в кадре. На интервале между двумя соседними гармониками частоты f_гр=f_стр укладывается Z₀ целых интервалов частоты f_k.

В телевизионном вещании используют две несущие частоты. Одна из них – несущая частота изображения, другая несущая частота звука.

Разнос этих несущих стандартизирован и в разных странах различный.

В России он составляет 6,5 МГц, в Америке 4,5 МГц, 5,5 Мгц – в ряде стран западной Европы, 6 МГц – в Англии.

Для передачи TV изображений в нашей стране используют 12 радиоканалов в полосе частот от 48,5 до 230 МГц. На каждый канал отводится 8 МГц.

В мире действуют 2 стандарта телевизионной развертки: Европа – 625 строк и 25 кадров в секунду; Америка – 525 строк и 30 кадров в секунду.

Дата добавления: 2014-01-11