Формирование сигнала изображения

Оптическое изображение кадра, сформированное съемочным объективом, проецируется на светочувствительную поверхность преобразователя свет-сигнал.

На светочувствительной поверхности преобразователя свет-сигнал образуется потенциальный рельеф, в котором каждый элемент этой поверхности приобретает потенциал, пропорциональный его освещенности.

Развертывающий элемент, прочерчивая строки изображения, считывает информацию о потенциале каждого элемента преобразователя, преобразуя распределение потенциалов в соответствующий электрический ток, создающий напряжение сигнала на электрической нагрузке.

Современные преобразователи свет – сигнал, используемые в системах видеозаписи имеют дискретную структуру светочувствительной поверхности, при этом каждый элемент изображения формируется соответствующим элементом преобразователя. В соответствии со стандартами SECAM и PAL, наиболее часто используемыми в системах видеозаписи, оптическое изображение кадра дискретизируется на 625 сток при 25 кадрах/с. Каждый кадр при этом представляется суммой двух полей (полукадров), при этом первое поле формируется нечетными строками (1,3,5----625), а второе поле – четными строками (2,4, ------624). Синхронизация двух последовательных полей каждого кадра организуется таким образом, чтобы строки с четными номерами размещались между строками с нечетными номерами. Такой порядок размещения строк для двух полей каждого кадра называется интерлессингом (чересстрочной разверткой).

Совокупность четных и нечетных строк каждого кадра называется растром. (Рис.1.1.)

Рис.1.1.

На рис. показан принцип образования растра при чересстрочной развертке:

а – первый полукадр (поле)

б – второй полукадр (поле)

в – полный кадр

После окончания развертки каждой строка и каждого поля развертывающий элемент должен быстро возвратиться к началу следующей строка (поля). Процесс возвращения развертывающего элемента к началу следующей строка (поля) называется обратным ходом строчной (кадровой) разверток.

Обратный ход строчной и кадровой разверток для передачи изображения не используются. В это время передаются специальные импульсы, называемые строчными и кадровыми гасящими. Эти импульсы необходимы для того, чтобы на изображении не были заметны траектории обратного хода развертывающего элемента по строкам и кадрам.

Для того, чтобы изображение, формируемое видеосигналом было геометрически подобно оптическому изображению на светочувствительной поверхности преобразователя свет-сигнал, необходима жесткая временная синхронизация моментов начала развертки по строкам и кадрам. Для осуществления такой синхронизации в состав видеосигнала вводятся специальные синхронизирующие импульсы.

Структура строчных синхроимпульсов показана на рис. 1.2.

Рис.1.2.

1. Синхронизирующий импульс

2. Уровень черного

3. Гасящий импульс

4. Уровень белого

5. Защитные зоны

Структура кадровых синхроимпульсов существенно сложнее строчных. Здесь мы имеем дело, по сути говоря, с группой кадровых импульсов – «кадровой группой».

При чересстрочной развертке обратный ход по кадру должен осуществляться два раза за время передачи полного кадра: первый обратный ход – нечетный – после передачи первой половины последней нечетной строки второй обратный ход – после передачи последней четной строки. Каждому из этих обратных ходов соответствует кадровый гасящий импульс. Длительность обоих гасящих импульсов одинакова и составляет около 8% времени передачи полукадра. Отличаются он тем, что нечетный кадровый гасящий импульс начинается с середины, а четный – с конца строки. Это необходимо для обеспечения чересстрочной развертки.

В кадровом синхроимпульсе имеется пять врезок, т.е. он состоит из шести отдельных импульсов, частота которых равна удвоенной частоте строчной развертки. Эти импульсы врезок являются одновременно строчными синхронизирующими импульсами и поддерживают синхронность строчной развертки во время обратного хода по кадру.

С обеих сторон кадрового синхроимпульса расположено по

шесть уравнивающих импульсов, частота которых также равна удвоенной частоте строчной развертки. Уравнивающие импульсы обеспечивают нормальное взаимное расположение строк обеих полукадров.

На рис. 1.3. показана структура кадровых импульсов при чересстрочной развертке.

Рис.1.3.

а – четный полукадровый импульс

б – нечетный полукадровый импульс

1. уровень черного

2. уровень белого

3. уравнивающие импульсы

4. кадровые синхроимпульсы

5. строчные синхроимпульсы

6. сигнал изображения

7. кадровый гасящий импульс

На рис. 1.4. приведены формы гасящих и синхронизирующих импульсов строк, а также фронтов выравнивающих и синхронизирующих кадровых импульсов в соответствии с ГОСТ 7845 – 72.

На рис.1.5 показана схема формирования сигнала яркости, соответствующего оптическому изображению кадра.

Рис.1.4.

Рис.1.5.

Рис.1.6. Амплитудные характеристики от "света" до "света"

Амплитудные характеристики (γ–характеристики) всего тракта передачи информации могут быть линейными и нелинейными (см. рис.1.6.).

Выпуклая амплитудная характеристика (б" на рис.1.6. соответствует γ<1) ухудшает качество изображения, делая его неконтрастным, вялым.

Вогнутая амплитудная характеристика (б´ на рис.1.6. соответствует γ>1) повышает до определенных пределов контрастность изображения, при этом чрезмерное увеличение значения γ приводит к появлению ложных контуров, двоению изображений и другим нежелательным последствиям. Наилучший случай для γ=1,5÷2. Для получения желаемого значения γ–характеристики в тракт передачи видеосигнала вводятся специальные γ– корректоры.

Дата добавления: 2014-01-04