Основные принципы телевидения

Эта глава несет функции дополнения и содержит в себе необходимую информацию для понимания изложенного в реферате материала.

Основной вопрос, возникающий при организации передачи телевизионного сигнала, очевидно, состоит в том, как преобразовать трехмерный сигнал в одномерный. Для решения этого вопроса используются два фундаментальных принципа: пространственная дискретизация изображения и его развертка.

Пространственная дискретизация заключается в разбивке всего поля передаваемого изображения на конечное число дискретных элементов. Теоретически это число может быть бесконечно большим, однако ограниченная разрешающая способность зрения позволяет на практике пользоваться определенным числом элементов с конечными размерами.

Одновременная передача сигналов всех элементов неприемлема, так как это потребует такого количества линий связи между передатчиком и приемником, сколько элементов изображения, что исключает возможность практического осуществления. Процесс последовательной, поочередной передачи элементов изображения называется разверткой (сканированием) изображения. Развертку можно осуществлять, перемещая развертывающий элемент по поверхности изображения по определенному закону. По ряду очевидных причин в вещательном телевидении используется линейно-строчная развертка.

След электронного пятна, оставляемый им при быстром передвижении по экрану, называется строкой. Вследствие инерции зрительного аппарата зритель одновременно видит всю совокупность следов движения электронного пятна на экране. Совокупность видимых строк на экране называется растром. Полный цикл обхода анализирующим и синтезирующим устройством всех элементов изображения называется кадром. При этом электрические импульсы, несущие информацию об изображении называются исходным яркостным сигналом. Этот сигнал с введенным сигналом гашения, служащим для "запирания" передающих и принимающих устройств от обратного хода лучей, называют сигналом яркости.

Посредством анализа зрительной системы человека произведен подбор оптимальных параметров передачи и приема телевизионного сигнала.

Формат кадра k=b/h=4/3, где b,h- ширина и высота кадра соответственно. Из геометрических соображений оптимальное расстояние рассматривания можно определить как lопт ~5h.

В результате несложных расчетов требуемое число строк разложения определяется как z>1400. Однако в настоящее время лишь характеристики систем телевидения высокой четкости приближаются к указанному числу. Так, в нашей стране для вещательной системы было выбрано число строк разложения z=625 (ГОСТ 7845-92), а в США 525-строчный стандарт.

В телевидении широко используется инерционность человеческого зрения, заключающаяся в том, что мелькающий источник света кажется глазу непрерывно светящимся. Поэтому дискретное во времени воспроизведение изображений отдельных мгновенных положений (фаз) движущихся предметов воспринимается как слитное движение, если число кадров в единицу времени больше или равно некоторому критическому числу. Из многолетнего опыта в кино установлено, что для плавного движения объектов в большинстве случаев достаточно передавать 16..24 отдельных движений в секунду, и поэтому в ТВ вещании принято число кадров, передаваемых в одну секунду, равным 25.

Теперь подробнее остановим свое внимание на развертке. Развертка, при которой все строки растра развертываются за один период вертикальной развертки в непрерывной последовательности (1-я, 2-я, 3-я и т.д.) называется построчной (прогрессивной).

Чтобы свечение экрана приемной трубки воспринималось зрителями без мельканий, необходимо повторять возбуждение всего поля экрана 48..50 раз в секунду. Однако для воспроизведения изображений движущихся объектов, как уже отмечалось, вполне достаточно передавать 13..16 фаз движения, то есть статических изображений в секунду - кадров. Так как полоса частот, занимаемая спектром видеосигнала, прямо пропорциональна числу передаваемых в секунду кадров, избыточное их число необходимо ограничивать. Избыточность числа кадров в ТВ передаче изображений устраняется путем применения чересстрочной развертки, сущность которой заключается в том, что полный кадр изображения передается и воспроизводится в два поля. В первом поле развертываются нечетные строки растра, а во втором - четные. Поэтому номинальная частота полей в ТВ вещании в России и Европе - 50 Гц (в США - 60 Гц), а номинальная частота кадров - 25 Гц. В результате спектр сигнала для отечественного стандарта занимает полосу частот от 50 Гц до 6 МГЦ.

В принципе возможно дальнейшее сокращение полосы частот путем применения чересстрочного разложения с кратностью 3:1 и 4:1. Однако при этом становятся более заметными недостатки, присущие чересстрочной развертке: уменьшение четкости изображения объектов, движущихся в вертикальном направлении с большой скоростью, появление эффекта скольжения строк и прочее.

Одной из особенностей цветного телевидения является то, что для передачи по каналу кодирующее устройство формирует сигнал яркости и два цветоразностных сигнала.