процесс последовательного разложения передаваемого изображения должен быть многократным и прерывистым. Только в этом случае имеется возможность передачи изменяющихся по содержанию, в том числе и подвижных, изображений и восприятия их на приемной стороне при визуальном наблюдении, причем Бремя одного цикла разверт-

положение

ЛереМющия пазеертыВаюш,чх страт. лсц

Приемная сторона.

Рис. 15-2. Способ построчной (прогрессивной) развертки.

ки И передачи не должно быть больше некоторой определенной величины, определяемой физиологическими свойствами (инерционностью) человеческого зрения.

Существует несколько типов строчной развертки (спиральная, радиальная, синусоидальная, прогрессивная, чересстрочная и др.). Наиболее простая прогрессивная (построчная) развертка характеризуется тем, что считывающий луч пробегает горизонтальные строки (обычно слева направо) одну за другой сверху вниз (рис. 15-2). Движение считывающего луча по строке при этом происходит с постоянной скоростью. Переход к началу последующей строки происходит со значительно большей скоростью. Совокупность всех строк, на которые разложено изображение, образует один кадр изображения - растр.

Смена кадров производится так называемой кадровой разверткой.

В процессе развертки изображения средняя яркость каждого его элементарного участка преобразуется в пропорциональный этой яркости электрический сигнал, в результате чего на выходе передающей телевизионной трубки образуется электрическое напряжение, изменяющееся во времени в соответствии с распределением яркостей элементарных участков изображения, располагаемых в порядке развертки. Полученный таким образом видеосигнал после необходимых преобразований подается по каналу связи на приемную сторону (в телевизионный приемник).

Синтез световой картины происходит на экране электроннолучевой трубки (ЭЛТ) приемника. Световая точка, образуемая электронным пучком, перемещается по экрану приемной ЭЛТ по такому же закону, что и считывающий луч в передающей трубке. Поступающий по каналу связи на приемную сторону видеосигнал изменяет интенсивность электронного пучка, а следовательно, и яркость бегущей по экрану световой точки и тем самым воспроизводит на нем распре-

деление яркостей элементарных участков, образуя изображение.

Воспроизводимое на экране приемной трубки изображение будет соответствовать передаваемому только в том 1учае, если движение световой точки на приемной стороне происходит синхронно с движением считывающего луча на передающей стороне. Для этого вместе с сигналами изображения передаются специальные синхронизирующие сигналы, которые поддерживают синхронность и синфазность разверток по кадрам и строкам на приемной и передающей установках телевизионной системы. Синхронизирующие сигналы называют соответственно кадровыми и строчными синхронизирующими импульсами.

Синхронизирующие импульсы передаются во время обратного хода развертки, когда анализирующий элемент на передающей стороне и синтезирующий луч в приемной установке проходит от конца предыдущей к началу последующей строки (кадра).

В общем елучае развертка изображения должна производиться с такой скоростью, чтобы за время анализа одного кадра в передаваемом изображении не произошло существенных изменений. В противном случае эти изменения не будут воспроизведены на экране телевизора, а при некоторых обстоятельствах могут привести к искажению ( смазыванию ) изображения. Поэтому период кадровой развертки должен быть настолько мал, - чтобы можно было практически пренебречь перемещением передаваемого изображения и его отдельных элементов за время кадра. В этом случае изображение движущегося объекта передается по телевизионной системе в виде серии неподвижных последовательных положений этого объекта. На приемном экране такая серия неподвижных изображений вследствие инерционности человеческого зрения воспринимается как движущееся изображение.

Форма и частотный спектр сигнала изображения

В соответствии с принципом поочередного разложения изображения на элементарные участки и последовательной передачи во время средней яркости этих участков величина сигнала изображения является функцией времени. Ее мгновенное значение оказывается пропорциональным яркости передаваемого в данный момент элементарного участка изображения.

Если считать, что размеры анализирующего элемента весьма малы по сравнению с элементами изображения (рис. 15-3,я), то форма видеосигнала на выходе преобразующего устройства при линейной развертке луча (рис. 15-3,6) будет повторять форму кривой распределения яркостей каждой точки изображения. На рис. 15-3, в приведена форма видеосигнала при развертке строки п - п передаваемого изображения. Этот сигнал имеет импульсный характер, унипо-

лярен и содержит среднюю составляющую. Величина средней составляющей за строку пропорциональна средней яркости строки изображения. Среднее значение сигнала за

Рис. 15-3. Принцип формирования полного телевизионного сигнала.

время передачи одного кадра изображения определяется средней яркостью передаваемого изображения. На рис. 15-3, в показана примерная форма сигнала (негативного) при строчной структуре растра.

КаВроЬый сшхрвшящлы:

Гасящий тпульс.

Длительность строчного синхроимпульса

Длительность надрового синхроимпульса

Рис. 15-4. Упрощенная форма телевизионного сигнала.

При передаче неподвижного изображения форма видеосигнала повторяется от кадра к кадру. В общем же случае видеосигнал апериодичен. Во время обратного хода развертки (по строкам и кадрам) видеосигнал обрывается. В эти отрезки времени на приемную сторону передаются специальные сигналы: кадровые и строчные синхро- и нулевой низирующие импульсы, кадровые и строч- частсте ные гасящие импульсы. Упрощенная форма * полного телевизионного сигнала, передаваемого на приемную сторону, приведена на рис. 15-4. В состав полного телевизионного сигнала гасящие импульсы вводятся для

запирания передающей и приемной трубок на время обратного хода развертки для гашения-их лучей.

Видеосигнал может располагаться относительно синхронизирующих импульсов так, что уровень сигнала, полученного от преобразования черных элементов изображения, будет выше уровня сигнала от преобразования белых элементов изображения. Такой телевизионный сигнал называют негативным. В других телевизионных системах при передаче светлых мест изображения амплитуда видеосигнала больше, чем при передаче темных мест (позитивный сигнал). На приемной стороне видеосигнал фазируется (его полярность выбирается) так, чтобы при поступлении сигнала, соответствующего черным местам изображения, на экране трубки появилось темное пятно (луч трубки запирался), а при поступлении сигнала от светлых мест изображения приемная трубка открывалась (появилось светлое пятно на экране).

Видиосигнал имеет весьма широкий спектр частот по сравнению с сигналами звукового сопровождения. Высшая частота спектра определяется следующим соотношением:

KZn

(высш - 2 >

где Z -число строк, приходящихся на один кадр; п - число кадров в секунду; Л-формат кадра (отношение ширины кадра к его высоте).

Ширина спектра телевизионного сигнала определяется в основном детальностью передаваемого изображения и числом кадров в секунду.

Анализ спектра телевизионного сигнала показывает, что он является дискретным (прерывистым). Энергия спектра (рис. 15-5) сосредоточена около составляющих, кратных строчной и кадровой частотам. Кроме того, в спектре имеется средняя составляющая нулевая частота и примыкающие к ней инфранизкие частоты, соответствующие медленным изменениям яркости передаваемого изображения. При многокадровой передаче неподвижных изображений общее выражение для со-

Дискретные зоны энергии

Интервал

Рис. 15-5. Формирование спектра телевизионного сигнала.

ставляющих спектра видеосигнала имеет следующий вид:

п/стр ± W2/k,

где fcTV-частота строчной развертки;

[к- частота кадровой развертки; п=1,2,3... - гармоники, строчной частоты; т=1,2,3..,- гармоники кадровой частоты.

При передаче многокадровых подвижных изображений спектр видеосигнала имеет более сложную структуру. Около составляющих с частотами nfop+mfi появляются сплошные участки спектра. Между этими участками по-прежнему сохраняются провалы.

15-2. ОСОБЕННОСТИ ВОСПРИЯТИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Визуальное наблюдение телевизионных изображений на экране приемной трубки при последовательной передаче элементов изображения основывается на использовании некоторых свойств человеческого зрения, от которых зависят также оценка качества телевизионного изображения и выбор основных параметров телевизионной см-стемы.

Электромагнитные колебания с длиной волны 0,4-0,76 мкм, воздействуя на светочувствительный аппарат глаза, вызывают световое ощущение. Колебания различных длин световых волн в указанном диапазоне вызывают различные цветовые ощущения. Так, например, лучи с длиной волны 0,4 мкм воспринимаются глазом как синие, а с длиной 0,76 мкм - как красные. Волнам с длиной 0,55 мкм соответствует желтый цвет.

При совместном воздействии на cbctoj чувствительный аппарат глаза комбинаций световых лучей определенных длин волн может возникнуть ощущение любого цветового оттенка (в зависимости от интенсивности составляющих колебаний). Последним обстоятельством пользуются при построении систем цветного телевидения.

Светочувствительный аппарат глаза неодинаково реагирует на одинаковые по интенсивности световые потоки разных длин волн. На рис. 15-6 приведена кривая отно-

1.0-

075 -

D.S-

О т 450

70DA

сительной чувствительности (видности) гл-за, из которой следует, что глаз обладает избирательными по отношению к длинам волн световых колебаний свойствами. Глаз наиболее чувствителен к световым колеС

ниям с длиной волны Х=550 А (0,55 мк соответствующим желтому цвету.

Важной характеристикой всякого оптического изображения является его контрастность, под которой понимается отношение разности яркостей объекта Воб и фона (Вф), на котором он рассматривается, к яркости фона:

к=~-т% (при Вф < Воб).

Минимальная различимая относительная разница в яркостях фона и объекта, определяющая контрастную чувствительность зрения, составляет

а:мин = - 100%.

Можно считать /Cmhii~1%.

Глаз в равной степени реагирует на одинаковую относительную яркость ДВ/В независимо от абсолютного значения разности яркостей объекта й фона (ДВ=Воб - - Вф).

Важнейшей характеристикой зрения является его разрешающая способность (острота зрения), определяемая наименьшим углом (углом разрешения), под которым видны раздельно две рядом расположенные точки рассматриваемого предмета. Чем выше острота зрения (меньше угол разрешения), тем более мелкие детали различает глаз. При нормальном зрении угол разрешения составляет 1-2 угловые минуты.

Инерционные свойства зрения можно пояснить следующимобразом. При воздействии на глаз прерывистого светового потока кажущаяся максимальная яркость будет зависеть от интенсивности и длительности воздействия потока. Нарастание кажущейся яркости происходит по закону возрастающей экспоненциальной функции

В - Вма

где В

Рнс. 15-6. Относительная чувствительность (вид-ность) глаза.

текущее значение яркости, воспринимаемое глазом; Вмакс - максимальное значение кажущейся яркости; Ti - постоянная времени, характеризующая инерционность возбуждения глаза.

После прекращения воздействия светового потока световое ощущение исчезает не сразу. Кажущаяся яркость В при этом уменьшается также по экспоненциальному закону

В = Вое ,