Читайте также:
|
частота спектра сигнала
т.е. она выше номинальной, так как величина а всегда положительная и меньше единицы.
Реальные четкости по горизонтали и вертикали, как указано выше, выбираются одинаковыми, и спектр ограничивается путем сокращения полосы пропускания канала связи в 1/(1 — /З) раз, т.е.
Подставив в это уравнение значения коэффициентов р ю 0,8, а = = 0,18 и /З = 0,08, получим более простую формулу:
Итак, сигнал яркости — сигнал широкополосный. Его спектр охватывает полосу частот от /min до /max- Нижняя граница видеочастот /min = fn :=- 50 Гц. Значение /max для построчной развертки подсчитаем, если в формулу (3.7) подставим значения параметров разложения k = 4/3, z = 625 и fn = 50 Гц:
Как видим, при построчной развертке значение /щах достаточно высоко и будет вызывать определенные трудности при передаче видеосигнала по ТВ тракту.
Рассмотрим некоторые особенности спектра сигнала яркости. Во-первых, энергия спектральных составляющих сигнала быстро убывает с ростом частоты (рис. 3.8,а), т.е. размах ВЧ составляющих видеосигнала обычно невелик. Поэтому в цветном ТВ именно в этом участке видеоспектра располагают цветовые поднесущие частоты — влияние яркостного сигнала на сигнал цветности будет незначительным.
Попытаемся оценить тонкую структуру видеоспектра. Из теоретического анализа спектра видеосигнала с учетом законов развертки следует, что его спектр дискретный, содержащий гармоники, кратные частоте повторения строк (рис. 3.8,6). Вокруг этих гармоник строчной частоты группируются достаточно узкие полосы сигналов боковых частот, обусловленных вертикальной (в данном случае — кадровой) разверткой и движением деталей изображения. Гармоники строчной частоты со своими боковыми образуют дискретные зоны энергии, несущие информацию о передаваемом изображении.
58 _____ ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения
Такой характер спектра позволяет совместить два и более спектра аналогичных сигналов. Нетрудно представить, что если второй сигнал имеет такой же дискретный спектр, но его отдельные зоны по частоте размещены в промежутках первого, то оба сигнала можно передать в одном канале связи и затем вновь разделить. Это свойство спектра видеосигнала использовано в цветном телевидении и в ТВ измерительных устройствах.
При определенных сюжетах изображения боковые полосы соседних гармоник строчной частоты могут перекрываться. При построчном разложении (рис. 3.8,б) в кадре содержится целое число строк (/д = zfn) и каждая строка повторяется каждый кадр. Это значит, что расстояние между двумя соседними линиями спектра гармоник строчной частоты кратно целому числу fn. Поэтому при перекрытии спектров будет точное попадание друг на друга боковых линий верхней боковой полосы одной строчной гармоники и нижней боковой полосы последующей гармоники строчной частоты.
Рассмотрим еще одну особенность спектра сигнала яркости, связанную с передачей движущихся объектов. Отметим, что импульсы сигнала яркости могут быть как одиночными, так и повторяющимися. Периодичность импульсов сигнала определяется принципом его развертки. Если передается неподвижное изображение, сигнал периодичен с частотой повторения кадров. Так как развертка производится строками, следующими друг за другом, то сигналу присуща периодичность с частотой повторения строк.
При передаче движущегося объекта содержание каждого последующего изображения мало отличается от предыдущего. Скорость
ГЛАВА 3. Форма и спектр видеосигнала 59
смены кадров ТВ изображения значительно превосходит скорость движения изображений объектов передачи по экрану. Это приводит к медленным изменениям периода повторения компонентов сигнала.
Рассмотрим, как изменяется период повторения сигнала от изображения объекта, движущегося в направлении развертки строк со скоростью v. Развертка в этом случае как бы догоняет уходящее от нее изображение, и период повторения сигнала по строке увеличивается. Новое значение периода Г^ будет относиться к периоду строки Гд как Т'^/Тг = (1 - v/Vx)~1, где Vx — средняя скорость развертки по строке.
Выразим частоту повторения сигнала f[ через частоту строчной развертки /г:
Если положить наибольшую относительную скорость движения изображения объекта Umax = 2Ь в секунду, где b — длина строки, то наибольшее отклонение частоты сигнала от частоты развертки
-эти изменения, наряду с изменениями среднего значения яркости объекта, составляют низкие частоты спектра видеосигнала. Они лежат в интервале от 0 до 2...3 Гц и не передаются непосредственно в видеоканале, а воспроизводятся косвенным методом.
В заключение отметим, что значение /max однозначно определяет горизонтальную четкость ТВ изображения (по строке), так как именно ВЧ составляющие видеосигнала определяют качество передачи мелких деталей передаваемого объекта и резкость переходов между различными уровнями яркости. В то же время вертикальная четкость изображения зависит только от числа строк в ТВ растре.
3.4. Чересстрочная развертка
Чтобы свечение экрана приемной трубки воспринималось зрителем без мельканий, необходимо повторять возбуждение всего поля экрана 48-50 раз в секунду. Однако для воспроизведения изображений движущихся объектов вполне достаточно передавать 13-16 фаз движения, т.е. статических изображений в секунду — кадров. Так как полоса частот, занимаемая спектром видеосигнала, прямо пропорциональна числу передаваемых в секунду кадров [(3.3)-(3.7)], избыточное их число необходимо ограничивать.
Избыточность числа кадров в ТВ передаче изображений устраняется применением чересстрочной развертки, сущность которой заключается в том, что полный кадр изображения развертывается, т.е.
60 ЧАСТЬ I. Физические основы телевидения
передается и воспроизводится за два поля. В первом поле развертываются нечетные строки растра, а во втором — четные. Каждое из полей представляет собой растр с уменьшенным вдвое числом строк и содержит половину зрительной ин4юрмации о передаваемом изображении. Так как критическая частота мельканий практически не зависит от числа строк в растре, то частота передачи полей, равная или большая /кр, обеспечивает восприятие изображения без мельканий, при этом скорость передачи информации снижается вдвое. В ТВ вещании принято: номинальная частота полей 50 Гц и номинальная частота кадров 25 Гц.
Снова проследим процесс образования построчного растра (рис. 3.9,а). Если развертывающий элемент движется по горизонтали с постоянной скоростью, прочерчивая строку растра, и одновременно смещается по вертикали, то к концу строки он сместится вниз относительно ее начала на величину /i/z, т.е. на ширину одной строки. Быстро возвращаясь к началу строки (длительностью обратного хода пренебрегаем), развертывающий элемент займет положение, соответствующее началу второй строки и т.д.
Если в качестве исходного принять растр с нечетным числом строк (рис. 3.9, а) и уменьшить вдвое скорость развертки по горизонтали, то в каждом поле получится нецелое, вдвое меньшее число строк (рис. 3.9,6), но из-за разности в полстроки строки растров первого и второго полей окажутся взаимно сдвинутыми по вертикали на ширину одной строки полного растра, т.е. строки второго поля будут ложиться между строками первого. За два периода вертикальной развертки образуется полный растр, аналогичный по числу строк исходному.
Таким образом, с помощью чересстрочной развертки удается при неизменных числе строк и частоте мельканий в два раза снизить скорость строчной развертки, т.е. скорость передачи ТВ информации, и тем самым уменьшить вдвое верхнюю граничную частоту спектра сигнала изображения. В результате спектр сигнала для отечественного стандарта занимает полосу частот от /пип = 50 Гц до
/max «6 МГЦ (СМ. (3.7)):
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 121 | Нарушение авторских прав