Апертурная характеристика телевизионного тракта

Апертурные искажения – размытость гра­ниц от белых к черным элементам изображе­ния из-за конечных размеров сечения луча (развертывающего элемента) и неравномерно­сти плотности тока в его сечении (см. __________).

Бивикон – удвоенный видикон с двумя электронными прожекторами и мишенями

Видеография – передача буквенно-цифровых и графических изображений. Например, системы «Телетекст» (речевой вариант), «Видеотекс» (визуальный вариант) – обе с отсут­ствием промежуточных градаций яркости, кро­ме черного и белого, а иногда и с выдачей дан­ных лишь по запросу абонента – интерак­тивная видеография.

Видеомагнитофон – ус­тройство запоминания и считывания видео- и, в частности, телевизионных сигналов изобра­жения и звука с помощью видеофонограммы на магнитной ленте. Видеомагнитофон экс­плуатируется совместно с телевизором или монитором. Родственные устройства: видео­камера (камкодер) – видеомагнитофон с передающей каме­рой (см. __________); видеодвойка – видеомагнитофон с теле­визором (см. __________). Известны выдеомагнитофоны: с несег­ментнойзаписью (одно поле телевизионного сигнала (см. ____________) на одну строчку записи); с сег­ментнойзаписью (часть поля телевизионного сигнала на одну строчку), а также одно-, двух-, четырех­головочные – по числу видеоголовок на барабане. Современный видеомагнитофоны осуществляет наклонно-строчечную запись, при которой строчки расположены под углом к направле­нию движения ленты. Запись производится последовательно двумя и более видеоголовка­ми. При увеличении их числа изображение ос­вобождается от горизонтальных полос – полосатости (см. __________), так как каждая следую­щая видеоголовка плавно (с перекрытием во времени) продолжает запись строчки сообщения. Ос­новные функциональные части видеомагнитофона: лентопро­тяжный механизм (см. __________) с блоком вращающихся видеоголовок и с цепями автотрекинга (см. __________); канал звука (см. __________); канал изо­бражения (см. __________).

Видикон из-за его малой чувствительности применяют лишь в специальных телевизион­ных системах; при диаметре колбы 76 мм он разрешает до 6000 линий.

Визуализация объектов и процессов в не­световом диапазоне частот (инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском) – форми­рование плоских изображений невидимых объектов. Например, выявление объектов под растровым электронным микроскопом с детек­тором на кристалле йодистого натрия, который светится при электронной бомбардировке.

Визуальные возможности человека, на которые опирается техника телевидения, – это восприятие им интенсивностей света и цвета, пространства и деталей изображений, инерционность зрительного ощущения.

Восприятие цвета – способность дневно­го зрения человека различать цвета изображе­ний благодаря трем группам колбочек в сетчат­ке глаза, чувствительных к цветам R, G, В (красному, зеленому и синему). Восприятие субъективно оценивают ясностью (светлос­тью), цветовым тоном, насыщенностью. Для объективной характеристики цвета изображе­ний ясность оценивают яркостью, цветовой тон – доминирующей длиной волны света, насы­щенность – чистотой цвета р, т.е. той частью спектрального цвета (р = 1), который в смеси с белым (р = 0) дает зрительную (субъективную) тождественность с исследуемым излучением.

Воспроизводящее устрой­ство – преобразователь электрического сиг­нала в световое изображение. Известны три вида воспроизводящих устройств непосредственного наблюдения: ки­нескопы (от греч. kinesis – движение и skopeo – смотрю) с площадью изображения до 0,5м²; матричные экраны (люминесцентный, на жид­ких кристаллах, газоразрядный) меньшей пло­щади; проекционные экраны (светоклапанный и лазерный) с площадью в десятки квадратных метров.

Восстановление постоянной составля­ющей – сведение ее к обусловленному посто­янному потенциалу уровня гашения – в сиг­налах основных цветов, яркости или полного цветового телевизионного сигнала (ПЦТС) – см. __________.

Градационная характеристика – логарифмическая зависимость яркости телеви­зионных изображений воспроизводящего уст­ройства (см. __________) от яркости объекта перед датчиком в пределах от черного до белого.

Градация яркости – перепад яркостей смежных участков нецветного изоб­ражения.

Датчик телевизионного сигнала – преобразователь оптических изображений в электрический сигнал. Извест­ны три группы датчиков: передающие телеви­зионные трубки с накоплением электрических зарядов мишенью под действием света и с раз­верткой изображения электронным лучом; бе­зынерционные вакуумные устройства с пере­носом изображения от фотокатода к диафрагме с помощью развертывающей системы диссек­тора; твердотельные фотоэлектронные датчи­ки с жестким дискретным растром на основе структуры «металл – диэлектрик – полупро­водник»; это приборы с зарядовой связью малых габаритных размеров. Последние – самые перспективные благодоря высокой линейности растра, простому регулированию параметров разложения изображений (см. ________), совместимости с цифровыми системами обработки и возможности многоканального считывания.

Декодер сообщений цветного телевидения – формирователь цветоразностных сигналов основных цветов R – Y, G – Y и В – Y из полного цветового телевизионного сигнала – см. __________.

Демодулятор звука – формирователь сиг­налов звуковой частоты из радиосигнала на не­сущей частоте звукового сопровождения.

Демодулятор телевизионных изображений – формирователь полного цветового телевизионного сигнала из радиосигнала на несущей частоте сигналов изображения.

Диссектор (рассекатель) – передающая те­левизионная трубка мгновенного действия. Со­держит прозрачный фотокатод, анод с цент­ральным отверстием, имеющим размер одного элемента разложения (см. __________), и фотоумно­житель. Перенос изображения на анод обеспе­чивают однородные поля – магнитное и элек­тростатическое. Отклоняющие катушки разво­рачивают изображение, проецируя его элемен­ты последовательно на фотоумножитель. В от­личие от других передающих трубок здесь от­сутствует электронный прожектор. Развертка происходит путем отклонения электронного изображения перед «вырезывающим» отвер­стием, которое и является развертывающей апертурой. Диссектор имеет линейную све­товую характеристику при освещенности фото­катода в пределах от десятых долей люкса до нескольких тысяч люкс. Форма световой харак­теристики не зависит от содержания изображе­ний благодаря четкому ограничению размеров элемента развертки. Однако диссектор имеет очень низкую чувствительность (требует осве­щенности фотокатода 10⁴ лк) в широкополос­ном режиме работы, соответствующем стан­дартам вещательного телевидения.

Дифференциальная фаза – нежелатель­ный скачок фазы сигнала цветности при мгно­венном изменении сигнала яркости.

Дифференциальное усиление – нежела­тельное изменение размаха сигнала цветности при мгновенном изменении сигнала яркости.

Запись и воспроизведение телевизионных сообщений – процесс запоминания телевизионных сиг­налов с целью восстановления их в заданном масштабе времени. Большинство способов ре­ализации пригодны также для записи других широкополосных сигналов – телеметричес­ких, радио- и гидролокационных, специфика которых изложена в __________, __________, __________, __________, __________, __________. В соответствии со способом представления сиг­нала различают аналоговую и цифровую ви­деоаудиозапись, обработку и соответствующие устройства.

В системах видеозаписи, как и в системах звукозаписи, в качестве носителей информа­ции применяются магнитная лента и компакт- диск (CD). С обоими носителями связаны об­щие технические проблемы: широкополос­ность и обработка ВЧ компонентов спектра те­левизионного сигнала, визуальная заметность искажений временного масштаба и шумов. Полный цветовой телевизионный сигнал занимает интервал частот 20...6,5∙10⁶ Гц. Он в 300 раз шире спектра звуковых сооб­щений, и непосредственная запись полного цветового телевизионного сигнала по­ка что невозможна. Поэтому спектр телевизионного сигна­ла подвергают предварительной компрессии и переносят по частоте вверх, где относитель­ное сжатие больше. Для устранения помех па­разитной амплитудной модуляции используют глубокое (до 60 дБ) ограничение сигнала (см. __________). В видеотехнике применяют ча­стотную модуляцию сигнала на несущей час­тоте f ₀ полным цветовым телевизионным сиг­налом с малым (0,1) значением индекса ЧМ и соизмеримыми значениями f ₀ и частоты моду­ляции F _B, а именно: f ₀ / F _B = 1,1. В результате ЧМ становится узкополосной, значит, на уз­ком интервале АЧХ тракта – плоской, ФЧХ – линейной, а в спектре ЧМ сигнала отсутст­вуют трудные для записи высокочастотные компоненты.

Для устранения зубчатых искажений верти­кальных линий изображения (см. __________) допус­тимая относительная нестабильность скорости движения носителя не должна превышать 10^-4, что на порядок меньше, чем в лучших аудио­магнитофонах. Шумы НЧ обусловливают мер­цание изображений, шумы ВЧ – размывание линий, ухудшенное различение мелких деталей. Для записи/воспроизведения сигналов нужен широкополосный усилительный тракт в полосе частот телевизионного сигнала 6,5 МГц с при­веденным ко входу уровнем шума в единичной полосе 1 Гц, равным 0,01 мкВ. Следовательно, техника видеозаписи намного сложнее, чем тех­ника аудиозаписи.

Запись программ телевидения высокой четкости (см. __________) осуществляют принятием ряда дополнительных, существен­но усложняющих технических мер.

Рис. 001

1. Повышают частоту ЧМ несущей, при этом ослабляют перекрестные помехи между соседними строчками и помехи видеосигналу со стороны сигнала цветности и ЧМ сигнала звука. Подмагничиванием достигают увеличе­ния уровня этих сигналов.

2. Увеличивают девиацию ЧМ несущей, чем повышают отношение сигнал/шум сигнала яркости. Например, в формате Beta для видео­записи программ телевидения высокой четкости на 12,7-миллиметровой металлопорошковой ленте с разрешающей способностью по горизонтали не менее 500 строк принята более широкая полоса частот ЧМ сигналов записи: от 6,8 МГц на участке уровня черного до 8,6 МГц на участке уровня белого.

3. Выделяют корреляцию по вертикали сигналов цветности и яркости и соответствен­но переключают гребенчатый фильтр. Резуль­тат – уменьшение перекрестных искажений яркость – цветность (см. __________), точечных помех, искажений цвета и яркости по вертика­ли. Для устранения расплываний цвета по вер­тикали, вызванных перекрестными помехами от соседних строчек при воспроизведении, корректируют характеристику гребенчатого фильтра на участках изображения, не имею­щих корреляции по вертикали.

4. Достигают высокой равномерности ха­рактеристики группового времени задержки сигнала и линейности амплитудной характери­стики, чем сокращают геометрические искаже­ния и размазывание цветов, уменьшают шумы и нелинейные искажения, увеличивают разре­шающую способность в цвете.

5. В лентопротяжном механизме устанав­ливают стабилизаторы положения ленты – большие направляющие ролики, благодаря ко­торым подавляют дрожание изображения, уменьшают нестабильность фазы сигнала цветности и ослабляют ударные искажения от соприкосновения полюсных наконечников го­ловки с лентой.

Защита от ошибок – комплекс способов реализации преимуществ цифровой магнитной видеозаписи (см. __________). Достигается маски­ровкой и коррекцией ошибок.

Маскировка – это выявление дефектного кодирующего слова и замена его ближними неповрежденными словами интерполяцией. Маскировка непродуктивна при многоразо­вой записи цифрового потока телевизионных сигналов яркости. Коррекция – точное вос­становление утраченного сообщения помехо­устойчивым кодированием, введением избы­точности (см. __________). Если коррекция техни­чески нереализуема, то применяют каскадное кодирование – устранение многоразовых ошибок при сравнительно небольшой избы­точности информации и приемлемой сложно­сти аппаратуры декодирования.

Звукография – передача сигнала графичес­кого содержания малой информационной емко­сти, сопровождаемая звуковыми сообщениями (например, учебная программа телевидения).

Избыточность телевизионных сообще­ний – отношение производительности датчи­ка телевизионного сигнала к пропускной спо­собности зрительного аппарата человека, мера превышения всего объема информации над той ее частью, которую телезритель в состоянии воспринять.

Производительность датчика

R _Д = NI _К / T _К = nN log₂ m,

где I _К = log₂ m – информационная емкость ка­дра; T _К – его продолжительность; N – число элементов разложения; п – число кадров в се­кунду; т – число градаций яркости.

Для телевизионного вещания при N = 0,5 млн, п = 25 и т = 64 производитель­ность R _Д = 70 Мбит/с. Зрительная информаци­онная способность человека составляет всего лишь 50 Кбит/с – на три порядка меньше, чем R _Д. Поиск возможностей использования избыточности телевизионного сигнала явля­ется одним из направлений совершенствова­ния телевизионных систем.

Инерционность – время нарастания (≈ 0,1 с) и спада (≈ 0,2 с) интенсивности зри­тельного ощущения при включении и выклю­чении источника света соответственно.

Инерционность датчика телевизионного сигнала – запаз­дывание изменений телевизионного сигнала на выходе датчика при изменении освещенности его фоточувствительной поверхности.

Инерционность люминофора при переходе от состояния покоя к возбуждению лучом и на­оборот оценивают двумя параметрами: време­нем разгорания (от начала единичного скачка возбуждения до достижения люминофором 99 % установившегося уровня свечения – око­ло 5 мс) и послесвечением – временем, в тече­ние которого свечение снижается до 1 % от ус­тановившегося уровня, – менее 20 мс).

Информационная оценка телевизионных изображений –начальная совокупность данных, необходи­мая для проектирования телевизионных сис­тем и рационального выбора их основных параметров.