Искажения изображений

Геометрические искажения – это изменение пропорций изображения, иначе – отклонение координат точек синтезированного изображе­ния от координат соответствующих точек ана­лизируемого. Они вызваны несовершенством временных характеристик тракта. К ним отно­сят: искривления прямых вертикальных линий изображения – гребенчатые искажения, на­званные так по их очертаниям (причина - экс­центриситет барабана видеоголовок), зуб­чатые искажения (причина – разный эксцен­триситет во время записи и при воспроизведе­нии сигналов). Квадратурные искажения пре­вращают вертикальную прямую оригинала в гребенчатую синусоиду изображения (причина – разброс геометрических размеров блоков вращающихся головок при воспроизведении относительно записи). Муар – рябь на вос­производимом изображении возникает из-за интерференционных помех в сигнальных це­пях видеоголовок, полосатостъ – видимый раздел изображения на горизонтальные поло­сы, появляется во время сегментной записи сигналов (см. __________).

Искажения в звеньях телевизионного тракта – нежелательные процессы, обуслов­ленные отклонениями реальных характерис­тик звеньев от идеализированных.

Искажения при цифровой записи обус­ловлены спадом АЧХ тракта на крайних час­тотах диапазона: на низких частотах – из-за дифференцирующего действия индукцион­ной видеоголовки и вращающегося транс­форматора, а на высоких частотах – из-за волновых потерь (щелевых, контактных, в слое – см. __________). Согласно международно­му стандарту начальный код сигналов цифро­вого телевидения формируется способом БВН (без возвращения к нулю), с помощью которого получают длинные ряды 0 и 1, изме­няющие уровень постоянной составляющей цифрового потока в режиме записи. Ограни­чением АЧХ на НЧ обусловлено «плавание» уровня цифрового потока и ошибки детекти­рования 0 и 1 пороговым способом. Спад АЧХ на ВЧ создает увеличение длительности воспроизводимых импульсов, их затягива­ние, перекрытие частей импульсов во времени – так называемые «межсимвольные» по­мехи и погрешности детектирования. Поэто­му оказалось необходимым преобразование начального кода в код, удобный для цифро­вой магнитной записи.

Исходный сигнал основного цвета несет ин­формацию о яркости изображений в одном из основных цветов цветовой координатной систе­мы воспроизводящего устройства или датчика.

Кадр – изображение, полученное при од­нократном восприятии всех строк, содержа­щих множество элементов разложения.

Канал записи/воспроизведения (рис. 009) является общим для сигналов звука и изобра­жения: полный цифровой поток сообщений записывают в каждую строчку формата циф­ровой магнитной записи общими видеого­ловками.

Врежиме записи(З) аналоговый полный цветовой телевизионный сигнал ПЦТС_ВХ (см. __________) после АЦП 1 подают в кодер 2 для помехоустойчивого кодирования. Скремблер 3 (от англ. scrambler – шифратор) путем пе­рестановки и инвертирования символов пе­ред записью перемешивает и разносит во времени соседние кодовые слова, чтобы на магнитной ленте они не оказались рядом. Тогда при воспроизведении в случае выпаде­ния сигнала дескремблер 12 обнаружит от­сутствующие кодовые слова на неповреж­денной части ленты, где содержится сообще­ние, подобное утраченному на участке выпа­дения. Для согласования характеристик ка­нала с сигналом служит канальный кодер 4, роль которого подобна модулятору 3 анало­говой записи (Рис. 002).Сформирован­ный код с предыскажениями (см. __________, __________) через усилитель записи 5 (рис. 009) пода­ют на видеоголовки 6. В случае многока­нальной записи распределение по каналам осуществляют до скремблера.

В режиме воспроизведения (В) после уси­лителей-корректоров 7 (подобно аналоговому видеомагнитофону) цифровой поток поступает в селектор-очиститель 8, с выхода которого на декодер канала 10 поступают импульсы, сво­бодные от помех. Декодер превращает каналь­ный код в начальный при поддержке тактовых синхроимпульсов генератора 9. Далее в канале есть корректор временных искажений 11 – за­поминающее устройство, считывание с кото­рого происходит по команде синхроимпульса. Цифровой поток поступает одновременно к де­скремблеру 12 и к декодеру корректирующего кода 13. Дескремблер и декодер выявляют и корректируют ошибки канала. Остаточные ошибки маскирует блок 14 сигналом предыду­щей строчки формата цифровой магнитной ви­деозаписи или усреднением кодовых слов, взя­тых до дефектного слова и после него. После ЦАП 15 выходной полный телевизионный сиг­нал ПЦТС_ВЬ1Х, теперь уже в аналоговом виде, поступает на видеомонитор.

При записи сигналов цифрового телевиде­ния приборы АЦП и ЦАП в состав видеомаг­нитофона не входят.

КАНАЛ ЗВУКА ВИДЕОМАГНИ­ТОФОНА аналогичен каналу звукового сопровождения телевизионного приемника после видеодетектора (см. __________). Его структура подобна описанной в ст. __________. При узких по сравнению с аудиомагнитофонами звуковых дорожках (0,3 мм) и малой скоро­сти движения ленты (2 см/с) с тонким рабочим слоем (единицы микрометров), связанных с миниатюризацией видеомагнитофонов, параметры каналов звука прежних бытовых видеомагнитофонов были невысоки­ми. Поэтому в новых моделях видеомагнитофона используют способы цифровой звукозаписи с импульсно­кодовой модуляцией и звукозаписи с ЧМ в ви­деоканале. При этом канал записи/воспроизведения является общим для сигналов звука и изображения (см., например, __________): полный цифровой поток сообщений записывают в каж­дую строчку формата цифровой магнитной за­писи общими вращающимися видеоголовками. Наибольшее распространение эти спосо­бы получили в видеокамерах (камкодерах).

Рис. 002

Канал изображения видео­магнитофона показан на рис. 002. В режиме записи (З) (рис 002, а) часть полно­го цветового телевизионного сигнала ПЦТС_ВХ после цепи АРУ 1 и ФНЧ 2 с частотой среза 3 МГц (выделение сигнала яркости) поступает в ЧМ генератор 3 и модулирует сигнал его несу­щей частоты от 3,8 МГц (уровень синхроим­пульсов) до 4,8 МГц (уровень белого, см. __________). Из спектра ЧМ сигнала яркости исполь­зуют нижнюю боковую полосу частот 1,2...2,8 МГц, а НЧ компоненты подавляют фильтры ВЧ 4 (частота среза 1,2 МГц), оставляя место для записи сигналов цветности. Последние выделяют из ПЦТС_ВХ полосовым фильтром 5 с полосой 0,8 МГц (3,9...4,7 МГц), далее смеси­телем 6 переносят в диапазон частот 0,3... 1,16 МГц и после ФНЧ 7 с частотой среза 1,16 МГц подают на сумматор 8, где их складывают с сиг­налом яркости при одновременном внесении ВЧ предыскажений. Сигналы яркости и цветно­сти, которые вместе занимают диапазон частот 0,3...4,7 МГц, подводят к видеоголовкам 9 для записи (режим З).

В режиме воспроизведения (В) считанные с видеоголовок 9 сигналы с ЧМ разделяют фильтрами НЧ 13 и ФВЧ 10 (рис. 002, б) соот­ветственно на цветовую и яркостную части. Первую смесителем 14 возвращают в диапазон 3,9...4,7 МГц и после полосового фильтра 15 подают на корректор-сумматор 16. Канал ярко­сти содержит компенсатор выпадений сигнала 11 и ЧМ детектор 12. После корректора-сумма­тора 16 ПЦТС_ВЫХ сформирован для подачи на видеомонитор.

Приведенные частотные параметры могут иметь и иные значения.

Когерентность в телевидении – равенство частот и соответствие начальных фаз в процес­сах разложения телевизионных изображений при их анализе в датчике и синтезе в воспроиз­водящем устройстве (см. __________). Положи­тельная полярность сигнала яркости – по­лярность, при которой потенциал уровня бело­го превышает потенциал уровня черного.

Кодер – прибор для формирования полного цветового телевизионного сигнала из сигналов основных цветов R, G, В и из сиг­нала яркости Y.

Количество (яркость) цвета – длина, мо­дуль вектора цвета.

Контраст – динамический диапазон ярко­стей:

K = L_max / L_min = 10¹².

Конт­раст изображения в крупных деталях – отно­шение яркости светлой и темной половин экра­на, измеряемое в темноте (от 60 до 100 раз).

Контрастная чувствительность – отно­шение L / ∆L _пор – текущего и порогового (по различению) значений яркости. Согласно за­кону Вебера-Фехнера прирост зрительного ощущения пропорционален относительному изменению яркостей, т.е., как и слуховое (см. __________), зрительное ощущение пропорцио­нально логарифму яркостей, значит, воспри­нимается с меньшим числом градаций, чем их дает реальный источник светового сообще­ния.

Число различимых человеком градаций яр­костей

m = (L /∆ L _пор) ln K.

Например, на фоне яркости L _ф = 34,4 кд/м², при которой контрастная чувствительность L /∆ L _пор = 25, глаз различает 80 градаций.

Контроль параметров те­левизионного сигнала – совокуп­ность способов оценки технического качества телевидения. Оценку выполняют с помощью специальных сигналов, которые замешивают в сигнал телевизионной программы, а также (в паузах передач) – с помощью таблиц. Сигна­лы непрерывного контроля вводят на периоде импульсов гашения кадров (см. __________).

Формируют три вида испытательных сиг­налов: два импульса – широкий с уровнем бе­лого и узкий, синусквадратный (по изменению уровня второго относительно первого судят об АЧХ тракта на высоких частотах); пятиступен­чатый сигнал с наложением синусоидального напряжения – для оценки нелинейности амп­литудной характеристики тракта; радиоим- пульсный сигнал – для оценки АЧХ тракта на частотах от 0,5 до 6 МГц. При настройке ра­диопередатчика цветного телевидения исполь­зуют восьмиполосную таблицу, а для контроля самых важных параметров цветного и черно­белого телевидения – универсальную элект­рическую испытательную таблицу.