Телевизионный сигнал и его характеристики

В процессе развёртки яркость каждого передаваемого в данный момент элемента с помощью фотоэлектрического преобразователя преобразуется в импульс напряжения или тока. Огибающая электрических импульсов, пропорциональных яркости передаваемых элементов изображения, образует ТВ-сигнал. Сигнал всегда имеет импульсный характер, и чем резче границы перепада яркостей передаваемых предметов, тем круче фронты составляющих его импульсов.

Уровень сигнала, соответствующий минимальному значению яркости передаваемого изображения, называется уровнем чёрного, а уровень, соответствующий максимальному значению яркости, – уровнем белого. Между этими уровнями располагаются все остальные значения сигнала.

Свет по своей природе униполярен, т.к. яркость не может быть отрицательной величиной. ТВ-сигнал, являясь величиной, пропорциональной яркости изображения, также униполярен, т.е. изменяется в одну сторону от нуля и, следовательно, имеет среднюю составляющую, пропорциональную средней яркости передаваемого изображения. Если уровню белого соответствует максимальное значение сигнала, а уровню чёрного – минимальное, то полярность такого сигнала называется положительной, а сигнал – позитивным. В обратном случае имеем сигнал отрицательной полярности, или негативный. ТВ - сигнал определяется его полным размахом, т.е. разностью между максимальным и минимальным значениями напряжения, и выражается в вольтах.

Форма одной строки ТВ- сигнала чёрно-белого изображения представлена на рис.1.4, б.

Рис.1.4. Форма одной строки ТВ - сигнала чёрно-белого изображения:

а) – график развёртки одной строки; б) – форма и состав строки ТВ - сигнала.

Сигнал (1) передаётся только во время прямого хода развёртки (рис.1.4, а). Чтобы обратные ходы развёрток не были заметны на изображении, необходимо яркость в это время сделать минимальной. Для этого в сигнал во время обратного хода строчной и кадровой развёрток вводятся специальные гасящие импульсы (2), длительность которых соответствует длительности обратных ходов. Форма кадровых и строчных гасящих импульсов – прямоугольная. Различие между ними состоит в частоте повторения и длительности: строчные гасящие импульсы составляют часть строки, тогда как гасящие импульсы полей составляют часть кадра и имеют длительность нескольких периодов строк.

Чтобы обеспечить синхронность и синфазность приёмной и передающей развёрток изображения, в канал связи одновременно с сигналом подаются специальные синхронизирующие импульсы (3). Эти импульсы не должны мешать передаче изображения, поэтому они располагаются на вершинах гасящих импульсов в области чернее чёрного.

Телевизионный сигнал с гасящими и синхронизирующими импульсами называется полным телевизионным сигналом. В полном ТВ-сигнале за опорный принимается уровень гасящих импульсов. Он создаёт границу между областью передачи сигнала изображения и областью синхронизации. Уровень белого отстоит от максимального уровня полного ТВ-сигнала (контрольного уровня белого) на 10….15 %, а между уровнями чёрного и гасящих импульсов располагается защитный интервал, составляющий 3…5 % и необходимый для защиты области синхронизации от попадания импульсов помех из области сигнала.

Форма строки ТВ-сигнала цветного изображения отличается от приведенной на рис.1.4 тем, что в составе «цветной» строки имеется сигнал «вспышки». Кроме того, сигнал изображения «цветной» строки имеет частотную модуляцию, характеризующую цвет сюжета, и изменяющуюся амплитуду, характеризующую насыщенность этого цвета.

Подробное описание полного цветового телевизионного сигнала будет дано в Главе 8.

Спектр частот полного ТВ-сигнала необходимо знать для определения требуемой полосы пропускания канала связи. Он определяется разностью между верхней f_В и нижней f_Н граничными частотами сигнала

∆ F = f_В – f_Н ……………….. (1.2).

Можно показать, что нижняя граничная частота сигнала будет равна

f_Н = f_П …………………...... (1.3),

а верхняя граничная частота будет определяться выражением (1.1).

Поскольку f_В > > f_Н, то спектр частот ТВ-сигнала определяется верхней граничной частотой

∆ F ≈ f_В …………………….. (1.4).