Принципи передавання інформації телевізійного зображення

Процес формування електронного зображення здійснюється наступним чином. Світлочутлива поверхня перетворювача світло-сигнал складається з кременевої пластини діаметром близько 7 мм, на якій розташовані фотодіоди, впорядковані по рядках і по стовпцях. Під час запису інформації про зображення здійснюється послідовне засвічення фотодіодів через об'єктив, при цьому утворюється заряд, пропорційний світловому потоку, що потрапив на нього. Після чого здійснюється послідовне зчитування накопиченого заряду, пропорційного яскравості світлового потоку, з кожного фотодіода, починаючи з верхнього лівого кута з подальшим переміщенням з постійною швидкістю ліворуч-направо згори-вниз. Такий закон зчитування називається розгорткою зображення, а траєкторія переміщення зчитуючого елементу ‑ растром (див. рис. 1.4).

Рисунок 1.4 – Процес розгортки зображення та формування растру

Як видно з приведеного рисунка, для передавання інформації про зображення використовується прямий хід променя (що відповідає передаванню активної частини рядка). Після закінчення передавання інформації здійснюється перенесення променя для передавання інформації про наступний рядок зображення (зворотний хід, пунктирна лінія). На цей час екран гаситься. В цей же час передається інформація про синхронізацію для забезпечення синхронної і синфазної роботи розгортаючих пристроїв на приймальній і передавальній сторонах телевізійної системи.

Після закінчення передавання інформації про усі рядки зображення здійснюється гасіння екрану для передавання наступного кадру. В цей час також передаються сигнали синхронізації для кадрових розгортаючих пристроїв.

Процес передавання елементів зображення послідовно, рядок за рядком, називається порядковою (або прогресивною) розгорткою (див. рис. 1.5б).

Щоб свічення екрану приймальної трубки сприймалося глядачем без мигтінь, необхідно повторювати збудження усього поля екрану 48-50 разів за секунду. Проте для відтворення зображень рухомих об'єктів цілком досить передавати 13-16 фаз руху, тобто статичних зображень в секунду ‑ кадрів.

а) Черезрядкова розгортка b) Прогресивна розгортка

Рисунок 1.5 ‑ Типи розгортки телевізійних зображень

Таку надлишковість можна усунути застосуванням черезрядкової розгортки, за якої здійснюється передавання спочатку непарних рядків (1, 3, 5,...), а потім після закінчення їх зчитування передавання парних рядків (2, 4, 6,...). Таким чином, повне зображення утворене двома напівкадрами (полями) ‑ парним і непарним. Відповідну траєкторію проілюстровано на рис. 1.5 в якості послідовності літер A, B, C й D, що визначають послідовність переміщення променя.

Оскільки критична частота мигтінь практично не залежить від числа рядків в растрі, то частота полів, що дорівнює або є більшою за f _кр, забезпечує сприйняття зображення без мигтінь, при цьому швидкість передавання інформації знижується удвічі. У телевізійному мовленні прийнято: номінальна частота полів 50 Гц і номінальна частота кадрів 25 Гц (європейські стандарти на мовленнєве телебачення) або номінальна частота полів 60 Гц і номінальна частота кадрів 30 Гц (стандарти, що використовують у США).

У телевізійних системах, що використовують як відтворюючий пристрій електронно-променеві трубки (CRT), для переміщення електронного променя під час розгортки використовують відхиляючу напругу, що має форму пилкоподібного сигналу.

На рис. 1.6 приведено співвідношення в часі між процесами розгортки та формування сигналу відхиляючої напруги, що використовують під час формування відеосигналу. З цього рисунку видно, що у відхиляючій напрузі пилкоподібний сигнал має два важливих часових інтервали:

- інтервал, під час якого передають значення яскравості (у чорно-білому телебаченні) елементів зображення активної частини рядка (на рисунку позначено, як інтервал часу T ₁). Тривалість цього інтервалу відповідає тривалості прямого ходу променя в розгортальній системі;

- інтервал, під час якого передають службові телевізійні сигнали (сигнал синхронізації та сигнал гасіння). Тривалість цього інтервалу відповідає тривалості зворотного ходу променя в розгортальній системі.

Рисунок 1.7 ‑ Формування сигналу відхиляючої напруги для рядків