Дослідження зв'язку між зображеннями тавідповідними телевізійними сигналами

Мета роботи. Вивчення принципів формування телевізійних сигналів та встановлення зв'язку між елементарними телевізійними зображеннями й відповідними відеосигналами.

КЛЮЧОВІ ПОЛОЖЕННЯ

Амплітуда відеосигналу у чорно-білому телебаченні, що отримують на виході фотоелектронного перетворювача (перетворювача світло-сигнал), є функцією часу та в кожен момент часу є пропорційною яскравості елементів зображення, що їх передають.

Приклад перетворення яскравості L передаваного зображення в електричний сигнал (відеосигнал) U _сигн для випадки зйомки об'єкту, що містить чорно-білі смуги (ліва половина зображення) та напівтоновий клін (права половина зображення), наведений на рис. 2.1. На цьому рисунку відсутні будь-які спотворення, що можуть виникнути в телевізійній системі.

Рисунок 2.1 ‑ Принцип перетворення яскравості L передаваного зображення в електричний сигнал

Як видно з рисунку, відеосигнал є функцією U _сигн (t) = j (L) та його амплітуда точно відповідає значенням яскравості кожного елемента зображення в рядку, який піддають розгортці. Зміна яскравості з чорного (L _min) до білого (L _max) призводить до зміни амплітуди відеосигналу з рівня, що відповідає чорному (U _ч), до рівня, що відповідає білому (U _б).

Окрім інформації щодо яскравості елементів зображення в рядках відеосигнал містить додаткові службові сигнали, що забезпечення коректного відтворення зображення на екрані відтворюючого пристрою.

Першим службовим сигналом є імпульсний сигнал гасіння (або просто імпульси гасіння), що його передають нижче рівня чорного. Цей сигнал призначено для вказання на момент часу, коли необхідно погасити екран та перевести розгортальний елемент на початок нової строки (або кадру/ поля ‑ в залежності від виду розгортки). В растрі цей момент часу відповідає зворотному ходу променя. По закінченні передавання гасячого імпульсу починається передавання значень яскравості наступної строки.

Призначення другого службового сигналу в складі повного відеосигналу є наступним. Розгортальні пристрої на приймальній та передавальній сторонах мають працювати синхронно та синфазно. Це буде забезпечувати коректне відтворення зображення в ТВ приймачі порівняно зі зображенням на передавальній стороні. Для забезпечення цього у відеосигналі використовують синхронізуючі імпульси (або просто синхроімпульси). Їх передають після гасячих імпульсів, причому синхроімпульс розташовують на передній площадці ближче до початку гасячого імпульсу.

Розрізняють два типи як синхро-, так й гасячих імпульсів ‑ рядкові або кадрові/ польові імпульси. В тому разі, якщо необхідно погасити екран для переходу на наступний рядок, тоді передають рядковий гасячий імпульс та в його складі рядковий синхроімпульс. Аналогічним чином відбувається й для полів при черезрядковій розгортці, а також для кадрів ‑ при прогресивній.

Таким чином, повний відеосигнал містить сигнал зображення, сигнал гасіння та синхронізації. До складу повного відеосигналу можуть входити й інші службові сигнали, але в цих методичних вказівках їх розглянуто не буде.

На рис. 2.2 приведено форму повного відеосигналу по рядку для випадку передачі зображення, що відповідає максимальній яскравості (зображення білого поля) і кількості рядків 625.

Рисунок 2.2 – Форма та склад повного відеосигналу по рядку для зображення білого поля

В цьому випадку тривалість рядка складатиме:

.

Також вважатимо, що розмах повного відеосигналу по рядку складає 1 В.

Тривалість передньої частини гасячого імпульсу складає приблизно 1, 55 мкс, що є достатнім для повного гасіння екрану. Після закінчення цього періоду починає передаватися рядковий синхроімпульс. Задня частина рядкового гасячого імпульсу має тривалість приблизно 5, 8 мкс. За цей час зчитуючий елемент встигає переміститися на початок наступного рядка. Таким чином, загальна тривалість гасячого імпульсу складає приблизно 12 мкс (див. рис. 2.2). Для передавання інформації про зображення в межах рядка відводитися 52 мкс. За цей час амплітуда сигналу змінюється пропорційно зміні яскравості зображення.

Окрім відеосигналу по рядку також прийнято розглядати відеосигнал по кадру. До складу цього сигналу входять ті ж елементи, що і у відеосигнал по рядку, проте вони відрізняються по тривалості. Активна частина кадру утворена відеосигналами по рядку, кількість яких відповідає кількості рядків.

У табл. 2.1 приведені параметри розкладання і відповідні часові співвідношення для випадку форматів 625 і 525 рядків (у англомовній літературі такий формат позначають CIF, Common Image Format).

Таблиця 1.1 ‑ Параметри розкладання і відповідні часові співвідношення для формату CIF