ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА «РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ»
«ОСНОВЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ»
Конспект лекций
Составитель Пилипенко Ю.Л.
УТВЕРЖДЕНО
кафедрой РЭС
Харьков 2007 г.
ТЕМАТИКА
Основы аналогового телевидения.
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются физические основы телевидения, разложение изображений, состав и спектр телевизионного сигнала, вопросы совместимости систем цветного телевидения, система SECAM, телевизионные развертки, преобразователи свет – сигнал и сигнал – изображение, телевизионные коррекции, искажения и их измерение.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
ТЕЛЕВИДЕНИЕ, РАЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПОЛНЫЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ СИГНАЛ, СПЕКТР, КОЛОРИМЕТРИЯ, СОВМЕСТИМАЯ СИСТЕМА, СЕКАМ, РАЗВЕРТКА, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТ – СИГНАЛ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛ – ИЗОБРАЖЕНИЕ, КОРРЕКЦИЯ, ИСКАЖЕНИЯ, ИЗМЕРЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с действующей программой дисциплины «Основы телевидения» для радиотехнических специальностей в курсе рассматриваются в основном вопросы аналоговых систем вещательного телевидения. Вопросы, являющиеся предметом последующих дисциплин телевизионного профиля, таких как «Устройства и системы телевидения», «Спутниковое и кабельное телевидение», «Аппаратура студийных комплексов» и т. п., в данном курсе почти не затрагиваются.
При создании данного конспекта предполагалось, что студент пользуется в качестве основного учебником «Телевидение» Р.М. Домбругова [1] или [2] – далеко не самой толстой и подробной книгой, посвященной телевидению.
Наиболее подробно принципиальные вопросы основ телевидения изложены, пожалуй, в книге «Телевидение» Самойлова В.Ф., Хромого Б.П.[3]. Но эта книга выпущена в 1975 г., часть материала в ней на сегодняшний день устарела, некоторые вопросы вообще не излагаются, поэтому она не может быть рекомендована в качестве основного учебника.
По каждой теме указаны страницы применительно к четырем наиболее часто встречающимся учебникам. Темы расположены в таком порядке, в каком они обычно читаются в нашем университете. Порядок следования тем связан с циклическим построением лабораторного практикума.
В действующей рабочей программе объем лекций составляет 28 часов. Поэтому некоторые темы могут отводиться для более подробного самостоятельного изучения с написанием реферата.
Несколько советов общего характера.
Многие технические решения легче понять, если учесть состояние техники, технологии и постановку задачи на тот момент времени, когда задача решалась, а не рассматривать вопрос только с позиций сегодняшнего дня.
Вывод: читайте первые страницы учебника, где излагается история предмета – это весьма полезно, а не только увлекательно.
При изучении материала всегда проверяйте – а следует ли данное положение непосредственно из предыдущего текста, или автор пропустил некоторое количество логических связок и нужно вернуться к предыдущим страницам или разделам или, может быть, даже к предыдущей дисциплине, напр., физике или электротехнике (для сегодняшних студентов это весьма актуально). Чем тоньше книга, тем чаще возникает подобная ситуация.
Лекция 1. Связь параметров изображения, свойств зрения и параметров разложения изображений в телевидении
Телевидение – это область техники, которая решает задачу передачи на расстояние движущихся изображений с помощью электрических сигналов.
Опыт показывает, что прежде следует разобраться с вопросами черно-белого телевидения, а уже после этого заниматься цветными изображениями.
Параметры черно-белого изображения:
1. Освещенность [лк] (либо сцены, либо мишени передающей трубки) – на передающем конце системы, яркость [кд/м2] – на приемном конце системы.
2. Формат – в телевидении под форматом понимают отношение ширины изображения к его высоте. В большинстве вещательных стандартов принято p=4/3, как в обычном кинематографе (в некоторых учебниках формат обозначается латинской буквой k ).
3. Контрастность – отношение максимальной яркости к минимальной (для крупных деталей изображения). По рекомендациям Международного комитета по телевидению (МКТ) максимальная яркость телевизионного экрана должна быть не менее Lmax 70 кд/м2 , минимальная Lmin = 0,7 кд/м2 (не ноль, т.к. всегда есть паразитные засветки экрана). Таким образом, минимальный контраст Кmin= 100.
4. Количество воспроизводимых градаций яркости (т.е. различаемых глазом минимальных приращений яркости), определяемое по формуле
(1)
где – порог контрастной чувствительности зрения, обычно принимаемый в телевидении равным 0,05 (минимальное относительное приращение яркости, воспринимаемое зрением). Расчет для контрастности К=100 дает m= 92.
5. Четкость – качество воспроизведения мелких деталей. Измеряется в количестве различаемых линий отдельно по вертикали и по горизонтали. Часто вместо термина «линии» употребляют в качестве единицы измерения четкости термин «строки», особенно для четкости по вертикали.
6. Слитность передачи движения, или, точнее, слитность восприятия передаваемых отдельных фаз движения.
Разложение изображений
Очевидно, что для передачи изображения его следует разбить на достаточно большое число настолько малых элементов, чтобы в пределах каждого элемента освещенность (яркость) можно было считать постоянной величиной. Преобразовав освещенности элементов в электрические сигналы, нужно передать эти сигналы по каналу связи и на приемном конце произвести обратное преобразование – электрического сигнала в яркость.
Информацию о яркости многих элементов принципиально можно передавать как параллельно, так и последовательно во времени. В реальных системах эти сигналы преобразуют и передают последовательно во времени. Таким образом, необходима процедура разложения изображения. Законов разложения существует много, как детерминированных, так и недетерминированных. Самым простым является построчное линейное разложение.
Как же выбрать параметры разложения, прежде всего число строк в полном кадре Z и число кадров в секунду n к ? Очевидно, следует исходить из параметров нашего зрения. Телезритель не должен различать отдельные строки телевизионного растра. Принято считать, что предельная угловая разрешающая способность человеческого зрения пред =1 . При разработке ныне действующих стандартов вещательного телевидения принято было считать, что телезритель находится от телевизора на расстоянии в пять высот экрана – при этом условии все изображение на сетчатке глаза попадает в область желтого пятна. Тогда угол ясного зрения по вертикали при формате p =4/3 ясн 12. Очевидно, что
(2)
Как известно, в большинстве вещательных систем Z выбрано несколько меньшим. Это можно делать, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, для достижения пред =1 человек должен напрягать зрение, что явно не соответствует режиму просмотра телепередач. Во-вторых, в телевидении передают движущиеся предметы, которые мы видим менее четко, чем неподвижные. С другой стороны, это выгодно делать, т.к. телевизионная система получится, как это мы сейчас увидим из выражения (3), проще и дешевле.
Минимальные элементы изображения удобно считать квадратными, причем сторона квадрата равна расстоянию между строками (шагу строк). Таких элементов на телеэкране разместится, очевидно, Nэл =рZ 2 . Нетрудно убедиться, что при Z = 625 и р = 4/3 получим Nэл 500000.