Глава 4 свойства и характеристики телевизионного сигнала
4.1. Понятие о развертке изображения
В основе всех современных телевизионных систем лежит принцип поочередной передачи элементов изображения.
Процесс передачи изображения по элементам называется разверткой изображения, а порядок передачи отдельных элементов изображения - способом развертки. Развертка изображения осуществляется электронным лучом.
В телевизионном вещании принято равномерное движение развертывающего луча по параллельным горизонтальным линиям, называемым строками, при одновременном смещении в поперечном (вертикальном) направлении. Все строки, располагаясь одна под другой, образуют растр.
На рис. 4.1, а показано образование растра (число строк условно взято равным 13).
Движение луча вдоль оси Х называется строчной разверткой, а вдоль оси Y - кадровой разверткой. Движение луча от начала строки к ее концу образует прямой ход строчной развертки; возвращение луча от конца предыдущей строки к началу следующей называется обратным ходом развертки.
Совокупность времени прямого tz пр и обратного tz oбp ходов составляет период строчной развертки Тz = tz пр + tz обр.
Аналогично строчной развертке, кадровая тоже имеет прямой и обратный ходы, а период кадровой развертки Tn = tn пр + tn обр, причем Tn > Tz, поскольку число строк разложения обычно несколько сотен. На рис. 4.1, б, в показаны графики изменения во времени напряженностей магнитных полей Нс и Нк, создаваемых строчными и кадровыми отклоняющими катушками соответственно.
Во время обратных ходов строчной и кадровой разверток изображение не передается и не воспроизводится (электронные прожекторы передающей и приемной трубок запираются).
За время обратного хода кадровой развертки не участвует в образовании растра несколько периодов строк (на рис. 4.1 условно показан один такой строчный период). Поэтому время обратного хода как строчной, так и кадровой разверток должно быть минимальным. Однако практически обратный ход строчной развертки не удается сделать меньше чем 10—12% от периода строки, а обратный ход кадровой развертки 7—8% от периода кадра.
Рис. 4.1. Развертка изображения: а — образование телевизионного растра; б, в— изменение напряженности магнитного поля разверток строчной и кадровой соответственно
4.2. Чересстрочная развертка
В §1.6 указывалось, что для восприятия слитных изображений необходимо передавать и воспроизводить их с частотой 50 кадров в секунду. Однако, как будет показано ниже, при такой частоте смены кадров сигнал изображения занимает очень широкую полосу частот, что по целому ряду причин нежелательно. Поэтому в системах телевизионного вещания частота смены кадров выбирается вдвое ниже, т. е. 25 кадров в секунду, но применяется чересстрочный способ развертки изображения, при котором передается и воспроизводится полный кадр в виде двух полукадров или полей. За время развертки первого поля прочерчиваются нечетные, а за время развертки второго поля — четные строки кадра. Таким образом получается, что в секунду передается не 25, а как бы 50 кадров.
Каждое поле содержит информацию только о половине элементов изображения целого кадра. Однако благодаря инерционности глаз воспринимает изображение обоих полей как слитное изображение, содержащее полное число элементов. Слитному восприятию способствует также тот факт, что при большом числе строк разложения сюжет изображения одной строки мало отличается от сюжета изображения следующей строки.
Рис. 4.2. Чересстрочная развертка изображения
На рис. 4.2 показано образование растра при чересстрочной развертке (для 13 строк). В первом полукадре движение электронного луча начинается в левом верхнем углу растра. Луч прочерчивает первую строку, смещаясь к концу ее прямого хода под действием кадрового отклоняющегося поля на уровень третьей строки, затем прочерчивает 3, 5, 7, 9-ю и, наконец, 11-ю строки. Последняя нечетная строка первого поля растра (11-я) прочерчивается не полностью, а только наполовину. Затем электронный луч возвращается к верхнему краю растра. На обратный ход кадровой развертки приходится вторая половина прямого хода 11-й строки, ее обратный ход и первая половина прямого хода 13-й строки. В начале второго полукадра электронный луч прочерчивает остаток 13-й строки, смещаясь при этом на уровень второй строки развертки, и далее прочерчивает все четные строки растра (2, 4, 6, 8 и 10-ю).
Рис. 4.3. Форма отклоняющих токов
Развертка последней четной строки заканчивается в нижнем правом углу растра. Отсюда луч возвращается в верхний левый угол (прямой и обратный ходы 12-й строки), и весь процесс начинается сначала. При совмещении полей строки чередуются, образуя кадр с полным числом строк, за исключением потерянных во время обратных ходов кадров развертки.
Необходимая форма токов в кадровых и строчных отклоняющих катушках при чересстрочной развертке показана на рис. 4.3, где Тк — период развертки одного полукадра, Тк = Тп/2.