4.5. Понятие об уровнях сигнала изображения

Как было показано выше, сигнал изображения представляет со­бой совокупность импульсов, амплитуда которых пропорциональна яркости элементов передаваемого объекта.

Уровень сигнала, соответствующий самым темным элементам изображения, называется уровнем черного, а наиболее ярким — уровнем белого. Сигналы, соответствующие серым элементам изо­бражения, занимают промежуточные уровни.

Если уровню белого соответствует максимальное значение сиг­нала изображения, то такой сигнал называется позитивным. Если уровню белого соответствует минимальное (а уровню черного — максимальное) значение сигнала изображения, то такой сигнал называется негативным.

Сигнал изображения может подаваться на катод или модуля­тор (управляющий электрод) кинескопа. На катод должен пода­ваться негативный сигнал, на модулятор — позитивный. В противном случае на экране возникает негативное изображение, т. е. светлые детали воспроизводятся темными, а темные — светлыми.

4.6. Постоянная составляющая сигнала изображения

Свет по своей природе униполярен, так как яркость не может быть величиной отрицательной. Следовательно, и сигнал изображе­ния также униполярен и поэтому имеет среднюю (постоянную) со­ставляющую.

Среднее значение сигнала за строку пропорционально средней яркости этой строки. Среднее значение сигнала за полный кадр пропорционально средней яркости всего изображения.

Рис. 4.5. Зависимость средней составляющей от характера изображения для сигналов: а — негативного; б — позитивного

Средняя составляющая зависит, во-первых, от характера объек­та (соотношения площадей его ярких и темных элементов) и, во-вторых, от освещенности объекта. На рис. 4.5 показано образова­ние средней составляющей для двух изображений, А и Б при негативном и позитивном сигналах.

В изображении А преобладают темные участки, так как это уз­кая светлая полоска на темном фоне. В изображении Б, нао­борот, преобладают светлые участки.

Из рисунка видно, что при негативной полярности сигнала для изображения А средняя составляющая значительно больше, чем для изображения Б. При позитивной полярности сигнала, наоборот, средняя составляющая изображения Б больше, чем для изображе­ния А. Если объект подсветить, то черные элементы станут се­рыми и средняя составляющая негативного сигнала уменьшится, а позитивного — увеличится. Если освещение объекта ослабить, то средняя составляющая негативного сигнала возрастет, а позитив­ного — уменьшится.

При передаче изображения неподвижного объекта и неизмен­ной освещенности средняя составляющая будет постоянной. Обычно во время телевизионной передачи освещенность и содержание изо­бражения (т. е. соотношение между светлыми и темными элемен­тами) меняются. Однако эти процессы происходят постепенно. По­этому частота изменений средней составляющей получается очень низкой и колеблется в пределах от 0 до 2...3 Гц, что дает право по сравнению даже с самой низкой частотой сигнала изображе­ния (50 Гц) во всех случаях считать среднюю составляющую по­стоянной составляющей сигнала.

В усилительных ступенях, имеющих разделительные конденсато­ры, постоянная составляющая неизбежно теряется. При этом лю­бая сцена, независимо от ее содержания и освещенности, вос­производится на экране кинескопа с одинаковой средней яркостью, а хорошо освещенные кадры не отличаются от затемненных. В цвет­ном телевидении потеря постоянной составляющей приводит к ис­кажению насыщенности цветов изображения по всему полю экрана:

недостаток средней яркости воспринимается как сгущение красок, а ее избыток, наоборот, как обеднение. Для устранения искаже­ний, возникающих вследствие потери постоянной составляющей, в телевизионных устройствах принимаются меры по ее сохранению или восстановлению.