Лекция 6.

Обобщенная функциональная схема телевизионной системы.

Параметры телевизионного изображения.

Состав полного телевизионного сигнала.

Содержание:

·        6.1. Телевизионная система;

·        6.1.1. Принцип передачи изображения;

·        6.1.2. Развёртка изображения;

·        6.1.3. Искажения изображения при развёртке;

·        6.1.4. Получение цветного телевизионного изображения;

·        6.1.5. Цветовой видеосигнал;

·        6.1.6. Переход к цифровому видеосигналу;

·        6.2. Обобщенная структурная схема телевизионного тракта передачи цифрового видеосигнала;

·        6.2.1. Цифровое представление телевизионного сигнала;

·        6.2.2. Цифро-аналоговый преобразователь;

·        6.2.3.Структура дискретизации видеосигналов;

·        6.2.4. Оценка возможности передачи цифрового потока;

·        6.2.5. Выбор параметров преобразования;

·        6.2.6. Сжатие цифрового потока;

·        6.2.7. Стандарт цифрового телевидения.

6.1. Телевизионная система

Телевидением называют комплекс радиотехнических средств, позволяющих наблюдать изображение объектов за пределами видимости в режиме реального времени. Телевизионная система – это совокупность оптических, электрических и радиотехнических устройств для передачи изображения на расстоянии.

Рис.1. Структурная схема ТВ системы

1 – объект; 2 – оптический канал; 3 – приёмник оптического сигнала;

4 – электрический канал связи; 5 – вторичный преобразователь;

6 – оптический канал; 7 – получатель.

 

Известно, что любой окружающий нас объект представляет собой совокупность бесчисленных источников электромагнитных излучений. Если эти излучения лежат в оптическом диапазоне длин волн, то проявляются оптические свойства объекта, и мы можем их наблюдать.

В данном случае, излучение, исходящее от объекта, пройдя оптический канал, поступает на приёмник изображения и в плоскости фотомишени отображается в виде изображения. Под оптическим каналом мы понимаем канал, образуемый объективом в среде от объекта до плоскости изображения. Полученное таким образом изображение является вторичным источником электромагнитных излучений. В результате воздействия этих излучений на приёмник изображения происходит преобразование их в видео сигнал (сигнал изображения). Видеосигнал поступает через канал связи на вторичный преобразователь (воспроизводящее устройство), где восстанавливается оптическое изображение. Далее изображение объекта воспринимается получателем, т.е. поступает через оптический канал к получателю визуальной информации.

В качестве приёмника изображения (первичного преобразователя) в оптическом диапазоне применяются электронные или оптико-механические устройства, основанные на использовании явления фотоэффекта. В качестве вторичного преобразователя (воспроизводящего устройства) применяются электронно-лучевые приёмные трубки (кинескопы), основанные на использовании явления люминесценции. Сегодня получает широкое распространение другой вид воспроизводящих устройств – матричного типа на жидком кристалле.

 

6.1.1. Принцип передачи изображения

Характерной особенностью приёма и передачи изображений телевизионным методом является пространственная распределённость излучения объекта, т.е. пространственная многоканальность. Из этих совокупных излучений образуется оптическое изображение объекта. Поэтому плоскость изображения можно разбить на ряд независимых элементов (пикселей), как показано на рисунке ниже.

 

Рис.2. Разложение изображения на элементы

 

Под элементом (пикселем) изображения понимают минимальный по размерам участок изображения, яркость (цветность) которого независима от соседних участков изображения и имеет определённое постоянное значение.

Для приёма изображения либо используется N фотоэлектронных приборов, воспринимающих одновременно лучистые потоки от N элементов, либо один фотоэлектрический прибор, воспринимающий в определённой последовательности эти излучения от каждого из N элементов изображения.

В телевизионных системах информация о распределении лучистых потоков, исходящих от N независимых элементов изображения передаётся по одному и тому же каналу связи. Для этого, в случае использования N независимых фотоэлектронных приборов, осуществляется поочерёдное подсоединение их выводов к общему каналу путём коммутации. При использовании общего фотоэлектронного прибора последовательные посылки сигнала осуществляются путём последовательного пропуска сигнала потока от соответствующих Nэлементов изображения к приёмнику. Процесс последовательного преобразования (анализа-приёма) изображения, расчленённого на N элементов, в видеосигнал называется развёрткой передаваемого изображения.

Тем же методом возможно получение изображений в невидимых глазу областях электромагнитных волн (ИК, УФ, рентгеновских и гамма-лучей), если они аналогично оптическому представляют собой пространственное распределение излучения.

Изображение описывается распределением яркости В(х,у) в прямоугольной системе координат х,у. Для этого выделенное поле изображения (кадр) разбивается на элементы размером Х х Y. При этом, если величину выбрать достаточно малой, то погрешность разложения будет меньше, восстановленное на приёмной стороне изображение окажется более подробным исходному изображению.

В приёмнике осуществляется обратный процесс, т.е. принятый сигнал последовательно преобразуется с световой поток с ограниченным размером X x Y, и путём их свёртки (развёртки) восстанавливается исходное изображение.

В ТВ системах применяют электронный и механический способы развёртки изображения. Электронная развёртка осуществляется электронным лучом в электронно-лучевых приборах, а в приборах с зарядовой связью – путём переноса электронных пакетов.

На приёмной стороне для восстановления изображения также используют электронно-лучевые трубки (кинескопы) или электронные индикаторные панели (газоразрядные и жидкокристаллические). В этих приборах приём оптического изображения и преобразование его в электрический сигнал, а также обратное восстановление изображения по электронному  сигналу на приёмном конце, осуществляются в аналоговой форме.