1.2. Основные принципы телевидения Принципы телевидения. В основе телевидения лежат два принципа [3]:

1. Принцип разбиения плоского изображения на экране датчика ТВ сигнала на

элементы (пространственная дискретизация).

2. Принцип последовательной во времени передачи яркости и цвета каждого из элементов изображения каналу связи (развертка изображения).

Обобщенная схема ТВ системы. ТВ система предназначена для передачи изображения. Система состоит (рис. 1.2) из оптического устройства (ОУ), датчика ТВ сигнала (Д), передатчика (П), канала связи (КС), приемника (Пр), электронно-оптического устройства (ЭОУ). На вход ТВ системы поступает световой поток F_o из пространства наблюдения, на выходе системы образуется световой поток F_u от ТВ изображения на экране электронно-оптического устройства.

Объект

наблюдения

F₀

F_u

Пространство

наблюдения

Рис.1.2. Обобщенная схема ТВ системы: Д - датчик; П - передатчик; КС - канал связи; Пр - приемник; ЭОУ – электронно-оптическое устройство

Оптическое устройство предназначено для преобразования светового излу­чения из трехмерного пространства наблюдения в плоское (двухмерное) оптиче­ское изображение на экране датчика ТВ системы.

Датчик ТВ сигнала преобразует двумерное оптическое изображение в ТВ сигнал изображения.

Передатчик трансформирует ТВ сигнал к виду, позволяю­щему передать его по каналу связи.

Канал связи передает сигналы с выхода передатчика ко входу приемника.

Приемник усиливает принятые сигналы и преобразует их к виду, необходимо­му для работы электронно-оптического устройства.

Электронно-оптическое устройство осуществляет преобразование элек­трических сигналов в оптическое изображение.

Пространственная дискретизация изображения. Оптическое изображение на экранах преобразователей ТВ системы (датчика и электронно-оптического устройства) может быть представлено в ви­де множества элементов разложения изображения, яркость и цвет которых можно считать постоянными в пределах границ элементов. Размеры элементов изображения выбираются из следующих соображений. Чем меньше размеры элементов (а значит больше этих элементов в изображении), тем точнее соответствует дис­кретное изображение объекту наблюдения. Однако увеличение числа элементов разложения не должно превышать некоторого значения N_max. Это обусловлено тем, что за пределами этой величины улучшения качества воспринимаемого чело­веком изображения не происходит, в связи с ограниченностью разрешающей способности зрительной системы, а сложность ТВ системы существенно воз­растает.

Оценка величины N_max может быть сделана из следующих рассуждений. Полагая, что ТВ экран должен соответствовать углу ясного зрения, количество элементов разложения по вертикали N_В составит (рис. 1.3)

Элементы изображения

по горизонтали

Элементы

изображения

по вертикали

2-а элемента

изображения

Рис.1.3. К определению элементов разложения

N_В = _я/ = (11⁰  60)/1 = 660, (1.1)

где _я - угол ясного зрения в вертикальной плоскости,  - разрешающая способность зрительной системы.

Аналогично, количество элементов разложения по горизонтали N_Г

N_Г = _я / = (15⁰  60 ) /1 = 900, (1.2)

где _я – угол ясного зрения в горизонтальной плоскости.

Общее количество элементов изображения

N = N_ГN_В = 59410³. (1.3)

Развертка изображения. Разверткой изображения называется процесс поочередной передачи во времени информации о яркости и цвете элементов разложения изображения [3]. Развертка осуществляется с помощью развертывающего элемента (РЭ). РЭ может быть электронный луч, лазерный луч, отверстие в диафрагме и т.п. При перемещении РЭ относительно элементов разложения изображения на выходе преобразователя свет-сигнал формируется электрический сигнал. Мгновенное значение сигнала пропорционально яркости элемента изображения, на который в данный момент времени направлен развертывающий элемент.

В приемнике ТВ системы осуществляется поочередное воспроизведение информации о яркости и цвете элементов передаваемого изображения на экране преобразователя сигнал-свет. На вход преобразователя подается электрический сигнал, а на экране преобразователя этот сигнал с помощью развертывающего элемента преобразуется в световое изображение.

Тип разверток на приемной и передающей сторонах ТВ системы должен быть одинаков, развертки должны быть синхронными и синфазными (т.е. необ­ходимо выполнить равенство частот разверток и времени их начала на прием­ной и передающей сторонах).

Развертка может осуществляться по различным законам. В технике ис­пользуют: спиральную развертку, радиальную, линейно-строчную и другие типы разверток (рис. 1.4).

а б в

Рис.1.4. Траектории движения развертывающего элемента при различных типах развертки: а - спиральная; б - радиальная; в - линейно-строчная

При спиральной развертке траектория движения РЭ представляет собой спираль (рис.1.4, а). Как только РЭ достигает края экрана, он быстро возвращается в его центр и процесс повторяется вновь. При радиальной развертке РЭ передвигается от центра экрана по радиусу, который вращается с малой угловой скоростью (рис.1.4, б), По достижению края экрана РЭ быстро сдвигается в центр.

При линейно-строчной развертке развертывающий элемент перемещается от одного края экрана (например, левого) к другому с постоянной горизонтальной скоростью и одновременно с этим смещается сверху вниз с гораздо меньшей вертикальной постоянной скоростью. Такое перемещение называется прямым ходом строчной развертки. Достигнув правого края экрана, развертывающий элемент быстро возвращается к левому краю (обратный ход строчной развертки). С нижнего края экрана РЭ возвращается на верхний край (обратный ход кадровой развертки) (рис. 1.4, в).

В телевидении наибольшее распространение получила линейно-строчная развертка. При такой развертке след, образуемый на поверхности экрана электронно-оптического преобразователя при перемещении РЭ от левого края экрана к правому, называется строкой [3].

Совокупность видимых строк на экране называется растром.

Полный цикл обхода всего экрана РЭ называется кадром.

Время, за которое РЭ совершает обход всего экрана и возвращается в исходное положение, называется периодом кадровой развертки.

Время, за которое РЭ проходит строку и возвращается к левому краю эк- рана, называется периодом строчной развертки.

Время, затрачиваемое на прямой ход развертки по строке, называется

длительностью активной части строки.