1.2. Телевизионный сигнал и его характеристики
В процессе развёртки яркость каждого передаваемого в данный момент элемента с помощью фотоэлектрического преобразователя преобразуется в импульс напряжения или тока. Огибающая электрических импульсов, пропорциональных яркости передаваемых элементов изображения, образует ТВ-сигнал. Сигнал всегда имеет импульсный характер, и чем резче границы перепада яркостей передаваемых предметов, тем круче фронты составляющих его импульсов.
Уровень сигнала, соответствующий минимальному значению яркости передаваемого изображения, называется уровнем чёрного,а уровень, соответствующий максимальному значению яркости, –уровнем белого.Между этими уровнями располагаются все остальные значения сигнала.
Свет по своей природе униполярен, т.к. яркость не может быть отрицательной величиной. ТВ-сигнал, являясь величиной, пропорциональной яркости изображения, также униполярен, т.е. изменяется в одну сторону от нуля и, следовательно, имеет среднюю составляющую, пропорциональную средней яркости передаваемого изображения. Если уровню белого соответствует максимальное значение сигнала, а уровню чёрного – минимальное, то полярность такого сигнала называется положительной, а сигнал – позитивным.В обратном случае имеем сигнал отрицательной полярности, илинегативный.ТВ - сигнал определяется его полным размахом, т.е. разностью между максимальным и минимальным значениями напряжения, и выражается в вольтах.
Форма одной строки ТВ- сигнала чёрно-белого изображения представлена на рис.1.4,б.
Рис.1.4. Форма одной строки ТВ - сигнала чёрно-белого изображения:
а) – график развёртки одной строки; б) – форма и состав строки ТВ - сигнала.
Сигнал (1) передаётся только во время прямого хода развёртки (рис.1.4,а). Чтобы обратные ходы развёрток не были заметны на изображении, необходимо яркость в это время сделать минимальной. Для этого в сигнал во время обратного хода строчной и кадровой развёрток вводятся специальные гасящие импульсы (2), длительность которых соответствует длительности обратных ходов. Форма кадровых и строчных гасящих импульсов – прямоугольная. Различие между ними состоит в частоте повторения и длительности: строчные гасящие импульсы составляют часть строки, тогда как гасящие импульсы полей составляют часть кадра и имеют длительность нескольких периодов строк.
Чтобы обеспечить синхронность и синфазность приёмной и передающей развёрток изображения, в канал связи одновременно с сигналом подаются специальные синхронизирующие импульсы(3). Эти импульсы не должны мешать передаче изображения, поэтому они располагаются на вершинах гасящих импульсов в областичернее чёрного.
Телевизионный сигнал с гасящими и синхронизирующими импульсами называется полным телевизионным сигналом. В полном ТВ-сигнале за опорный принимается уровень гасящих импульсов. Он создаёт границу между областью передачи сигнала изображения и областью синхронизации. Уровень белого отстоит от максимального уровня полного ТВ-сигнала (контрольного уровня белого) на 10….15 %, а между уровнями чёрного и гасящих импульсов располагается защитный интервал, составляющий 3…5 % и необходимый для защиты области синхронизации от попадания импульсов помех из области сигнала.
Форма строки ТВ-сигнала цветного изображения отличается от приведенной на рис.1.4 тем, что в составе «цветной» строки имеется сигнал «вспышки». Кроме того, сигнал изображения «цветной» строки имеет частотную модуляцию, характеризующую цвет сюжета, и изменяющуюся амплитуду, характеризующую насыщенность этого цвета.
Подробное описание полного цветового телевизионного сигнала будет дано в Главе 8.
Спектр частот полного ТВ-сигнала необходимо знать для определения требуемой полосы пропускания канала связи. Он определяется разностью между верхней fВ и нижней fН граничными частотами сигнала
∆F = fВ – fН ……………….. (1.2).
Можно показать, что нижняя граничная частота сигнала будет равна
fН = fП …………………...... (1.3),
а верхняя граничная частота будет определяться выражением (1.1).
Поскольку fВ >> fН, то спектр частот ТВ-сигнала определяется верхней граничной частотой
∆F ≈ fВ …………………….. (1.4).