3274

Сигнал сетчатого поля образован пересечением светлых горизонтальных и вертикальных линий и предназначен для оценки растровых искажений, регулировки линейности и геометрии растра, а также - сведения лучей.

Универсальная электронная испытательная таблица УЭИТ (рис.5) предназначен на для проверки и регулировки цветных телевизоров. Она имеет прямоугольную форму с соотношением сторон 4:3. Обрамление таблицы образуется из чередующихся черных и белых прямоугольников реперных отметок, предназначенных для установки формата изображения. В центральной части находится большая окружность (диаметром в 16 клеток), а в углах малые окружности. Прямоугольная форма УЭИТ позволяет контролировать геометрические искажения растра. Контроль линейности растра может производиться по центральным вертикальной и горизонтальной осям, а также - по изменению формы окружностей, находящихся в таблице.

Рис. 5. Универсальная электрическая испытательная таблица (УЭИТ)

2.3 ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТВ РАСТРА

Важное место в ТВ измерениях занимает методика субъективных оценок параметров растра, базирующаяся на методах субъективностатистических экспертиз. Субъективные экспертизы проводят в соответствии с определенном методикой, которая регламентирует испытательные изображения (в том числе и тест - сигналы), выбор наблюдателей, шкалы оценок, условия наблюдения, порядок проведения измерений, обработку результатов измерения.

12

Для каждого эксперимента из числа типичных испытательных изображений отбирают те, при воспроизведении которых наиболее заметен исследуемый вид искажений. Можно ограничиться пятью испытательными изображениями, однако лучше, если их будет десять. Это необходимо для того, чтобы встречались хотя бы по два изображения одного характера. Это позволяет проверить, последовательные ли наблюдатели в своих оценках.

Для установления зависимости качества изображения от величины искажения рекомендуется применять пятибалльную шкалу качества и пятибалльную шкалу ухудшений:

Если при проведении экспериментов удобно использовать шкалу сравнения, то рекомендуется следующая шкала:

Шкала сравнения +3 - намного лучше

+2 - лучше

+1 - немного лучше

0-одинаково -1 - немного хуже -2 - хуже

-3 - намного хуже Порядок проведения экспертиз предусматривает случайную последовательность

предъявления различных изображений с определенной величиной искажений. При этом величина искажений также изменяется по случайному закону. Перед началом экспериментов

Каждый наблюдатель самостоятельно оценивает предъявляемое изображение, не оглашая своей оценки, либо заносит результат в специальную карточку, либо в свою рабочую тетрадь.

При обработке экспериментальных результатов требуется установить зависимость оценки качества изображения от величины искажений или помехи. С этой целью часто используют следующую методику. Сначала производят серию оценок испытательного изображения по одной из приведенных выше шкал при определенном значении искажения. В Приложении 1 приведен пример таблицы оценок.

Затем рассчитывают относительную частоту оценок по формуле:

р=ni /N ,

где - ni число оценок в данной серии, относящих изображение к j-ой категории из М возможных категорий, N - общее число оценок. После этого вычисляют среднюю экспериментальную оценку

M

Q = i pi

i 1

Пример. При использовании 5-балльной шкалы качества (М=5) при некоторой величине искажения из общего количества оценок N = 50 оценку 1 наблюдатели не дали не разу, оценку 2 дали два раза, оценку 3-16 раз, оценку 4-23 раза, оценку 5 -девять раз. Тогда в соответствии с расчетными формулами р1 = 0, р2 = 0,04, рз = 0,32, р4 = 0,46, р5 = 0,18 и, следовательно, Q = 1 р1 + 2р2 + 3рз + 4р4 + 5р5 = 3,78. На рис. отложены значения рi (i = 1,5).

13

Результаты, полученные для разных значений искажений, могут быть представлены в виде искомой зависимости средней оценки качества изображения от величины искажения (или уровня помехи).

С целью определения закона распределения оценок, определяющего их разброс относительно средней оценки по рассчитанным значениям величин рi (i= 1, М) строится график. На рис.6 построены значения рi для соответствующих значений i (сплошные вертикальные линии), показывающие распределение относительной частоты оценок изображения для рассмотренного выше примера.

Рис. 6 Распределение относительной частоты оценок

Затем на основании принятой модели закона распределения оценок вычисляется теоретическая частота каждой оценки. Принимая, что закон распределения имеет характер биноминального закона, подсчитывается количество оценок, превышающих значение Q , и вычисляется их относительное число:

qi =пi/N

Тогда теоретическая частота каждой оценки для случая пяти бальной шкалы определяется по формулам:

P5=q9+9q8·(1-q). P4=36q7·7(1-q)2+84q6·(1-q)3. P3=126q5·(1-q)4+126q4·(1-q)5. P2=84q3·(1-q)6+36q2·(1-q)7. P1=9q·(1-q)8+(1-q)9.

На основании полученных результатов откладываются значения частот рi и строится кривая (пунктир на рис.5), которую сравнивают с экспериментальной (вертикальные отсчеты на рис. 5).

14

2.4 ИЗМЕРЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ИСКАЖЕНИЙ ТВ РАСТРА

Телевизионный растр (совокупность горизонтальных параллельных друг другу строк разложения) в передающем или приѐмном устройстве характеризуется размерами, числом строк, соотношением сторон (форматом). Искажения, приводящие к нарушению формы принятого изображения, его геометрического подобия оригиналу называют растровыми. По характеру визуального восприятия эти искажения можно подразделить на нелинейные и геометрические.

Нелинейные (масштабные) искажения растра вызываются в основном непостоянством скорости развѐртки. Они проявляются в виде сужения или расширения отдельных участков растра, т. е. масштаб изображения одного и того же объекта передачи не сохраняется постоянным по полю растра.

Геометрические искажения вызываются, главным образом, несовершенством, отклоняющих систем, неправильным их положением и проявляются в виде нарушения прямоугольности растра, искривлений его краѐв и прямых линий на воспроизводимом изображении. Геометрические искажения в соответствии с формой искажѐнного растра называют «бочкообразными», «подушкообразными», «трапециевидными» и т. п.

Совместное воздействие нелинейных и геометрических искажений растров передающего и приѐмного устройств приводит к смещению точек принятого изображения относительно его оригинала, т. е. координат этих точек на экране. Такие искажения называют координатными.

В телевизионных измерениях нелинейные искажения растра характеризуют коэффициентом нелинейности. При этом следует исходить из того, что нелинейные искажения особенно заметны, если в одной части кадра масштаб изображения меняется в сторону увеличения линейных размеров, а в другой части кадра размеры того же изображения уменьшаются. Наиболее объективная оценка получается при исключении измерения сторон «идеального квадрата» (когда тест-сигналом является «сетчатое поле» или «шахматное поле»). В этом случае формулы вычисления коэффициентов нелинейных искажений по горизонтали и вертикали имеют вид

Здесь xmax и xmin - максимальный и минимальный горизонтальные размеры клеток, мм;

ymax и ymin - максимальный и минимальный вертикальные размеры клеток, мм.

Приведенные формулы дают хорошие результаты для тест-сигнала «сетчатое поле с крупными клетками». Для тест-сигнала «сетчатое поле с мелкими клетками» используют другие формулы, позволяющие уменьшить погрешность отсчета, вызываемую эффектом световой иррадиации:

15

X, У- полный горизонтальный (вертикальный) размер изображения, включающий в себя полные квадраты, n - число полных квадратов.

Методы оценки геометрических (масштабных) искажений растра зависят от визуального проявления этих искажений. Так, бочкообразные и подушкообразные искажения удобно характеризовать относительным отклонением сторон растра от прямых линий.

Трапециевидные искажения характеризуются относительной разностью сторон. Искажения, придающие растру форму параллелограмма, оценивают по относительной разности диагоналей. Универсальной является формула, содержащая значения размеров горизонтальной Х вертикальной Y сторон квадратов сетчатого поля:

Г= Y X 100%

X

2.5 СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЦТС, ЧЕРЕССТРОЧНАЯ РАЗВЕРТКА

Рассмотрим характеристики спектра ПЦТС Спектр ПЦТС на промежуточной частоте в системе СЕКАМ представлен на рис.7

Рис. 7 Спектр ПЦТС

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилительного тракта телевизора имеет характер двугорбой кривой шириной 6 МГц. Сигнал звуковой частоты 31,5 МГц подавляется на 20дб вследствии того, что избыточный уровень его приводит к появлению на экране телевизора полос в такт со звуком, а также к рокоту на звуковом сопровождении. Неравномерность АЧХ в полосе частот 33 ... 37 МГц приводит к искажению информации и соответствующему снижению чѐткости изображения. Например, завал АЧХ вблизи еѐ левого склона приводит к уменьшению уровня ВЧ составляющих ПЦТС, т. е. к ухудшению изображения мелких деталей, снижению разрешающей способности по горизонтали. Завал АЧХ вблизи еѐ правого склона приводит к уменьшению контрастности крупных деталей, срыву синхронизации, нарушению работы устройства АПЧГ. Провал в области 33 ... 34 МГц может привести к пропаданию цвета.

16

развертывающий элемент займет положение, соответствующее началу второй строки, и т. д.

Если в качестве исходного принять растр с нечетным числом строк (рис.8а) и уменьшить вдвое скорость развертки по горизонтали, то в каждом поле получится нецелое, вдвое меньшее число строк (рис.8,6), но из-за разности в полстроки растры первого и второго полей окажутся взаимно сдвинутыми по вертикали на ширину одной строки полного растра, т. е. строки второго поля будут ложиться между строками первого. За два периода вертикальной развертки образуется полный растр, аналогичный по числу строк исходному.

Таким образом с помощью чересстрочной развертки удается при неизменных числе строк и числе мельканий в 2 раза снизить скорость строчной развертки, т. е. скорость передачи ТВ информации, и тем самым уменьшить вдвое верхнюю граничную частоту спектра сигнала изображения; в результате спектр сигнала для советского стандарта занимает полосу частот от fH=50 Гц до fB = 6 МГц.

Для формирования чересстрочной развертки должны быть обеспечены следующие условия:

а) нечетность числа строк в кадре, т. е. z = 2m + l, где т — целое число; б) жесткая связь частот развертки по строке и по кадру,

т. е. 2fстр=ZfПОЛЕЙ = (2m + 1)fПОЛЕЙ обеспечивающая наличие половины строки в каждом поле.

Обычно оба эти условия выполняются при формировании частот горизонтальной и вертикальной разверток от общего задающего генератора с частотой 2fстр путем деления ее на 2 и на z соответственно.

Рис. 8 Образование чересстрочного растра:

а — построчная развертка при z= 7, fКАДР =n=50 Гц, fСТР=350 Гц; б— чересстрочная развертка при z=7,

fКАДР=25 Гц, fПОЛЕЙ=50Гц, fСТР=175 Гц

3. СИСТЕМЫ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

3.1 СИГНАЛЫ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Колориметрическое кодирование (для одновременной системы ЦТ).

Сущность колориметрического кодирования заключается в формировании раздельных сигналов, несущих информацию о яркости деталей изображения и о их цветности. Этот метод допускает следующие предположения:

18

1)основные цвета передающей камеры тождественны основным цветам свечения люминофоров кинескопа ТV приемников;

2)преобразование, свет - сигнал и преобразование сигнал - свет и канал связи

линейны;

3)уровни сигналов ЕR, ЕG, Ев на выходе первичных каналов при передаче белого

поля, удовлетворяют условию ЕR = ЕG= Ев, то есть в качестве опорного выбран равноэнергетический белый цвет.

Из этих сигналов может быть сформирован яркостный сигнал:

EY=rER+gEG+bEB , несущий полную информацию о яркости изображения.

Вместо передачи трех сигналов основных цветов можно передать лишь два из них и сигнал яркости. Последний (Еу) аналогичен сигналу черно-белого изображения, что обеспечивает совместимость систем черно-белого и цветного ТВ.

Для устранения избыточности (при передаче ЕY, ЕR, ЕB, ЕG) формируют ЕY и цветоразностные сигналы ЕR-Y=ЕR- ЕY и ЕB-Y= ЕB- ЕY (ЕG-Y > получается из этих трех сигналов в ТВ приемнике).

Это повышает помехозащищенность системы, так как помехи будут искажать только цвет детали, не искажая их яркость (для черно-белых участков изображения ЕR-Y=ЕB-Y=0.

Выбрав в качестве цветоразностных сигналов красный и синий, спектр каждого можно сократить до 1,5 МГц (стандарт ЦТ).

За счет не передачи цветной информации о мелких деталях сокращают полосу частот каналов передачи цветоразностных сигналов.

Восстановление в цветном телевизоре ЕB ,ЕG и ЕR называется колориметрическим декодированием. Кодирование и декодирование реализуется с помощью электрических матриц.

Упрощенная структурная схема формирования сигналов цветного телевидения приведена на рис. Рассмотрим коротко еѐ работу. Три первичных видеосигнала ЕR ЕB ,ЕG соответствуют трем основным цветам: красному, зеленому и синему. В результате гамма-

коррекций (с целью) получаются преобразованные первичные сигналы:

Е'R=kE1/γR; Е'G=kE1/γG; Е'B=kE1/γB ,

где γ≈2,8; k – коэффициент пропорциональности.

В матричном устройстве М формируются сигнал яркости

Е'Y= 0,299E'R+0,587 Е'G+0,144 Е'B

и цветоразностные сигналы

Е'R-Y=Е'R- Е'Y и Е'B-Y= Е'B- Е'Y

Цветоразностные сигналы удобны для использования в телевизоре, так как цветовые опорные сигналы, поступающие на кинескоп образуются путем суммирования их с яркостным сигналом

Е'R=E'R-Y+E'Y, Е'G=E'G-Y+E'Y, Е'B=E'B-Y+E'Y

Далее сигналы E'Y и E'R-Y, E'B-Y (после фильтра нижних частот ФНЧ) поступают на кодирующее устройство, где осуществляется Н.Ч. и в в.ч. кодирования (с целью повышения помехозащищенности сигналов) и суммирование с сигналами синхронизации строк и кадров. С выхода кодирующего устройства сигнал поступает в модулятор ТВ передатчика.

Для проверки качества сформированного полного цветового ТВ сигнала (ПЦТС) выходной сигнал одновременно подают на контрольный декодер и далее на видеоконтрольное устройство (ВКУ). Генератор цветовых полос (или других тестовых сигналов) служит для проверки и настройки цепей ТВ передатчика и ТВ приемника.

19

3.2 СИСТЕМА СЕКАМ (ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ЦВЕТНАЯ С ПАМЯТЬЮ).

Совместима с черно-белой системой.

Отличительный признак - поочередная передача двух цветоразностных сигналов через строку на ЧМ поднесущей при непрерывной передаче сигналов яркости.

Цветоразностный сигнал модулирует по частоте свою поднесущую fOR= 281fстр= 4,40625

МГц±2 кГц, fOB= 272fстр= 4,25 МГц±2 кГц (отличатся на 10 строчных периодов). Яркостный сигнал:

E’у = 0,30E’R+0,59E'G + 0,11E'B

и цветоразностные сигналы:

D'R=-1,9(E'R-E'Y), D'В=1,5(E'B-E'Y). f=1,5 МГц

Кроме того, для повышения помехоустойчивости в передающую часть системы введены блоки предыскажения до модуляции и после модуляции по частоте.

Вприемном устройстве имеются соответствующие блоки коррекции:

1.Н ч. предыскажение осуществляется цепью, коэффициент которой К1 зависит от

частоты

Здесь f - частота модуляции; f1 - 85 кГц > постоянная частота, для которой К1 = 0 дб.

Этим предыскажением сигнала достигается повышение с/ш (с/п) за счет увеличения глубины модуляции на верхних частотах.

2. В. ч. предыскажения частотно-модулированного сигнала осуществляется цепью, коэффициент передачи К2 которой зависит от частоты:

K2(f)=10lg[ (f)]2, где [ (f)]2=(1+256x2)/(1+1,6x2),

а x=f/f0-f0/f; f0 =4,286 МГц.

Это предыскажение, во-первых, обеспечивает ослабление видимости поднесующей на ч/б изображении при передаче малонасыщенных 1 цветов, во-вторых, повышается помехоустойчивость сигнала цветности.

КОДЕР СЕКАМ

Рассмотрим кратко работу кодирующего устройства СЕКАМ (рис.8).

Сигналы E'R =kEγ/yR , E'G=k Eγ/yG , E'B=k Eγ/y B, подвергнутые (с целью устранения полутоновых искажений и искажений яркости) γ - коррекции с выхода камерного канала поступают на матрицу М (электрическая матрица) формирующую Е'у и D'R ,D'B сигналы. Цветоразностные сигналы D'R и D'B подвергаются н/ч предыскажениям в блоках НПИ. После этого они поступают на электронный коммутатор ЭК, обеспечивающий поочередную передачу сигналов D'R и D'B от строки к строке.

Перед их подачей на вход ЧМ генератора последовательности сигналов D'R и D'B подвергаются ограничению по амплитуде в блоке АО с целью подавления выбросов на цветовых переходах из-за НЧ предыскажений. В ЧМГ осуществляется генерирование и модуляция поднесуших. Сигналы D'R и D'B должны модулировать разные поднесущие fOR= 4,406 МГц и fов = 4,25 МГц соответственно.

Поэтому на ЧМГ подают напряжение U1 в виде симметричных импульсов (меандров)

полустрочной частоты, которая изменяет частоту покоя ЧМ от строки к строке.

После ЧМ генератора сигнал поступает на блок коммутации фазы БКФ. Этот блок меняет фазу поднесущих частот, в начале (для улучшения совмещенности с ч/б) третьей строки каждого поля на 180 градусов.

20