книги из ГПНТБ / Черкасов А.Л. Радиотовары учебник

Глава 6

ТЕЛЕВИЗОРЫ

Телевидением называется передача на расстояние движущихся или неподвижных изображений с по­ мощью радиотехнических устройств.

В основе телевизионной передачи изображений ле­ жат три физических процесса:

преобразование световой энергии в электрические сигналы;

радиопередача и прием электрических сигналов; преобразование электрических сигналов в свето­

вые импульсы.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЧЕРНО-БЕЛОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Основные принципы телевидения связаны с осо­ бенностями восприятия человеческим глазом лучистой (световой) энергии, приемником которой он является. Приемниками лучистой энергии называют устройства, преобразующие световые импульсы в другие формы энергии.

В телевизионной системе лучистая энергия дейст­ вует на фотокатоды или фотосопротивления, которые преобразуют световую энергию в электрическую. В конце телевизионной системы световая энергия, со­ ответствующая телевизионному изображению, вос­ принимается глазом. Человеческий глаз не дает коли­ чественного выражения яркости, а лишь воспроизво­ дит относительные разницы между яркостями разных точек объекта. Черно-белое телевидение основано на том, что человек в состоянии воспринимать изображе­ ния предметов, состоящих из точек различной степени яркости.

Опыты показывают, что зрительное ощущение не возникает сразу в том виде, в котором мы его испы­ тываем, после некоторого момента оно доходит до

150

максимума, а потом убывает до какого-то устойчивого уровня.

Поскольку зрительное ощущение не возникает мгновенно, то оно также и не исчезает сразу. После прекращения действия раздражителя зрительное ощу­ щение' постепенно убывает, стремясь к нулю. Из ска­ занного следует: зрительная система всегда имеет тенденцию сохранять состояние, в котором она нахо­

в первую очередь эта особенность зрения. Итак, те­ левидение основано на способности глаза не заме­ чать быструю смену яркостных изображений благо­ даря инерции зрительного ощущения и ограниченной контрастной чувствительности. Однако восприятие ин­ формации глазом и телевизионной системой сущест­ венно отличается. Основное отличие заключается в том, что в зрительной системе для передачи инфор­ мации, содержащейся в изображении, используется одновременно большое число каналов связи (нервный шнур), в то время как в телевидении для этой же цели используется один канал.

Использование в телевидении только одного ка-- нала основано на возможности разделения переда­ ваемого оптического изображения на множество эле­ ментарных площадок, каждая из которых имеет опре­ деленную яркость. Причем качество изображения по­ вышается с уменьшением величины элементарной площадки. На рис. 52 (а и б) показаны два изобра­ жения, имеющие соответственно 750 и 500 000 эле­ ментов разложения.

Возможность разложения упрощает процесс пе­ редачи изображения. Для этого необходимо найти метод преобразования величин яркости каждого эле­ ментарного участка оптического изображения в величйны электрического тока. Это преобразование произ­ водят с помощью р а з в е р т к и .

Развертку изображения в телевидении осуществ­ ляет электронный луч. Различают прогрессивную и чересстрочную развертку. При прогрессивной разверт­ ке электронный луч последовательно, строчка за строчкой прочеркивает все изображение подобно тому, как при чтении книги взгляд последовательно

151

пробегает одну строку за другой. После того как луч. прочертил последнюю строку, он вновь возвращается на первую строку, и процесс повторяется. При черес­ строчной развертке вначале передаются все нечетные

ность строк разложения, образующих кадр, назы­ вается р а с т р о м .

а

Рис. 52. Телевизионное изображение:

а — о числом элементов разложения 750; б — с числом элементов разложения 500 000

Отклонение электронного луча вдоль строк и по кадру осуществляется с помощью магнитных или электростатических полей. Для этого используют на­ пряжения или токи специальной формы, называемые «пилообразными».

Для соблюдения условий правильного воспроиз­ ведения изображения на экране кинескопа необхо­

хронизация— приведение каких-либо процессов к сов­ падению периодов с точным совмещением во времени начала и конца этих периодов).

Принцип синхронизации состоит в том, что работа генераторов строчной и кадровой развертки при пере­ даче и приеме управляется специальными электри­ ческими импульсами, называемыми/ синхронизирую­ щими. Эти импульсы необходимы для управления

152

процессами разложения и восстановления изображе­ ния, для перемещения электронного луча строго по определенному закону. Необходимо, чтобы «пилооб­ разные» напряжения, которые управляют движением лучей разложения по строкам и кадрам, имели оди­ наковые частоты повторения и одинаковые фазы при передаче и приеме изображения.

/

Рис. 53. Блок-схема телевизионной системы:

/ — объектив; 2 — электрод преобразователя световой энергии в электрическую; 3 — кадровая развертка; 4 — строчная развертка; 5 — синхрогенератор; б — блок видоусилнтеля; 7 — радиопередат- '

принципиальную основу телевидения составляют сле­ дующие процессы:

преобразование лучистой энергии оптического изо­ бражения передаваемого объекта в последователь­ ные электрические импульсы;

преобразование электрических импульсов в элект­ ромагнитные волны;

преобразование электромагнитных' волн в элект­ рические сигналы в месте приема;

преобразование электрических сигналов в свето­ вые;

синхронизация процессов разложения изображе­ ния при его передаче и приеме.

Простейшая блок-схема телевизионной передачи показана на рис. 53, принцип работы которой

153

сводится к следующему. С помощью объектива 1 пере­ даваемый объект проецируется на светочувствитель­ ный электрод преобразователя световой энергии в электрическую 2. Этот преобразователь является важнейшим элементом телевизионной системы и назы­ вается п е р е д а ю щ е й т р у б к о й . С ее помощью осуществляются две основные операции процесса те­ лепередачи: развертка оптического изображения и преобразование светового потока каждого элемента разложения в электрический сигнал.

Развертка оптического изображения производит­ ся с помощью цепей разверток, состоящих из кадро-

вой развертки 3 и строчной развертки 4. Практически передающая трубка и блоки разверток объединены в одном блоке, который называется п е р е д а ю щ е й к а м е р о й . Работа цепей разверток управляется син­ хроимпульсами, вырабатываемыми синхрогенерато­ ром 5. Он же вырабатывает гасящие строчные и кад­ ровые импульсы для запирания передающей и прием­ ной трубок на время обратных ходов. Одновременно синхроимпульсы и гасящие импульсы поступают в ра­ диопередатчик сигналов изображения 7. К нему по­ ступает электрический сигнал изображения с видео­ усилителя (блок 6).

Радиопередатчик состоит из модулятора (смеси­ теля), генератора высокой частоты (несущей), усили­ теля мощности и передающей антенны. В радиопере­ датчике образуется полный (сложный) телевизион­ ный сигнал (рис. 54), который через канал связи 8 (см. рис. 53) передается к приемному устройству. В пункте приема находится усилитель высокой часто­

154

ты 9, с которого сигнал одновременно подается на преобразователь электрических импульсов в световое изображение 10 и в блок синхронизации 11. Роль пре­ образователя выполняет п р и е м н а я т е л е в и з и о н ­ на я т р у б к а (кинескоп). Приемная трубка осуще­ ствляет развертку принимаемого изображения и пре­ образование электрических импульсов в световую энергию.

Блок синхронизации 11 состоит из амплитудного селектора, с помощью которого отделяются сигналы синхронизации, а также интегрирующей и дифферен­ цирующей цепей, с помощью которых разделяются кадровые и строчные синхроимпульсы. Выделенные кадровые синхроимпульсы поступают в блок кадровой развертки 12, а строчные — в блок строчной разверт­ ки 13. В блоках кадровой и строчной разверток выра­ батываются «пилообразные» токи (напряжения), соответствующие кадровой и строчной частотам, и подаются на отклоняющую систему (ОС) преобразую­ щего устройства. Таким образом происходит управле­ ние развертками принимаемого изображения. Все элементы приемного пункта обычно объединяются в единое устройство, называемое телевизионным при­ емником или телевизором.

БЛОК-СХЕМА ТЕЛЕВИЗОРОВ

Современный телевизионный приемник представ­ ляет собой сложный прибор, который выполняет сле­ дующие основные функции:

принимает телевизионный сигнал, модулированный по амплитуде, и сигнал звукового сопровождения, мо­ дулированный по частоте;

усиливает видеосигнал до величины, достаточной для управления кинескопом, а сигнал звукового со­ провождения до величины, гарантирующей нормаль­ ную работу громкоговорителей;

обеспечивает детектирование и разделение видео­ сигнала и сигнала звукового сопровождения;

выделяет синхроимпульсы из полного телевизион­ ного сигнала и разделяет их на кадровые и строчные; обеспечивает синхронизацию развертки видимого изображения в соответствии с процессами разложения

на передающем центре.

155

В принципе телевизионные приемники могут быть построены как по схеме прямого усиления, так и по супергетеродинной. В настоящее время приемники прямого усиления не выпускают.

На рис. 55 изображена блок-схема унифицирован­ ного телевизионного приемника класса УНТ-47/59.

Рис. 55. Блок-схема унифицированного телевизора клас­ са УНТ-47/59 (назначение отдельных блоков схемы см. в табл. 7)

Назначение отдельных блоков схемы и типы исполь­ зованных радиоламп и полупроводниковых приборов приведены в табл. 7.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗОРОВ

Качество телевизионного изображения определяет­ ся следующими основными параметрами: размерами, числом строк разложения, яркостью, частотой кадров, контрастом, числом градаций яркости, четкостью, гео­ метрическими искажениями, стационарными поме­ хами— «тянучками» и «окантовками», флуктуационными помехами — «шумами».

Все параметры можно разделить на две принци­ пиально различные группы. Первая группа включает показатели, улучшение которых можно достичь со­ вершенствованием телевизионной аппаратуры. Пока­ затели эти нормируются требованиями ГОСТа и яв­ ляются' общими для всех телевизоров, они не

156

157

зависят от качества изготовления приемников.'К та­ ким показателям относятся:

полоса частот, занимаемая телевизионным сигна­ лом, — 65 МГц;

разность несущих частот передатчика изображения

ипередатчика звукового сопровождения — 6,5 МГц; полярность передачи — негативная; модуляция передатчика изображения — амплитуд­

ная; модуляция передатчика звукового сопровожде­ ния— частотная;

промежуточная частота изображения — 38 МГц; промежуточная частота звука — 31,5 МГц, вторая

промежуточная частота звука — 6,5 МГц.

Вторая группа включает показатели, которые взаимно обусловливают друг друга. Они зависят от конструктивных особенностей схемы, качества выпол­ нения отдельных узлов и всего телевизора в целом. К этой группе относятся: яркость, контраст, число градаций яркости, четкость, качество звукового со­ провождения, помехозащищенность, надежность, удобство управления и эксплуатации.

Для товароведной оценки качества телевизоров важно знать количественное выражение перечислен­ ных параметров, их взаимосвязь, а также методику их определения.

Я р к о с т ь характеризует степень свечения экрана кинескопа. Она зависит от плотности электронного потока (луча), бомбардирующего экран, а также от свойств люминофоров. Регулируется яркость с по­ мощью потенциометра изменением напряжения на управляющем электроде приемной трубки. От уме­ лого подбора величины яркости во многом зависит качество изображения, в частности четкость. Чрез­ мерная яркость приводит к расфокусировке электрон­ ного луча. Следовательно, чем меньше яркость, тем больше четкость и тем более равномерна она по всей

158

поверхности экрана. Однако при слишком малой яр­ кости падает разрешающая сила глаза и становится трудно смотреть телепередачу. Поэтому надо подо­ брать такую степень яркости, которая окажется, с одной стороны, приятной для глаза, с другой — обес­ печит хорошую четкость. Яркость измеряется фото­ метром и выражается в канделах на квадратный метр (кд/м2). Максимальная яркость современных ки­ нескопов колеблется в пределах 40— 100 кд/м2.

К о н т р а с т оказывает большое влияние на субъ­ ективное восприятие качества изображения. Хорошая контрастность делает изображение более естествен­ ным, увеличивает его разборчивость. Под контрастом понимают отношение яркости самого светлого уча­ стка изображения к яркости самого темного участка передаваемого изображения:

РВ шах

—Bmin ’

Таким образом, для оценки контраста данного изображения с помощью фотометра последовательно измеряют Вшах и Вrain на сравнительно крупных уча­ стках изображения. Изображение оценивается как хорошее при контрасте 30, и качество его значительно улучшается при увеличении контраста до 100. При дальнейшем увеличении коистраста качество изобра­ жения улучшается мало. Контраст падает при умень­ шении размеров отдельных элементов передаваемого изображения. Контраст мелких деталей достигает значений 8— 15. В целом снижение контрастности вы­ зывается несовершенством работы кинескопа и про­ исходит за счет внутренней подсветки люминофоров, образования ореолов и внешней подсветки.

К о л и ч е с т в о в о с п р о и з в о д и м ы х г р а д а ­ ц и й я р к о с т и характеризует в большей степени ка­ чество изображения, чем контраст. Говоря о кон­ трасте, мы сравниваем наиболее яркие участки'изоб­ ражения с наиболее темными. Однако большинство передаваемых объектов имеет большое количество промежуточных градаций яркости, так называемых полутеней. Наличие полутеней делает передаваемое изображение более объемным и художественным.

159