книги из ГПНТБ / Кривошеев М.И. Световые измерения в телевидении

теристики можно избежать, если синусоидальный сигнал перед по­ дачей на кинескоп подвергнуть гамма-коррекции. Однако выбор малой глубины модуляции необходим также для сохранения тре­ буемого диаметра развертывающего луча кинескопа, который за­ висит от величины тока луча.

Ниже рассматриваются различные способы измерения контра­ стно-частотной характеристики кинескопа. Их многообразие вы­ звано тем, что измерения этой характеристики могут проводиться как с помощью универсальной аппаратуры, предназначенной для измерения различных световых параметров телевизионных изо­ бражений, так и с помощью упрощенных устройств, рассчитанных на проверку только данной характеристики. Так, в первом случае измерения проводятся при стандартных параметрах растра в ча­ сти его линейных размеров, формата, качества чересстрочной раз­ вертки. Должна обеспечиваться жесткая синхронизация испыта­ тельных сигналов и разверток растра кинескопа и т. п. Во втором случае испытания могут проводиться при использовании прогрес­ сивной развертки с упрощенной формой испытательных сигналов и т. п. Поэтому выбор того или иного метода измерения этой ха­ рактеристики должен производиться в зависимости от предъяв­ ляемых требований, конкретных условий и возможностей проведе­ ния измерений.

4.3. ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАСТНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КИНЕСКОПА ПРИ РАСПОЛОЖЕНИИ АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ ЩЕЛИ ПОПЕРЕК СТРОК

При подаче на управляющий электрод кинескопа синусоидаль­ ного сигнала с частотой выше частоты строчной развертки вдоль строки образуется яркостная волна. Частоту этой яркостной вол­ ны можно характеризовать частотой модулирующего сигнала. Од­ нако для того, чтобы учесть связь этой волны с линейными раз­ мерами экрана кинескопа, используют понятие ее пространствен­ ной частоты. Пространственная частота яркостной волны

светлые, так и темные полосы яркостной волны. За период прост­ ранственной частоты /П р создаются две линии, т. е.

— 90 —

ФЭУ перпендикулярно строкам растра кинескопа, проектируется небольшой участок растра. Когда электронный луч при развертке пересекает участок, проектируемый на щель, на выходе ФЭУ по­ является электрический сигнал, пропорциональный мгновенной яр­ кости свечения данного участка экрана. Если наблюдать форму выходного напряжения ФЭУ на экране осциллографа, то при до­ статочно узкой щели и немодулированном электронном луче ки­ нескопа после однократного прохождения луча мимо щели осцил­ лограмма будет иметь форму единичного импульса. Если время

6)

и.

Рис. 4.2. Форма напряжения на выходе ФЭУ при анализе узкой щелью: при однократной развертке с малым (а) и большим (б) временем послесвечения люминофора и при многократной развертке с малым (в) и большим (г) вре­ менем послесвечения люминофора

метру светящегося пятна). При большом времени послесвечения воспроизводимая на экране осциллографа кривая (рис. 4.26); ха­ рактеризует скорость возгорания и затухания люминофора {53].

Если по высоте щели укладывается одна строка растра, то им­ пульсы вида рис. 4.2 а и б будут повторяться через время разверт­ ки одного кадра изображения, когда развертывающий луч снова будет проходить через анализируемый участок экрана. Вид наблю­ даемой на экране осциллографа кривой показан на рис. 4.2 в для короткого послесвечения люминофора и на рис. 4.2з для случая, когда время послесвечения превышает период кадра. В обоих слу­ чаях размах импульса пропорционален яркости свечения анализи­ руемого участка экрана.

— 91 —

искажений. При снятии контрастно-частотных характеристик ки­ нескопов для обеспечения необходимой разрешающей способности микрофотометра размеры щели в направлении строк (ширина ще­ ли) должны быть как можно меньшими. Однако уменьшение пло­ щади входного отверстия приводит к снижению чувствительно­ сти микрофотометра. Для повышения разрешающей способности микрофотометра можно оптическим путем увеличить изображе­ ние, проектируемое с экрана кинескопа на щель перед ФЭУ. Но при увеличении падает освещенность площади щели, т. е. опять-та­ ки уменьшается чувствительность микрофотометра. В связи с этим используют объективы с увеличением, не большим, чем 2—3.

Для обеспечения высокой разрешающей способности микрофо­ тометра ширина щели должна быть, по крайней мере, на порядок меньше периода самой высокой из измеряемых пространственных частот. Однако для повышения чувствительности прибора в ряде случаев приходится увеличивать ширину щели. Максимально до­ пустимой ее шириной можно считать четверть периода наивысшей пространственной частоты, т. е. половину элемента изображения (с учетом увеличения объектива) [54]. При такой ширине щели измеренная величина будет составлять не менее 0,89 от истинной. При более широкой щели необходимо вводить поправочные коэф­ фициенты. Кривая поправочных коэффициентов представляет со­ бой апертурную характеристику прямоугольной щели, проходя­ щей мимо изображения в виде вертикальных полос с синусоидаль­ ным распределением яркости [51].

соте щели укладывалось несколько строк изображения. Если эк­ вивалентная высота щели (приведенная к экрану с учетом увели­ чения объектива) не превышает ширины одной строки растра, то при малейшем сдвиге строки на экране кинескопа из-за различных нестабільностей щель может попасть между строк растра или только частично перекрывать светящуюся строку, что вызовет большие погрешности измерений. Увеличение высоты щели, поми­ мо устранения влияния нестабильности растра, повышает чувстви­ тельность микрофотометра, однако может привести к возникнове­ нию погрешностей из-за других факторов, например, из-за непараллельиости щели вертикальным полосам на экране. Приемлема эквивалентная высота щели, равная ширине 4-^6 строк.

При чересстрочной развертке в исследуемом кинескопе к вы­ соте щели предъявляется дополнительное требование [55]. Пусть по высоте щели укладывается п. строк растра, тогда при прогрес­ сивной развертке за время кадра изображение светящегося пят- «а кинескопа пересечет щель п раз, как показано на рис. 4.3а. За время первого пересечения сигнал на выходе ФЭУ нарастает до

— 92 —

л)

z

%

1 \

иР

У

Рис. 4.3. Расположение анализирующей щели относительно строи растра при прогрессивной развертке (а) и при чересстрочной раз­ вертке и нечетном числе строк, приходящихся на высоту щели

(в) и соответствующие формы напряжений на выходе ФЭУ

•(б и г)

значения t/j (рис. 4.36), а затем спадает до значения U' в соот­ ветствии с кривой затухания яркости люминофора (рис. 4.26). Че­ рез время tc передачи одной строки пятно снова пересекает щель, повышая сигнал с V до \U:i и т. д. За п таких пересечений сигнал нарастает до значения Un, пропорционального яркости выделяе­ мой части экрана.

При чересстрочной развертке число строк, укладывающихся по высоте щели в одном поле изображения, может отличаться от числа строк, укладывающихся по высоте щели в следующем поле, как показано на рис. 4.3 в. При этом сигналы с выхода ФЭУ, сня­ тые за два последующих поля, различаются между собой (рис. 4.3г). Чтобы избежать этого, эквивалентную высоту щели берут такой, чтобы 'по ней укладывалось четное число строк растра.

Погрешности измерений, возникающие из-за того, что верхний и нижний края вертикальной щели могут занимать различные по­ ложения относительно строк растра, полностью не перекрывая их, удается уменьшить при соответствующем выборе формы щели. Для уменьшения влияния на результаты измерения конечной вы­ соты вертикальной щели ее оптическая прозрачность должна убы­ вать от центра к верхнему >и нижнему краям. • Это достигается или с помощью специального светофильтра с переменной проз­ рачностью или изменением формы щели. Достаточно хорошие ре­ зультаты получаются при использовании ромбовидной щели, ко­ торая наиболее проста в реализации, вместо прямоугольной. Эк­ спериментальные данные показывают, что ошибка измерения яр-

— 93 —

кости, составляющая при прямоугольной щели 12%", уменьшается примерно до 5% при ромбовидной щели [56].

4.4.АНАЛИЗ НЕПОДВИЖНОЙ ЯРКОСТНОЙ ВОЛНЫ

СПОМОЩЬЮ ДВИЖУЩЕЙСЯ ЩЕЛИ

Ряд приборов основан на принципе перемещения щели относи­

л\\\

участок телевизионного изображения проектируется короткофокус­ ным объективом 2 на анализирующую щель 3. Проходящий через щель световой поток падает на ФЭУ 4. Сигнал с выхода ФЭУ, про­ порциональный яркости выделяемого участка изображения, по­

Для фокусировки прибора на пути света вводится зеркало 7. Глядя на это зеркало їв окулятор 6, наблюдатель перемещает ту­ бус вдоль его оптической оси до тех пор, пока не увидит кристал­ лическую структуру люминофора.

Ширина анализирующей щели равна 0,25 мм. Высота ее регу­ лируется ирисовой диафрагмой в пределах, позволяющих выде­ лять участки экрана высотой от 0,12 до 1,5 мм.

При помощи механизма ручного управления оптическая ось прибора может быть установлена против любого участка телевизи­ онного экрана в пределах 200 мм по горизонтали и 140 мм по вер­ тикали. Перемещение тубуса прибора вдоль строк для осущест­ вления сканирования неподвижной яркостной волны на экране ки­ нескопа выполняется при помощи реверсивного двигателя 8 с ре­ дуктором.

Осциллографическое представление распределения яркости вдоль строк на анализируемом участке растра осуществляется сле­ дующим образом. На ведущую ось двигателя 8 насажен мехами-

— 94 —

ческий коммутатор, вы­ рабатывающий сту­ пенчатое напряжение (рис. 4.5), которое по­ дается на пластины го­ ризонтального откло­ нения трубки осцилло­ графа, в результате че­ го электронный луч отклоняется по гори­ зонтали скачками. Это вызывает скоростную модуляцию луча и по­

явление на экране меток времени.

При перемещении тубуса прибора вдоль строк растра и гори­ зонтальной развертке луча в соответствии с этим перемещением на экране осциллографа возникает ряд импульсов, размахи кото­ рых пропорциональны яркостям соответствующих участков изобра­ жения, а огибающая импульсов передает характер изменения яр­ кости в изображении на участке, проходимом щелью.

При остановке луча осциллографа (одна метка времени на экране) на вертикальные пластины трубки поступает, по крайней мере, одна группа импульсов, получаемая в результате прохож­ дения световым пятном кинескопа мимо щели за время развертки одного поля изображения. Цена деления меток, соответствующая расстоянию Ах иа экране кинескопа, проходимому щелью между двумя отсчетами значений яркости, определяет разрешающую спо­ собность анализатора.

Выбор числа меток на единицу длины экрана позволяет опре­ делить параметры перемещения щели относительно экрана, а имен­ но число меток т, которое должно вырабатываться за один обо­ рот винта, ведущего тубус, и максимально допустимую скорость движения тубуса со щелью.

Если задаться числом меток р на горизонтальный размер эле­ мента изображения, т. е. па одну линию при наивысшей простран­ ственной частоте с числом линий на мм Л/г в , то

По выражению (4.3) нетрудно связать расстояние Ах с пара­ метрами телевизионного разложения. Если смещение тубуса за один оборот ведущего винта, равное А, известно, то

Подставив в (4.4) вместо А!Тв произвольную пространственную частоту ,Vr , можно найти параметры сканирования для анализа этой произвольной частоты; /? —представляет собой число ме­ ток на полупериод этой частоты.

— 95 —

Максимально допустимая скорость движения тубуса определит­ ся по найденному значению Ах (4.4) при условии, что за время смещения тубуса на расстояние Дл: к осциллографу должен под­ водиться, яго крайней «мере, один импульс с выхода ФЭУ. Так как импульсы на экране осциллографа следуют с частотой полей, то

В качестве регистрирующих устройств могут применяться так­ же самопишущие приборы. Использование самопишущих приборов, которые, как правило, обладают высокой чувствительностью, позво­ ляет при обеспечении документальности измерений обойтись без дополнительных переходных устройств между ФЭУ и индикато­ ром [51].

Скорость перемещения анализирующей щели микрофотометра должна быть такой, чтобы инерционность самописца не влияла на результаты измерений. Критерием для установки нужной ско­ рости является время, затрачиваемое регистрирующим приборо\ для перехода от максимального показания к минимальному. Так, например, при использовании самопишущего прибора, у которого

щели уменьшается и соответственно увеличивается время, затра­ чиваемое на измерение. Вопрос о количестве отсчетов яркости при использовании самопишущих приборов не возникает, так как при столь малой скорости перемещения щели перед одной линией на экране число отсчетов заведомо велико.

При измерении контрастно-частотных характеристик кинеско­ пов с неподвижной яркостной волной и перемещением щели мик­ рофотометра яркость кинескопа и фокусировка луча должны быть стабильными. Это особенно важно при применении самописцев изза большого времени, требуемого для измерений. Здесь может возникнуть необходимость в автоматической подстройке фокуси­ ровки и яркости. Кроме того, яркостная волна на экране должна быть практически неподвижной. Это требует жесткой синхрониза­ ции подаваемого на кинескоп синусоидального сигнала со строч­ ной разверткой [59].

При измерениях контрастно-частотных характеристик кинеско­ пов применяются испытательные сигналы, создаваемые специаль-

— 96 —

ными генераторами. Модулирующий сигнал содержит полный син­ хросигнал и серии синусоидальных колебаний различных частот, заполняющие активную часть строки. Фазы этих синусоидальных

ные искажения (60].

4.5.АНАЛИЗ ДВИЖУЩЕЙСЯ ЯРКОСТНОЙ ВОЛНЫ

СПОМОЩЬЮ НЕПОДВИЖНОЙ ЩЕЛИ

При измерениях контрастно-частотных характеристик кинеско­ пов .способами с движением анализирующей щели микрофотомет­ ра мимо неподвижной яркостнон волны на экране на результаты измерений влияет неравномерность свечения экрана из-за неоднородностен самого экрана, развертки и т. д. Влияние этих факто­ ров устраняется при измерениях с неподвижной щелью и движу­ щейся но экрану в направлении развертки строк яркостиой вол­ ной. Рассмотрим различные способы перемещения яркостной вол­ ны по экрану. Перемещение может осуществляться путем сдвига

.всего растра три жестко связанной с разверткой частоте модули­ рующего оігну'сридальіН'0'ГО сигнала. Блок-схема установки для из­ мерения 'контрастно-частотной характеристики три сдвиге растра приведена на ірис. 4.6а [61].

Для создания синусоидальных колебаний, начальные фазы ко­ торых жестко связаны со строчными синхроимпульсами, а частота может регулироваться, используется специальный генератор, по­ добный упомянутому в предыдущем разделе. Генератор запуска­ ется строчными синхроимпульсами, которые используются также для синхронизации строчной развертки испытуемого кинескопа. Ве­ личина усиленного и продетектированного сигнала с выхода ФЭУ измеряется при помощи стрелочного прибора.

Для медленного смещения растра в горизонтальном направле­ нии в отклоняющий ток строчной развертки замешивается допол­ нительная составляющая, частота которой должна быть значи­ тельно ниже частоты кадров, поскольку величина смещения раст­ ра для двух следующих кадров должна изменяться незначительно.

Перемещение яркостной волны мимо анализирующей щели мо­ жет выполняться и при неподвижном растре, например, путем из­ менения временной задержки синусоидального сигнала, модули­ рующего электронный луч кинескопа. Структурная схема установ­ ки, работающей по этому принципу, показана на рис. 4.66 [62].

Строчные синхроимпульсы используются для синхронизации строчной развертки исследуемого кинескопа непосредственно, а для синхронизации генератора синусоидальных колебаний •— после прохождения фазирующего устройства. Это устройство содержит

набор постоянных и переменных линий задержки, которые поз­ воляют сдвигать импульсы синхронизации генератора синусоидаль­ ных колебаний относительно синхроимпульсов, используемых для синхронизации строчной развертки кинескопа. Выходные сигналы ФЭУ наблюдаются на осциллографе, работающем в режиме вы­ деления осциллограммы сигнала одной строки.

В обоих рассмотренных способах для .перемещения простран­ ственной яркостной волны относительно анализирующей щели ми­ крофотометра используется синхронный с разверткой синусоидаль­ ный сигнал, в результате чего измерительная установка, если она предназначена только для такого рода измерений, получается до­ статочно сложной. Жесткая синхронизация синусоидального сиг­ нала с разверткой вызывает необходимость не только в специаль­ ном генераторе, но и обусловливает предъявление высоких требова­ ний к ,стабильности источников питания, к параметрам синхронизи­ рующих импульсов и т. д. Измерительные установки заметно упро­ щаются при использовании испытательного синусоидального сигна­ ла, несинхронного с разверткой луча кинескопа [59, 63].

В этом случае фаза пространственной яркостной волны в каж­ дой: точке экрана на каждой последующей строке будет отличать­ ся' от фазы этой волны на предыдущей строке. В результате этого яркость анализируемого участка будет хаотически меняться от

— 98 -

максимального до некоторого минимального значения. В соответ­ ствии с этим размахи импульсов на экране осциллографа также будут хаотически меняться от значения £УМакс до значения £/МИн,

\

\

а)

І Li

как показано на рис. 4.76. Для сравнения на рис. 4.7а показана форма напряжения на выходе ФЭУ-при модулирующем сигнале, синхронном со строчной разверткой.

Очевидно, что при несинхронном сигнале описанными способа­ ми зафиксировать распределение яркости на экране кинескопа нельзя, но для определения коэффициента передачи по (4.1) до­ статочно измерить с / м а к с и С/Мпн на экране осциллографа. В сигна­ ле, показанном на рис. 4.7 б, эти значения удобнее измерять в ре­ жиме ждущей развертки. Осциллограмма на рис. 4.7 в соответ­ ствует случаю, когда время послесвечения люминофора мень­ ше периода повторения кадров и значительно больше времени про­ хождения лучом интервала, равного его диаметру, что характер­ но для кинескопов.

Высота прямоугольной анализирующей щели микрофотометра выбирается такой, чтобы на выходе ФЭУ наблюдался импульс