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

пах цветных трубок при измерениях яркости, целесообразно ис­ пользовать цветность, стандартизованную как исходная для цве­ товой оистемы приемника. Установка выбранного 'белого цвета све­ чения экрана рассмотрена в разд. 2.6.

Особый случай представляет измерение яркости элементов рас­ тра и приемных трубок, работающих в установках с бегущим лу­ чом. Из-за малого времени послесвечения люминофоров, используе­ мых в таких трубках, на их экранах растр не наблюдается. Поэто­ му вместо намерения яркости растра, как в обычных кинескопах, здесь целесообразно измерять мгновенную яркость светящегося пятна на экране трубки. Для этого сравнивают яркость пятна с яр­ костью внешнего калиброванного источника. На выходе ФЭУ ус­ тановки с бегущим лучом сравнивают два сигнала, создаваемые обоими источниками (25]. Спектральное распределение излучения внешнего источника при помощи корректирующего светофильтра согласуется со спектральным распределением излучения люмино­ фора исследуемой трубки.

2.6.УСТАНОВКА «БЕЛОГО» ЦВЕТА СВЕЧЕНИЯ ЭКРАНА

ВЦВЕТНЫХ КИНЕСКОПАХ

Установка белого цвета свечения экрана при измерениях (а так­ же и в условиях эксплуатации) может осуществляться с помощью как фотоэлектрических, так и визуальных приборов. Для установ­

п спектрофотометрированне. Установка с помощью спектрофото­ метра будет, естественно, наиболее точной, по наиболее трудоемкой и сложной. Установка с помощью фотоэлектрического колориметра может быть выполнена с достаточной точностью, но также доволь­ но сложна, особенно в условиях эксплуатации, так как требует ря­ да последовательных измерений после осуществления регулировок цвета свечения. Чаще установку нужного белого цвета выполняют при зрительном уравнивании цвета свечения экрана с некоторым опорным цветом. Для этой цели применяют различные устройства.

Рассмотрим вначале наиболее простые из них. Это может быть специальный монохромный кинескоп с соответствующим цветом свечения экрана или устройство, обеспечивающее светящуюся по­ верхность нужного цвета при помощи источника света и матового стекла и, если нужно, светофильтра. Оно создает свечение опорно­ го белого цвета и помещается рядом с экраном приемника. Приме­ ром такого устройства может служить оптический датчик [26, 27].

Более близко располагать два сравниваемых свечения позволя­ ет устройство, показанное на рис. 2.5а {28]. При помощи кольцевой люминесцентной лампы с холодным катодом создается светящаяся поверхность в виде кольца с цветом свечения, близким по цветовой температуре к 6500°К. Когда прибор прикладывается к экрану ки-

— 50 —

Рис. 2.5. Устройство приборов для уста­ новки белого цвета свечения экранов цветных трубок с созданием поля опор­ ного свечения на экране (а) при уста­ новке с помощью фотометрического по­ ля сравнения с регулируемой (б) и не­ регулируемой (в) яркостью опорного

овечения

— 51 —

нескопа, через внутреннюю часть кольца можно видеть участок экрана. Этот участок наблюдается через матовое стекло, предна­ значенное для подавления видности строчной структуры экрана. Прибор позволяет устанавливать цвет свечения экрана кинескопа при яркости около 65 кд/м2 . Как и с предыдущим прибором, воз­ можно одновременное сравнение несколькими лицами.

Наиболее точные результаты с визуальными приборами дости­ гаются при использовании устройств типа визуальных фотометров, обеспечивающих сравнение цвета свечения экрана с опорным цве­ том от специального источника на двух смежных полях сравнения. Рассмотрим два прибора такого типа. Первый из них, названный «калибратором белого цвета» (29], является стационарным прибо­ ром, предназначенным для установки белого цвета на экранах ви­ деоконтрольных устройств в телевизионных студиях, а второй — «телевизионный компаратор цвета» (28] — является портативным прибором, удобным в различных условиях.

Устройство калибратора белого цвета показано на рис. 2.56. Прибор рассчитан на установку белого D с яркостью от 70 до 120 кд/м2 . Осуществленная в калибраторе цветность имеет коорди­ наты цветности МКО л:=0,313, г/ = 0,331, что лишь немного отли­ чается от цветности ;белого D.

Прибор содержит кварцево-нодную лампу Л, стеклянный свето­ фильтр Ф, многослойное молочное стекло О, алюминизированное зеркало 3 и матированный стеклянный рассеиватель М. Послед­ ний рассеивает свет от цветных люминофорных точек экрана в од­ нородное белое поле МП, наблюдаемое через тубус 7'з. Свет от лам­ пы калибратора виден на смежном поле СП. Яркость фотометриче­ ского поля СП регулируется при помощи раздвижных тубусов Ті и

промаркированных на 20, 25, 30 и 35 фт. лб (68, 86, 103 и 120 кд/м2 ). Фиксация положения тубусов осуществляется винтом В. Если требуется еще уменьшить яркость поля СП, это может быть достигнуто добавлением нейтрального светофильтра.

Устройство телевизионного компаратора цвета показано на рис. 2.5е. Прибор выполнен в виде трубки, подносимой к экрану кинескопа. Внутри трубки помещена призма, с помощью которой создаются две половинки поля сравнения. На одну из них поступа­ ет свет от экрана, а на другую — от лампы накаливания через ма­ товое стекло и подстроенный светофильтр, изменяющий цвет све­ чения ла.мпы примерно до 6500°К. Установление опорного белого цвета на экране может производиться при яркости 65 кд/м2 и при помещении нейтрального светофильтра, как показано на рис. 2.5в, при яркости порядка 3 кд/м2 . Точность установки белого цвета ком­ паратором при угле восприятия 8° и яркости около 65 кд/м2 состав­ ляет ±100°К. С учетом возможной ошибки в цветовой температуре лампы прибора и различий в установках, осуществляемых различ­ ными наблюдателями, общая ошибка установки может составить ±250°К, что меньше четырех порогов восприятия цветности.

— 52 —

2.7. ИЗМЕРЕНИЯ КОНТРАСТНОСТИ

Контрастность изображения (или передаваемой сцены) опреде­ ляется отношением максимальной яркости к минимальной. Следо­ вательно, для определения контрастности надо измерить яркость самого светлого и самого темного участков изображения (сцены). Эти измерения могут выполняться при помощи приборов, предна­ значенных для измерения яркости. При измерении контрастности на экранах кинескопов лучше использовать приборы с ФЭУ, как более чувствительные, так как яркости темных участков весьма малы и, кроме того, площади измеряемых участков незначительны.

При измерениях контрастности кинескопов для получения сопо­ ставимости результатов при сравнении различных трубок необхо­ димо выполнять определенные условия [30].

Следует контролировать внешнее освещение, причем измерения

же место по отношению к экрану, чтобы свет падал на экран под углом около 45°, и регулировании величины подсветки при помо­ щи автотрансформатора при контроле люксметром.

Рисунок, создаваемый на экране при измерении, должен быть легко воспроизводимым на разных трубках. Кроме того, при изме­ рении контрастности небольших площадей желательно, чтобы тем­ ные участки были достаточно малы и на яркости этих участков сказывался эффект ореола

При измерении контрастности больших площадей часто исполь­ зуют рисунок шахматного поля. При этом площадь клеток этогополя должна не менее чем в 10 раз превышать площадь окна фо­ тометра, применяемого при измерении [23].

Удовлетворительным рисунком считается также черная гори­ зонтальная полоса шириной около 20 >мм, создаваемая при помо­ щи обычного генератора импульсов, синхронизируемого с телеви­ зионной разверткой {30]. Регулируя задержку импульса, горизон­ тальную полосу можно перемещать по экрану. Это позволяет из­ мерять яркость белого и черного в одном и том же месте экрана (например, в центре). Таким путем исключается влияние неодно­ родности свечения экрана, различного отражения внешнего света и 'т. д.

При максимально используемой площади экрана развертываю­ щий луч при прочерчивании краев растра может задевать за гор­ ловину трубки. Возникающие из-за этого рассеянные электроны вызывают дополнительную засветку темных мест, снижая конт­ растность. Величина этого эффекта сильно зависит от размера растра. Поэтому при измерениях контрастности следует контроли­ ровать размер растра, а для получения хорошо сопоставимых ре­ зультатов при измерениях на различных трубках одного типа же­ лательно использовать одну и ту же отклоняющую систему. В цветных трубках аналогичный эффект вызывается рассеянием

- 53 -

электронов луча при задевании нм за края отверстий теневой маски.

Следует контролировать величину тока луча, что обеспечит оди­ наковые условия возбуждения экрана для разных трубок. Особен­ но важно контролировать величину полного тока в цветных труб­ ках. При измерениях контрастности на цветных трубках следует, как и при измерении яркости, обеспечивать один и тот же белый цвет свечения экрана.

Наряду с определением контрастности путем раздельного изме­ рения двух яркостей разрабатываются также методы и приборы специально для измерения этого параметра. Такие приборы назы­ вают контрастомерами.

Контрасгомер состоит из двух труб, 'наклонешых одна относи­ тельно другой на 45°. К одной из труб прикреплен осветитель, со­ стоящий из фонаря шарообразной формы, внутри которого уста­ новлена лампа накаливания, служащая для создания на экране кинескопа подсветки. Перед лампой в тубусе расположена кас­ сета для фильтров и ирисовая диафрагма для регулировки свето­ вого потока, попадающего на экран. Во второй трубе расположен фотоэлемент с корректирующим светофильтром (31].

Для измерения контрастности прибор внешним отверстием ту­ буса прикладывается к экрану; точность установки контролируется через отверстие, где располагается фотоэлемент или ФЭУ. Изме­ ряются яркости па темном и светлом участках и подсчитывается отношение этих яркостей. Если нужно измерить контрастность при постороннем освещении, то включают лампу осветителя и по показаниям люксметра устанавливают нужную освещенность в плоскости среза тубуса при помощи диафрагмы. Величина под­ светки может изменяться от 0 до 250 лк. При измерении яркости на светлом участке для сохранения отсчета по той же шкале, что и при измерении на темном участке, можно вводить нейтральный светофильтр кратностью 100.

При помощи описанного прибора измеряются не непосредствен­ но контрастность, а два значения яркости, по которым рассчиты­ вается контрастность. Однако разрабатываются и приборы, непо­ средственно измеряющие контрастность.

Так, например, для измерения контрастности различных участ­ ков передаваемой сцены в студии по отношению ко всей сцене (средней ее яркости) осуществляют одновременное измерение средней яркости сцены и яркости отдельного его участка. Для этого в приборе имеются два фотоэлемента, снабженные объективами,

включен измерительный прибор, проградуироваиный в относитель­ ных единицах |32].

Для измерения максимальной контрастности передаваемой сце­ ны разработан способ измерения, основанный на применении све-

— 54 —

тового калибратора в сочетании с телевизионной передающей ка­ мерой. На сценической площадке устанавливается специальный светильник, имеющий две светящиеся поверхности. Яркости свече­ ния этих поверхностей могут раздельно регулироваться. При на­ блюдении осциллограммы сигнала с выхода камеры яркости этих двух поверхностей регулируют таким образом, чтобы размахи сигналов, соответствующих этим поверхностям, совпадали с размахами сигналов от самого яркого и самого темного участков пере­ даваемой сцены. После этого контрастность сцены можно подсчи­ тать по значениям яркостей двух калиброванных светящихся по­ верхностей. Можно заранее измерить эти яркости и прокалибро­ вать соответствующие регулировки [33].

2.8.ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДАЦИЙ ЯРКОСТИ

Вэту категорию объединены разнообразные измерения, свя­ занные с определениями способности телевизионного тракта в це­ лом передавать градации яркости первоначальной сцены и способ­ ности кинескопа как воспроизводящего устройства воспроизводитьих. Эти измерения выполняются путем фотометрирования отдель­ ных участков экрана либо при передаче специального испытатель­ ного сюжета, либо при подаче на управляющий электрод кинеско­ па специальных сигналов. Однако специфика выполнения такого рода измерений вызвала необходимость разработки специальных методов измерений и приборов для этой цели.

Вдостаточно универсальной установке, позволяющей произво­ дить разнообразные измерения, связанные с оценкой передачи гра­ даций яркости, в качестве основного измерительного прибора ис­ пользуется градациометр (рис. 2.6) [34].

ческими умножителями. Поля адаптации создаются белыми дис­ ками, набор которых при рассматривании с расстояния 1 м позво­ ляет получать углы зрения 20, 30 и 60°. Яркость адаптации создает­ ся в'нешнгам освещением и измеряется яркомером, выполненным по мостовой схеме на сернисто-кадмиевых фотосопротивлениях.

Методика измерений основана на сопоставлении зрительного ощущения при непосредственном наблюдении объекта со зритель­ ным ощущением при наблюдении телевизионного изображения.

С помощью описанной установки можно снимать сквозные ха­ рактеристики телевизионного тракта «от света до света», такие,

-55 —

как полутоновую характеристику телевизионной системы, опреде­ лять контрастную ее чувствительность и т. п.

Рис. 2.6. Устройство градациометра

теристика снимается достаточно просто. Передающая камера на­ правляется на поле градациометра, и это поле наблюдается на экране кинескопа. При изменении яркости поля градациометра из­ меряется с помощью яркомеров яркость самого поля и его изобра­ жения на экране. Градациометр служит в этом случае лишь как объект с регулируемой яркостью.

Контрастная чувствительность телевизионной системы в целом определяется по пороговому приращению яркости АВ0 на переда­ ваемом объекте, которое предельно различимо на воспроизводи-

— 56 —

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

Цветовые измерения

3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Различные способы измерения цвета так же, как и ..световые •измерения, подразделяются на визуальные и фотоэлектрические.

Аналогично визуальным световым измерениям, когда наблюда­ тель выполняет зрительное уравнивание яркостей, при визуальном измерении цвета осуществляется уравнивание двух цветов наблю­ дателем до исчезновения их зрительного различия. В фотоэлект­ рических способах (часто называемых объективными) лицо, про­ изводящее измерение, участвует лишь в снятии показаний при­ бора.

В соответствии с изложенным в первой главе измерение цвета заключается в определении трех чисел, являющихся его цветовыми координатами в некоторой цветовой координатной системе, т. е. в системе координат, линейно связаннных с цветовыми координата­ ми стандартной колориметрической системы МКО XYZ. Цветовая система в каждом случае выбирается наиболее удобной для дан­ ного способа измерения или использования результатов измере­ ний. Вследствие линейных соотношений между координатами всех

Кроме установления цветовых координат, при измерении цвета могут определяться и другие характеризующие его параметры.

3.2.ВИЗУАЛЬНЫЕ КОЛОРИМЕТРЫ

Всоответствии с основами трежоординатного выражения цвета цвет измеряемого образца может быть уравнен с цветом смеси трех эталонных цветов, количества которых, входящие в смесь, могут регулироваться. После уравнивания эти количества могут быть оп­ ределены благодаря .предварительной калибровке прибора. Найден­

— 58 —

pa, можно найти выражения для пересчета измеренных цветовых коордииат в другие цветовые системы.

Приборы, служащие для измерения цвета путем зрительного уравнивания его со смесью трех основных цветов, называются ви­ зуальными (субъективными) аддитивными колориметрами. Прин­ цип действия аддитивного колориметра поясняется рис. 3.1. Три

Рис. 3.1. Схема визуального аддитивного колориметра

основных цвета смешиваются на одной половине поля сравнения. На рис. 3.1 показаны три отдельных источника основных цветов. Практически обычно имеется один источник света со сплошным широким спектром излучения (лампа накаливания). Свет от этогоисточника проходит через три светофильтра, которые создают три основные цвета прибора; обычно это красный, зеленый и синий (фиолетовый) цвета. Независимая регулировка количеств света, проходящего через светофильтры, может осуществляться, напри­ мер, при помощи подвижных заслонок я а пути света. Смешивание-

прохождения через прозрачную среду пли после отражения от не­ прозрачного предмета, то последние освещаются калиброванной лампой с известным спектральным распределением излучения. Обычно это стандартный источник А, представляющий собой воль­

Показания колориметра снимаются с трех шкал, проградуированных, например, от 0 до 1Q0 по величине открытия соответству­ ющей заслонки. Обычно полученные величины не используются не­ посредственно в качестве цветовых координат системы колоримет-

— 59 —