Вопрос 5. Форма и спектр телевизионного сигнала

Телевизионный сигнал — это электрический сигнал, который несёт информацию о яркости и цвете изображения, а также о временной структуре передачи изображения (развертка, синхронизация).

1. Особенности сигнала яркости

Сигнал яркости — это основная часть телевизионного сигнала, отвечающая за передачу полутонового изображения.

Особенности:

• Передает градации яркости изображения от черного к белому.

• Содержит информацию о форме объектов, их контурах и деталях.

• Для цветного телевидения сигнал яркости формируется как взвешенная сумма трёх цветовых компонент (красной, зеленой и синей), так как человеческий глаз более чувствителен к яркости, чем к цвету.

Формула для цветного ТВ (примерно): Y = 0,3 × R + 0,59 × G + 0,11 × B,

где R, G, B — уровни красной, зеленой и синей компонент.

Практическое значение: Даже если цветовая информация потеряется, сигнал яркости обеспечивает чёткое черно-белое изображение.

2. Сигнал синхронизации

Сигналы синхронизации — это специальные импульсы, добавляемые в телевизионный сигнал для управления работой развертки в приемнике.

Виды синхроимпульсов:

• Строковая синхронизация — для начала каждой строки.

• Кадровая синхронизация — для начала нового кадра.

Особенности:

• Амплитуда синхроимпульсов ниже уровня черного.

• Позволяют согласовать развертку передающей и принимающей аппаратуры, обеспечивая правильную реконструкцию изображения.

3. Форма полного видеосигнала

Полный видеосигнал включает:

• Активную часть (сигнал яркости изображения),

• Синхроимпульсы (строковые и кадровые),

• Информацию о цвете (в цветном ТВ — добавлены цветоразностные сигналы).

Структура видеосигнала:

• Строка видеосигнала начинается синхроимпульсом строки, затем идет полезный сигнал (изображение).

• В конце каждого кадра — специальные кадровые синхроимпульсы и интервалы гашения (чтобы луч вернулся в начало развертки).

Графически: Если представить видеосигнал на осциллографе, видно регулярные прямоугольные импульсы синхронизации и сложные модуляции полезного сигнала.

4. Спектр видеосигнала

Спектр видеосигнала — это распределение его энергии по частотам.

Особенности:

• Спектр ограничен: максимальная частота определяется требуемым горизонтальным разрешением.

• Низкочастотная часть спектра содержит информацию о крупных деталях изображения.

• Высокочастотная часть спектра содержит информацию о мелких деталях и контурах.

Пример:

• В системе PAL максимальная частота видеосигнала — около 5 МГц.

• В системе NTSC — около 4,2 МГц.

Спектр выглядит как плотная полоса частот, начиная от нуля и до некоторого максимума.

5. Передача постоянной составляющей

Проблема постоянной составляющей:

• Постоянная составляющая (DC-компонента) содержит информацию о средней яркости изображения.

• При передаче через радиоканал или трансформаторы постоянная составляющая теряется (поскольку передаются только переменные составляющие сигнала).

Решение:

• В системах аналогового ТВ применяют методы подавления постоянной составляющей и её восстановление на стороне приёмника.

• Например, используют опорные уровни сигнала (черный уровень) для калибровки.