5.2. Апертурная коррекция

Апертурная коррекция предназначена для устранения линей­ных частотных искажений, обусловленных конечными размерами сечения считывающего и пишущего элементов соответственно в датчиках сигнала и воспроизводящих устройствах. Проявляются апертурные искажения в потере четкости и ослаблении контраста мелких деталей изображения, в размытости резких границ перехода между деталями.

Апертурные характеристики телевизионных ПСС учитывают и другие факторы, влияющие на разрешающую способность: несо­вершенство обычной и электронной оптики, форму считывающего пягна или фазного электрода в ПЗС, растекание зарядов из-за прово­димости мишени и т.д. Так, при передаче вертикального штрихового клина испытательной таблицы на отметке 600 (в центре) глубина мо­дуляции в сигнале плюмбикона составляет от 20 до 45% в зависимо­сти от типа и экземпляра трубки. В приемных трубках апертурные искажения проявляются в меньшей степени.

Апертурные искажения эквивалентны спаду частотной харак­теристики на высоких частотах, однако практически не сопровож­даются фазовыми искажениями. В связи с этим при коррекции апертурных искажений требуется создание в видеотракте подъема частотной характеристики, но без внесения фазовых искажений.

При этом в диапазоне частот до f,_p должно соблюдаться условие

Т Г =1

¹ пес ¹ кор ¹;

где Т_псс - апертурная характеристика преобразователя свет-сигнал,

Т_кор - частотная характеристика корректора.

Введение апертурной коррекции визуально повышает четкость изображения, но ухудшает отношение сигнал / шум.

Апертурная характеристика большинства преобразователей свет-сигнал может быть аппроксимирована функцией

Т_псс = I/ [I + A(f / f_ip)² + B(f / frp)⁴ + C(f / f_rp)⁶ + ...J, где f,_p - частота, на которой размах сигнала уменьшается в е раз (практически это верхняя граничная частота ТВ сигнала); А =1/1!, В = 1/2!, С =1/3! и т.д.

Корректирующее устройство должно иметь обратную форму частотной характеристики, т.е.

Т = 1 / Т

¹ КОр 1/1 ПСС •

При этом форма характеристики в основном определяется со­ставляющими низших степеней частоты, так как влияние их быстро убывает по мере роста показателя степени и порядкового номера коэффициента (А > В > С и т.д.). Поэтому апертурную коррекцию часто выполняют с точностью, обусловленной составляющими только второй или второй и четвертой степеней частоты.

Характеристики такого типа могут быть получены различными методами. Один из методов основан на использовании дифферен­цирующих цепей.

При последовательном соединении двух дифференцирующих цепей коэффициент передачи будет

а частотная характеристика (при подборе R и С и нормировании) определи1ся как

При включении четырех звеньев соответственно получим

Для однозвенной дифференцирующей цепи её коэффициент передачи определяется выражением

Структурная схема апертурного корректора дифференциаль­ного типа представлена на рис.5.6,а. Необходимая форма частот­ной характеристики здесь получается за счет алгебраического сум­мирования корректируемого сигнала с сигналом второй и четвер­той производных:

Суммирование корректирующих сигналов с основным осуще­ствляется в звеньях S_t и 1₂- В Цепь формирования сигнала второй производной включен фазоинвертор ФИ, который необходим в

связи с тем, что для двухзвенной (а также шести-, десятизвенной и т.д.) дифференцирующей цепи требуется изменение полярности входного сигнала. Линии задержки ЛЗ_г и Л3₂ используются для^: временного согласования основного и корректирующих сигналов. Принцип работы дифференциальной апертурной коррекции проил­люстрирован на рис.5.6,6. Здесь: 1) участок проецируемого на ПСС (трубку) изображения и считывающий элемент, 2) идеализирован­ное распределение освещенности и потенциачьного рельефа на фо­томишени, 3) видеосигнал на выходе ПСС, 4) сигнал первой произ­водной, 5) сигнал второй производной, 6) сигнал третьей производ­ной, 7) сигнал четвертой производной, 8) скорректированный сиг­нал - сумма сигналов и, и", и"", взятых в определенных пропорци­ях.

В яркостных каналах, использующих сигналы ГТСС на видико-нах, плюмбиконах, а также на ПЗС и бегущем луче, форма частот­ной (апертурной) характеристики в области высоких частот раз­лична, поэтому количество используемых производных в апертур-ных корректорах может отличаться.

Еще одна разновидность апертурных корректоров — разност­ные. Это устройства, построенные главным образом на линиях за­держки.

Апертурная коррекция вдоль строк не устраняет вредного влияния на сигнал элементов, расположенных в поперечном на­правлении. С этой целью в высококачественных ТВ системах, на­ряду с горизонтальной, используется еще и вертикальная апертур­ная коррекция. В таком корректоре применяются линии задержки на время одной и двух строк для вертикальной и на время одного и двух элементов для горизонтальной коррекции.

В процессе коррекции в двумерном корректоре из сигнала ос­новного (в данный момент) элемента вычитаются сигналы элемен­тов, окружающих основной, поэтому и называются они разностны­ми (рис. 5.7).

Сигнал вертикальной коррекции U_BK находится по выражению

где U_b0 - незадержанный сигнал;

U_Bl — сигнал, задержанный на время строки (04 мкс); U_b2 — сигнал, задержанный на время двух строк (128 мкс).

Для этих задержек используются ультразвуковые линии.

Выходной, откорректированный по вертикали сигнал получаете путем сложения основного сигнала, которым является U_Bi (сигнал о средней из трех строк), с сигналом вертикальной коррекции U_BK:

где С определенный весовой коэффициент.

Аналогично производится коррекция в горизонтальном на­правлении. Сигнал горизонтальной коррекции U_rK определяется выражением

где Uro - незадержанный сигнал;

U_n - сигнал, задержанный на время элемента Т*_э (например, на 0,1 мкс), он же U_BbIx._BK;

U_r2 - сигнал, задержанный на время двух элементов 2т*_э

(например, на 0,2 мкс).

Знак * означает, что горизонтальный размер элемента при апер­турной коррекции может не соответствовать теоретическому раз­меру пикселя, а быть, как показано выше, больше.

Далее производится сложение основного сигнала, которым в дан­ном случае является U_rb с сигналом горизонтальной коррекции U_rK:

где D — определенный весовой коэффициент.

Отметим, что в двумерном апертурном корректоре из-за ис­пользования чересстрочной развертки в ТВ системе эффективность коррекции по вертикали значительно ниже, чем по горизонтали, не смотря на это они широко используются в яркостных и пшрокопо-' лосных цветоделенных каналах

Па рис.5.8 представлено взаимное расположение указанных элементов. Малыми окружностями обозначены зоны,близкие по размерам к элементам разложения, большими - зоны реальной апертуры с гауссовым распределением (по уровню = 0,05). Заштри­хованные участки - области, показывающие эффективность уча­стия соседних элементов в формировании сигнала коррекции.

На рис.5.9 представлены два варианта разностных апертурных корректоров - с использованием сигналов от диагонально располо­женных элементов (а) и с использованием сигналов от ортогональ­но расположенных элементов (б).