Структурная схема системы стереоцветного телевидения

Рис. Укрупненные структурные схемы частей СЦТ: а-передающая; б-приемная.

Датчиком сигналов данной ССЦТ в общем случае могут быть две камеры цветного телевидения 1 и 2, разнесенные на базис съемки (рис. а). Сигналы правого кадра стереопары Е_R и Е_В подаются на коммутатор 4, который управляется симметричными импульсами с периодом повторения, равным длительности двух строк. На выходе коммутатора 4 получается последовательность сигналов Е_Rп и Е_Вп , следующих через строку. Эти сигналы вместе с сигналом Е_Yп , который получается в результате матрицирования входных сигналов E_Gп ,Е_Rп и Е_Вп в матрице 3, поступают на матрицу 6, на выходе которой получаем последовательность цветоразностных сигналов Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п . Эта последовательность поступает на ФНЧ 8, где спектр сигналов ограничивается до 1,5 МГц. Сигнал Е_Yп также ограничивается по частоте до 1,5 МГц ФНЧ 7. Сигналы Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п последовательно поступают на балансный модулятор 10, а сигнал Е_Yп — на балансный модулятор 9. На два балансных модулятора 9.10 в квадратуре подается поднесущая 4,43 МГц от генератора поднесущей 11. Яркостный сигнал Е_Yп , полученный матрицированием E_Gп , Е_Rп и Е_Вп в блоке 5, поступает на смеситель 12, где суммируется с сигналами Е_Yп , Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п .

Н а приемной стороне (рис. б) сигнал поступает на высокочастотную часть приемника 1, усилитель промежуточной частоты 2 и амплитудный детектор 3. С выхода детектора сигнал разветвляется на усилитель с режекторным фильтром 9 и на усилитель с полосовым фильтром 4. На выходе полосового фильтра выделяется сигнал Е_п, который одновременно поступает на три синхронных детектора 6,7,8, причем на синхронный детектор 6 сигнал поступает после линии задержки 5 на 64мкс. В результате синхронного детектирования на выходе 6 получим последовательность цветоразностных сигналов Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п …, на выходе 7 Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п …, а на выходе синхронного детектора 8 Е_Y . Ключевое устройство 10 обеспечивает разделение сигналов Е_(R-Y)п и Е_(В-Y)п , которые затем поступают на соответствующие входы матрицы 11. Синхронными детекторами управляет генератор поднесущей 12. Приемные трубки расположены перпендикулярно друг другу.

Рис. в. Оптическая схема поляризационного метода сепарации стереопары.

Совмещение двух изображений и их сепарация осуществляется в соответствии с (рис. в). На рисунке изображены два кинескопа 1,2, которые располагаются перпендикулярно друг другу. Перед экранами этих кинескопов устанавливаются поляроидные пленки Р||, P=. Плоскости поляризации этих пленок взаимно перпендикулярны. Изображения К_п, К_л совмещаются на полупрозрачном зеркале 3. Наблюдатель снабжается очками из таких же поляроидов 4, плоскости поляризации которых соответствуют плоскостям поляризации соответствующих поляроидов на экранах. В результате этого правый глаз видит правое изображение и не видит левого, а левый глаз — наоборот.

Задача №10. Черно-белая стс

Вариант: тип А (СТС с одновременной передачей кадров стереопары и индивидуальным наблюдением).

Передающая трубка: Видикон ЛИ 412

параметры: размер мишени 11,5*11,5 мм;

разрешающая способность в центре/в углах 550/350 лин.

Приемная телевизионная трубка: 16ЛК1Б

параметры кинескопа: размер растра 92*116 мм;

разрешающая способность в центре/в углах 550/500 лин.

Объектив для телевизионной камеры: Эра-1 ТВ

параметры: фокусное расстояние 52 мм;

поле зрения 2ω 46 град.

Число строк влияет на четкость - при наблюдении нам не обязательно акцентировать внимание на мелких деталях. Таким образом примем число строк разложения – 625. Следовательно, Z_акт=575.

Формат кадра возьмем оптимальный 4/3.

Базис передачи выберем равным В_п = 65 мм, т. к. в СТС с индивидуальным наблюдением базис передачи должен соответствовать глазному базису Bо=65 мм.

Коэффициент нелинейности К_н =0.4 и 0.1.

Как и в предыдущих расчетах, принимаем βмакс = 60'= 1 град = 0,0174.

Для расчета βмин необходимо по заданному типу кинескопа определить длину строки lстр , а затем для оптимального расстояния рассматривания Lопт определить угол зрения на экран кинескопа 2α (рис.2) и определить βмин по формуле:

βмин = 2α / k*zакт ,

где k — формат кадра, zакт - число активных строк разложения.

lстр = 2* Lопт *tg(α)

Lопт = 4*hэкр = 4*92 =368 мм.

tgα = lстр / 2*Lопт =Sinα / Cosα = 116 /2*368 = 0,158 → α = 9 град.

2α = 18 град.

βмин = 2α / k*zакт = (18*3) / (4* 475) = 0,028.

βмин = 0,028 град = 100.8'', что соответствует условию βмин >> δ=10'' .

Для упрощения расчетов угловые параллаксы переводятся в минимальные Рмин.лин и максимальный Рмакс.лин линейные параллаксы:

Рмин.лин = Lопт * tgβмин = 368* tg(0,028) = 0,184 мм.

Рмакс.лин = Lопт * tgβмакс = 368* tg(1) = 6,4 мм.

п.2. Глубина зоны объемной передачи.

Глубина зоны объемной передачи определяется расстоянием между минимальным lмин (расстоянием от камеры до ближайшего плана) и максимальным lмакс (расстоянием от камеры до максимального удаленного плана), в пределах которого отсутствует двоение изображения (рис.1).

Минимальное расстояние до ближайшего плана определяется по формуле:

lмин = q* Вn *F*lо/ ( q* Вn *F +Bо* lо ), где

lо - расстояние от экрана стереотелевизионного приемника до глаз наблюдателя, мм;

Bо – глазной базис (Bо = 65 мм);

q – увеличение СТС;

F – фокусное расстояние объективов, мм;

Вn – базис передачи.

q = lкин / lперед.тр. = 116 / 11.5 = 10,1.

lо = Lопт = 368 мм.

Тогда:

lмин = 10.1*65* 52* 368 / (10.1*65*52 + 65*368) =216 мм.

Расстояние до максимально удаленного плана:

lмакс = q* Вn *F*lо/ ( q* Вn *F - Bо* lо )

lмакс = 10.1*65* 52* 368 / (10.1*65*52 + 65*368) = 1229 мм.

п.3. Детальность воспроизводимого пространства.

Детальность воспроизводимого пространства определяется числом планов (кулис) М. Для идеальной ТВ системы, в которой отсутствуют геометрические искажения растра и разрешающая способность равна разрешающей способности глаза, число планов:

Мид = βмакс / δ .

При βмакс = 60', а δ=10'', то Мид = 360 планов.

Однако в СТС число реально воспроизводимых планов Мр будет значительно меньше, так как βмин определяется параметрами ТВ системы, а βмакс равна:

βмакс = βn + Δβ(x), где

βn — разность параллактических углов, определяемых базисом передачи Вn ; Δβ(x) — дополнительная разность параллактических углов, возникающая из-за нелинейности строчной развертки, неидентичности отклоняющих систем на передающей стороне и соответственно, на приемной; из-за возможного неодинакового смещения изображений на фотокатодах передающих трубок.

Из βмакс = βn + Δβ(x) следует, что допустимая минимальная разность параллактических углов, определяемая базисом передачи, должна быть меньше на Δβ(x),

βn = βмакс — Δβ(x).

Следовательно, число реально воспроизводимых планов равно:

Мр = [ βмакс — Δβ(x) ] / βмин.

Мр можно определить и отношением линейных параллаксов:

Мр = (Рмакс.лин - ΔРлин )/Рмин.лин , где

Рмакс.лин - максимальный линейный параллакс, при котором отсутствует двоение изображения; Рмин.лин — минимальный линейный параллакс, который еще различается наблюдателем; ΔРлин — дополнительный линейный параллакс, определяемый теми же факторами, что и Δβ(x). При расчетах обычно принимается, что ΔРлин = Кн * Рмакс.лин , тогда:

для Кн = 0.4:

Мр = (Рмакс.лин (1- Кн) )/Рмин.лин = [6,4*(1- 0,4)]/ 0,184 = 20.87

→ Мр =21 план;

для К_н = 0.1:

Мр = (Рмакс.лин (1- Кн) )/Рмин.лин = [6,4*(1- 0,1)]/ 0,184 = 31.3

→ Мр =32 плана.

п.4. Расстояние между планами.

Расстояние между планами Δl в зоне передачи различно; чем ближе рассматриваемые планы, тем Δl будет меньше, и наоборот, чем дальше - Δl больше (рис.3).

Рис.3. К расчету Δl

Расстояние между планами для Кн = 0.4 равно:

Δl = l *l *Рмин.лин / q* Вn *F, где

l — расстояние от камеры до соответсвующего плана (1-го, 2-го...n-1).

Δl1 = 216* 216*0,184/ 10,1*65*52 = 0,251 мм;

Δl2 = (216 + 0,251)*(216 + 0,251)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,252 мм;

Δl3 = (216,251 + 0,252)*(216,251 + 0,252)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,253 мм;

Δl4 = (216,503 + 0,253)*(216,503+ 0,253)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,253 мм;

Δl5 = 0,254 мм; Δl6 = 0,254 мм; Δl7 = 0,255 мм;

Δl8 = 0,256 мм; Δl9 = 0,256 мм; Δl10 = 0,257 мм;

Δl11 = 0,257 мм; Δl12 = 0,258 мм; Δl13 = 0,259 мм;

Δl14 = 0,259 мм; Δl15 = 0,26 мм; Δl16 = 0,26 мм;

Δl17 = 0,261 мм; Δl18 =0,262 мм; Δl19 = 0,262 мм;

Δl20 = 0,263 мм; Δl21 = 0,264 мм.

Расстояние между планами для Кн = 0.1 равно:

Δl1 = 216* 216*0,184/ 10,1*65*52 = 0,251 мм;

Δl2 = (216 + 0,251)*(216 + 0,251)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,252 мм;

Δl3 = (216,251 + 0,252)*(216,251 + 0,252)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,253 мм;

Δl4 = (216,503 + 0,253)*(216,503+ 0,253)*0,184/ 10,1*65*52 = 0,253 мм;

Δl5 = 0,254 мм; Δl6 = 0,254 мм; Δl7 = 0,255 мм;

Δl8 = 0,256 мм; Δl9 = 0,256 мм; Δl10 = 0,257 мм;

Δl11 = 0,257 мм; Δl12 = 0,258 мм; Δl13 = 0,259 мм;

Δl14 = 0,259 мм; Δl15 = 0,26 мм; Δl16 = 0,26 мм;

Δl17 = 0,261 мм; Δl18 =0,262 мм; Δl19 = 0,262 мм;

Δl20 = 0,263 мм; Δl21 = 0,264 мм; Δl22 = 0,264 мм;

Δl23 = 0,265 мм; Δl24 = 0,265 мм; Δl25 = 0,266 мм;

Δl26 = 0,267 мм; Δl27 = 0,267 мм; Δl28 = 0,268 мм;

Δl29 = 0,269 мм; Δl30 =0,269 мм; Δl31 = 0,27 мм;

Δl32 = 0,271 мм.

п.5. Глубина зоны стереонаблюдения (Гзоны), воспроизводимая СТС.

Глубина зоны, воспроизводимая СТС, определяется суммой Δ1 и Δ2:

Гзоны = Δ1 + Δ2,

где Δ1 — расстояние, на котором зритель видит точку А1 в предэкранном пространстве; Δ2 — расстояние, на котором зритель видит т. А1 в заэкранном пространстве.

Из геометрических соотношений рис.4 можно написать следующие равенства:

Δ1 /(L- Δ1) = P1 / В0 и Δ2 /(L+ Δ1) = P2 / В0 .

Здесь L - расстояние от наблюдателя до экрана кинескопа. P1 — линейный параллакс между одноименными точками на экране, располагаемыми в предэкранном пространстве, P2 — линейный параллакс между одноименными точками на экране, располагаемыми в заэкранном пространстве. Из двух предыдущих выражений получаем:

Δ1 = P1 *L/ В0+ P1 и Δ2 = P2 *L/ В0 — P2.

Рис.4. К расчету глубины зоны стереонаблюдения, воспроизводимой СТС, Гзоны

Полагая абсолютные значения максимальных величин положительного и отрицательного параллаксов равными, т.е. | P1 |макс = | P2 |макс = | P |макс можно написать:

|Δ1,2 | =| P |макс*L/ В0±| P |макс

Плюс соответствует предэкранному пространству, а знак минус — заэкранному. Полное нарушение стереоэффекта происходит, когда разрыв между углом конвергенции для плоскости телевизионного экрана достигает величины 1,6. Это происходит приблизительно при параллаксе между одноименными точками правого и левого изображений равными 0,03 от расстояний до экрана, т.е. | P |макс <0,03 L. Подставив значение | P |макс получим:

Δ1макс = 53,5 мм; Δ2макс = 75,3 мм.

Гзоны = 53,5 + 75,3 = 128,8 мм.