Принципы получения телевизионного изображения

Факультет: экономический Кафедра: экономики и менеджмента кино и телевидения

Реферат

По курсу «Аудиовизуальная техника»

Принципы получения телевизионного изображения

Выполнила студентка: 6 курса Проверил преподаватель:

Москва, 2010 г.

1 Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений

2 Основные параметры ТВ системы. Формат кадра. Число строк разложения. Число кадров, передаваемых в секунду. Контраст и число воспроизводимых градаций яркости изображения. Вид развертки

3 Список литературы

1 Принципы получения телевизионного изображения

В данном разделе рассматриваются основные параметры телевизионной (ТВ) системы и полного телевизионного сигнала (ПТВС), а также анализируются искажения ТВ изображения и ПТВС.

Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений В основе телевизионной передачи и воспроизведения изображений лежат три физических процесса:

— преобразование световой энергии, исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы;

— передача и прием электрических сигналов;

— преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.

Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение оптического изображения. Это изображение может быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых может принимать т различных значений. Чем больше число элементарных источников N (элементов изображения), тем выше предельно различимая детальность изображения, т. е. элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения.

Первый принцип телевидения заключается в разбиении изображения на отдельные элементы и в поэлементной передаче всего изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изображения, которая может быть различима и воспроизведена ТВ системой. Изображение, образованное совокупностью всех элементов, называется кадром.

Второй принцип, на котором базируется телевидение, — это последовательные во времени передача и воспроизведение информации о яркости (и цвете) отдельных элементов изображения. Это возможно благодаря инерционности зрения человека, которая проявляется в том, что мелькающий источник света при высокой частоте мельканий кажется непрерывно светящимся.

Процесс последовательной поэлементной передачи (анализа) и воспроизведения (синтеза) изображения называется разверткой изображения.

В ТВ вещательных системах развертка изображения и на передающей, и на приемной стороне осуществляется в результате движения луча с постоянной скоростью по горизонтали (строке) слева направо и по вертикали (кадру) сверху вниз. Образованная в процессе развертки структура поля — совокупность строк — называется ТВ растром.

Передача и воспроизведение каждого элемента изображения должны осуществляться синхронно и синфазно. Это обеспечивается поддержанием в заданных пределах закона разверток и их периодической принудительной синхронизацией по строке и по кадру на передающей и приемной сторонах ТВ системы.

Основные параметры ТВ системы Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображенияbк его высотеh

(1.1)

В ТВ величина формата кадра выбрана равнойk= 4:3, что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах используетсяk= 16:9.

Число строк разложения. Число строк разложения zопределяет номинальную четкость ТВ изображения, т. е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображенииN. Учитывая, что вдоль строки укладывается элементов,

N = z · kz = kz²(1.2)

Под элементом понимается минимальный участок ТВ изображения, внутри которого воспроизводится лишь средняя яркость. Число строк разложения выбирается исходя из величины разрешающей способности глаза (при рассматривании изображения в угле ясного зрения). Разрешающая способность глаза количественно определяется минимальным углом, равным (1,0 … 1,5)^', в пределах которого две точки еще различаются отдельно.

В России принято число строк разложенияz= 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматриванияl_опт= (5…6)h, т. е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложенияz_ТВЧ= 1125(1250).

Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой

(1.3)

где nчисло кадров, передаваемых в секунду; N_1c= kz²nчисло элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров — число неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду , — выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.

Из опыта кино известно, что для получения впечатления плавного движения объектов в большинстве случаев достаточно воспроизводить 16 неподвижных изображений в секунду. Однако при таком числе кадров глаз замечает мерцание яркости изображения на экране. Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 … 50) Гц. Исходя из этого число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбраноn= 50 к/с.

Однако приn= 50 к/с по каналу связи передается избыточная информация, что значительно расширяет спектр сигнала изображения. При этом верхняя частота спектра согласно (1.3) может быть определена как Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равнымn= 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при k= 4:3,z= 625, n= 25 к/с верхняя частота спектра равна Процесс сокращения спектра сигнала изображения можно пояснить следующим образом. При передаче изображения с распределением яркостиL_mвдоль строкиmТВ системой с построчной разверткой (рис. 1.1, а, б) форма сигнала изображения будет иметь вид, показанный на рис. 1.1, в. При передаче этого же изображения ТВ системой с чересстрочной разверткой с тем же числом строк появляется возможность в 2 раза уменьшить число кадров. Из-за этого скорость движения развертывающего луча передающей трубки по строке уменьшается в 2 раза. Форма сигнала изображения в этом случае показана на рис. 1.1, г. Длительность импульсовt_иот соответствующих деталей изображения и длительность фронтов этих импульсовt_фувеличиваются в 2 раза. Из общей теории связи известно, что ширина спектра импульса обратно пропорциональна его длительности, поэтому при чересстрочной развертке с тем же числом строк спектр сигнала изображения уменьшается в 2 раза и для его передачи требуется меньшая полоса частот тракта.

Контраст и число воспроизводимых градаций яркости изображения. Контрастом изображения называется отношение максимальной яркости изображенияL_maxк минимальной яркостиL_min

(1.4)

Контраст является одним из важнейших качественных параметров изображения, так как он характеризует диапазон изменения яркости и определяет число различимых градаций яркости (полутонов изображения). При уменьшении контраста изображение становится блеклым, как бы покрывается туманом, уменьшается различимость его деталей. К этому явлению приводит и внешняя засветка изображения, так как контраст при наличии паразитной засветкиL_днеизбежно падает:

(1.5)

Особенностью нашего зрения является то, что глаз реагирует не на абсолютное значение изменения яркости DL, а на ее относительное приращениеDL/L.

Минимальный (пороговый) контраст, обнаруживаемый глазом (пороговая градация яркости), равен (DL/L) = 0,02 … 0,05. Мерой визуального ощущения любого перепада яркости может служить число пороговых градаций. В частности, при заданном контрасте наблюдатель может воспринять на изображении вполне определенное количество уровней изменений яркости (пороговых градаций яркости). Так, при характерных для ТВ изображений значениях параметровK_из= 100 и (DL/L)_пор= 0,05 максимально возможное число воспроизводимых градаций определяется как

(1.6)

Вид развертки. Передача ТВ изображения может осуществляться с помощью построчной и чересстрочной разверток. В современном вещательном ТВ, как указывалось выше, используется чересстрочная развертка, обеспечивающая двукратное сокращение спектра ТВ сигнала по сравнению с построчной (при одинаковой четкости и частоте мерцаний яркости изображения).

Однако чересстрочная развертка имеет и недостатки. Наиболее существенным из них являются жесткие условия формирования чересстрочного растра: в каждом кадре должно быть строго определенное нечетное число строк разложения; следовательно, в каждом поле должно быть целое число строк плюс половина строки. Для этого необходима жесткая связь частот кадровой и строчной разверток. Нарушение чересстрочной развертки — «слипание» строк — может происходить и при неидентичности (порядка 0,16%) размахов сигналов кадровой развертки нечетного и четного полей.

1. Блохин А. С. Учебное пособие. Видеотехника. 2010г

2. Интернет ресурсы.