Форма характеристики передачи уровней яркости системы опре­деляется формой световых характеристик фотоэлектрических преоб­разователей свет-сигнал и сигнал-свет, а также формой амплитудной характеристики (АХ) тракта передачи сигнала яркости. Как правило, АХ тракта-передачи ТВ сигнала — зависимость выходного напряже­ния от входного fвых = f(Um) выполняется линейной. Поэтому нели­нейные искажения сигнала яркости в тракте передачи сравнительно мало влияют на число воспроизводимых градаций.

Со световыми характеристиками преобразователей дело обстоит сложнее

помимо того, что форма этих характеристик многочислен­ных датчиков ТВ сигнала различна, большое значение имеет и раз­брос характеристик передающих и приемных трубок, так же как и выбор рациональных режимов их работы. Поэтому каждый датчик ТВ сигнала содержит гамма-корректор, форма АХ которого выбирается с учетом номинальной усредненной формы световой (модуляционной) характеристики кинескопов.

Все эти причины создают большие трудности по реализации опти­мальных условий воспроизведения полутонов, число которых сильно зависит и от конкретной индивидуальной настройки режима работы кинескопа (органы управления "Яркость" и "Контрастность" ТВ при­емника).

Так как номинальное число градаций достигает нескольких десятков, то оперативно измерить число воспроизводимых градаций ТВ репродук­ции практически не представляется возможным. Поэтому для ориен­тировочной оценки качества воспроизведения полутонов используют, как правило, 10-градационный клин — горизонтальную шкалу уров­ней (перепадов) яркости от Lmin до Lmax> каждый элемент которого отличается по яркости от соседнего на несколько пороговых градаций (см. рис. 4.9). В оптических телевизионных испытательных таблицах (ТИТ) используют шкалы с логарифмическим, квадратичным или ли­нейным распределением яркости вдоль шкалы. В электронных ТИТ эта шкала создается с помощью 10-ступенчатого сигнала с

равномер­ными перепадами напряжения ("ступеньками") (рис.2.3,а).

Нелинейные искажения сигнала яркости, возникающие из-за не­линейной формы АХ тракта передачи, также оцениваются с помощью ступенчатого или пилообразного сигнала. Для удобства измерений в этот сигнал вводятся синусоидальные колебания с частотой 1,2 МГц и размахом порядка 10 % от размаха сигнала яркости (рис.2.3,6). На выходе тракта или его участка синусоидальная насадка выделяется полосовым фильтром (рис. 2.3,в).

Рис. 2.3. Испытательные сигналы для формирования шкалы перепадов яркости на эк­ране ТВ приемника Ucl (а) и для измерения нелинейных искажений сигнала яркости Uc2 (б); Uс2вых — синусоидальная насадка, выделенная полосовым фильтром из сигна­ла Uc2 на выходе тракта  (в).

Изменение числа воспроизводимых градаций по полю изображе­ния вызывает также неравномерность яркости фона, возникающую из-за специфических искажений в передающих трубках ("черное пят­но») и нарушений работы схем фиксации уровня черного.

Наилучшее качество изображения получают установкой (методом последовательных приближений) оптимальных значений яркости и контрастности изображения на экране кинескопа так, чтобы добиться максимально возможного числа различимых глазом уровней яркости градационной шкалы (см. рис.2.6). При разрешении 8...9 градаций яркости шкалы качество ТВ изображения считается хорошим.

2.3. ИСКАЖЕНИЯ ЯРКОСТИ СРЕДНИХ И КРУПНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Искажения яркости средних и крупных деталей ТВ изображения, так же как и мелких, возникают в большинстве случаев из-за линей­ных искажений в тракте передачи сигнала. Но в данном случае изме­нение яркости и цветности деталей является следствием искажении АЧХ в области низких частот полосы пропускания, т.е. ПХ в области средних и больших времен, сравнимых соответственно с длительностью.

Рис. 2.4 Искажения АЧХ в области низких частот полосы пропускания тракта (а) и ис кажение сигнала от "средней" белой детали на сером фоне (б)

2.4 ЦВЕТОВЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

Цветовые ощущения также дискретны, как и восприятие яркости, и оцениваются числом порогов цветоразличимости. Ис­кажения цветности изображения в ТВ системах возникают из-за:

использования реальных красного, зеленого и синего люминофо­ров цветных кинескопов, спектральные характеристики и насыщен­ность которых ограничивают воспроизведение максимального цвето­вого охвата (диапазона воспроизводимых цветов, который может быть реализован в рамках трехкомпонентной ТВ системы);

использования реальных источников освещения, светоделитель-ных устройств и передающих трубок, спектральные характеристики которых не полностью обеспечивают верность цветопередачи;

линейных и нелинейных искажений ТВ сигнала, возникающих в фотоэлектрических преобразователях свет-сигнал и сигнал-свет, а также в тракте передачи и особенно в устройствах формирования и селекции сигналов яркости и цветности;

разброса параметров, старения, неоптимальных режимов работы элементов системы ив первую очередь цветных кинескопов;

рассовмещения и неидентичности растров цветоделенных изобра­жений, перекрестных искажений и наличия временного сдвига между сигналами яркости и цветности из-за различных условий их передачи (в частности, разной полосы пропускания соответствующих каналов тракта), которые вызывают цветные окантовки, повторы (ложные контуры) и т.п., нарушения в репродукциях деталей изображения;

специфических особенностей передачи и селекции сигналов цвет­ности в различных системах цветного телевидения (ЦТ).

С помощью специальных устройств — цветокорректоров, коррек­торов нелинейных искажений ТВ сигналов (гамма-корректоров) и др. — на телецентрах производится компенсация цветовых искажений при условии

использования на приемной стороне цветного кинескопа со среднестатистическими нормированными характери­стиками.

Цветовые искажения оцениваются по качеству воспроизведения специальных электрических испытательных сигналов, имитирующих опорные цвета. Например, широко используются сигналы, формиру­емые специальным генератором цветных вертикальных полос (ГЦП), с помощью которых на экране кинескопа воспроизводится восемь наиболее важных цветов: белый, желтый, голубой, пурпурный, красны|й, синий и черный (см. рис.2.5). Подобные две цветовые шкалы с разной насыщенностью использованы для визуальной оценки верно­сти цветопередачи и в УЭИТ.

2.5 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОТЕЛЕВИЗИОННЫМ ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ ТАБЛИЦАМ

 Оперативная оценка качества изображения по ТИТ широко прак­тикуется в ТВ системах. С помощью специализированных ТИТ оцени­вается обычно один-два качественных параметра (рис.2.5), а с по­мощью универсальных — все основные (рис.2.6). Преимущество универсальных ТИТ очевидно. Однако при их использовании либо уменьшается точность оценки качественных параметров за счет ог­рубления шкал, либо измерения проводятся лишь в отдельных ло­кальных местах кадра из-за ограниченных возможностей размещения в поле таблицы большого числа различных испытательных элементов.

Рисунок 2.5- оптическая ТИТ для измерения геометрических (координатных) искожений.

Рисунок 2.6- Эскиз универсальной электронной испытательной таблицы УЭИТ.

Указанные ТИТ могут быть оптическими (см.рис.2.5) или элект­ронными (см.рис.2.6). Преимуществом оптических таблиц является возможность оценки результирующего качества изображения при проверке всего тракта системы "от света до света", а также оценки величины искажений как в передающем, так и в приемном оборудо­вании. К сожалению, оптическую таблицу для ЦТ, да еще в многочис­ленных идентичных экземплярах, создать весьма сложно из-за срав­нительно быстрого старения цветных испытательных элементов — изменения их спектральных характеристик. Поэтому в ЦТ для оценки искажений, возникающих в видеоусилительном тракте телецентра, линиях связи и в приемниках, используются лишь электронные ТИТ. Универсальная электронная испытательная таблица (УЭИТ) состав­ляется из эталонных электрических сигналов, формируемых специ­альным генератором. Искажения в передающем оборудовании оцени­ваются по монохромным ТИТ и специальными методами.

Универсальная электронная таблица предназначена для объек­тивного и субъективного контроля основных параметров и их искаже­ний в тракте передачи черно-белого и цветного телевидения. На­значение испытательных элементов таблицы, как правило, многофункционально. В то же время оценка тех или иных искажений производится по разным испытательным элементам или по одинако­вым, но расположенным в разных местах рабочего поля для диффе­ренциальной оценки этих нарушений.

3 РАСЧЕТ ВЗВЕШЕННОГО И НЕ ВЗВЕШЕННОГО

ОТНОШЕНИЯСИГНАЛ/ШУМ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ

СИСТЕМЕ

Согласно заданию на курсовой проект заданная нам помеха имеет следующую спектральную плотность мощности:

                                       Gn(f)=G0×M(f),                                                 

где G0=1,5 мкВ2/Гц;

       M(f)=1

На рисунке 3.1 представлен график распределение спектральной плотности мощности помехи в полосе частот от 0 Гц до 6 МГц.

   Рисунок 3.1 – Вид спектральной плотности мощности помехи Gn(f)

Мощность помехи в полосе частот 0 Гц – 6 МГц определим по следующей формуле:

Подставляя в формулу все значения и взяв интеграл получаем, что Pневз=9 мВт.

Теперь определим не взвешенное отношение сигнал/шум по формуле:

                                        Nневзв=20×lg(Uиз/sневзв),                                        

где  Uиз=0,7 В – размах сигнала между уровнями белого и черного;

        sневзв=Ö Pневз – среднеквадратичное отклонение.

Nневзв=20×lg(0,7/0,009)=37,8 дб

Как известно, прием оптической информации в телевидении осуществляется зрительной системой, которая имеет ограниченную разрешающую способность. Это несовершенство зрительной системы наряду с понижением чувствительности зрения к восприятию мелких элементов изображения оказывает фильтрующее действие в отношении высокочастотных составляющих флуктуационных помех. Низкочастотные помехи более заметны, чем высокочастотные той же мощности. Ослабление визуального восприятия высокочастотных составляющих помех, кроме того, происходит в связи со способностью зрительной системы сглаживать выбросы помех и пониженной контрастной чувствительностью зрения при наличии помех.

Для учета этой особенности зрения вводят понятие электрической модели разрешающей способности глаза, представляемой в виде фильтра, амплитудно-частотная характеристика которого аппроксимируется так называемой весовой функцией помех D(f) (см. рисунок 3.2). Этот фильтр называют взвешивающим. По рекомендации МККР в цветном ТВ используется фильтр, характеристика затухания которого имеет вид:

где t=0,245 мкс;

       а=4.5.

                 Рисунок 3.2 – Вид весовой функции помех D(f)

Таким образом, визуально воспринимаемая мощность помехи Рвзв, характеризующая видность (заметность) помехи, может быть определена суммированием в приделах полосы частот видеоканала «взвешенных» составляющих спектра помехи:

Подставляя в формулу все значения и взяв интеграл получаем, что Pвзв=Вт.

Теперь определим взвешенное отношение сигнал/шум по формуле:

                                              Nвзв=20×lg(Uиз/sвзв)                                                (3.6)

                                      Nвзв=20×lg(0,7/0,0074)=25,7 дб

Выигрыш, который обеспечивает глаз человека определим как разность между взвешенным и не взвешенным отношением сигнал/шум:

                                         дб               

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА И ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОМЕХИ, СОЗДАЮЩЕЙ НА ЭКРАНЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА СТАЦИОНАРНУЮ КАРТИНУ

В данном разделе курсового проекта необходимо определить параметры и тип помехи, которая создаёт на экране телевизионного приёмника стационарную картину, указанную на рисунке 4.1. Изображение помехи на экране – совокупность неподвижных ярких тонких прямых линий на темном фоне. Параметры разложения телевизионного стандарта - 625´50, к=1:1. Время обратного хода по строке (полю) примем равным нулю.

                       Рисунок 4.1 – Вид изображения помехи

Прежде чем приступить к анализу помехи необходимо рассмотреть принцип формирования растра, так как это поможет нам в определении типа помехи и её параметров. Принцип формирования растра поясняется на рисунке 4.2. На этом рисунке сплошными стрелками показан прямой ход луча, а  прерывистыми – обратный ход луча.

                                  Рисунок 4.2 – Вид растра

Для упрощения анализа помехи представим её в виде двух составляющих. Первая составляющая  этой помехи создает картину, показанную на рисунке 4.3а, а вторая составляющая помехи – на рисунке 4.3б. Каждая составляющая помехи представляет собой периодическую последовательность «тонких» прямоугольных импульсов.

   Рисунок 4.3 – Вид изображения а) первой помехи; б) второй помехи

Определим параметры помехи. Для этого каждой составляющей помехи, представленной на рисунке 4.3, приведем временную диаграмму, на которой покажем расположение помехи в различных строках растра. Кроме этого определим их частоты и построим амплитудные спектры. Временная диаграмма для первой помехи показана на рис.4.4.

            Рисунок 4.4 – Временная диаграмма первой помехи

Из рисунка 4.4 видно, что

                                            Z×Tстр=(Z-1)×Tпом ,                                            (4.1)

где Z – число строк;

       Tстр – период строк ;

       Tпом – период помехи.

Если учесть что f стр =1/ Tстр, а  f пом=1/ Tпом, и f  =f  /2 то выражение (4.1) преобразуем к следующему виду:

                                            f пом =f стр   fкад                                                                  (4.2)

Амплитудный спектр первой помехи представлен на рисунке 4.5.   

            Рисунок 4.5 – Амплитудный спектр первой помехи

Для второй помехи временная диаграмма представлена на рисунке 4.6

                   Рисунок 4.6 – Временная диаграмма второй помехи

Из рисунка 4.6 видно, что

                                            Z×Tстр=(Z+1)×Tпом ,                                           (4.3)

Преобразуем выражение (4.3) к следующему виду

                                            f пом =f стр+fкад                                                                (4.4)

Амплитудный спектр второй помехи будет иметь следующий вид:

                        Рисунок 4.7 – Амплитудный спектр второй помехи

Следует отметить, что при кратности к=1:1 больше нет вариантов представления заданной помехи. Однако если изменить стандарт разложения

1:1 на стандарт разложения 2:1, то появятся и другие варианты комбинаций составляющих помехи, вызывающих на экране картину, представленную на рисунке 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта была достигнута поставленная цель – научиться использовать теоретические положения, усвоенные в ходе изучения курса. Задачей курсового проекта являлся расчёт отношения сигнал/шум в телевизионной системе, определение основных параметров помехи, создающей на экране телевизионного приемника стационарную картину.

При разработке и расчете курсового проекта были использованы следующие программы и програмное обеспечение: MICROSOFT WORD, MATHCAD 11. Закреплены основные навыки работы с данными приложениями.

В результате расчета данного курсового проекта были получены следующие значения: взвешенное отношение сигнал/шум 25.7 дБ; невзвешенное отношение сигнал/шум 37.8 дБ; выигрыш который обеспечивает глаз человека 12.1 дБ (что является нормой для ЦТВ).

В заключение надо добавить, что курсовой проект выполнен в полном объёме в соответствии с содержанием.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М., «Связь»,   1976 г.

2.     Ткаченко А.П., Кириллов В.И. Техника телевизионных измерений.

 Мн., «Вышейшая школа», 1976 г.

3.     Кириллов В.И., Ткаченко А.П. Телевидение и передача изображений

 Мн., «Вышейшая школа», 1988 г.

4.Джаконии В. Е. Телевидение. М., «Горячая линия – Телеком», 2002 г.

Страницы: 1, 2