Файл: Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера.pdf

ких сигналов, как бы развернутых во времени (отсюда и термин «развертка»), передается поочередно через канал связи. С такой задачей он справиться в состоянии.

На приемной стороне каналов радиосвязи также произ­ водится обход отдельных участков той площади, которая служит основанием для будущего изображения (этой пло­ щадью обычно является экран приемной электроннолуче­ вой трубки), но уже с другой целью. Если в передатчике изображение разлагается на отдельные элементы (отдель­ ные участки малого размера), то в приемнике происходит обратный процесс воссоздания изображения из отдельных участков. При обходе участков экрана приемной трубки под воздействием принятых электрических сигналов изме­ няется яркость свечения этих участков и из них образуется цельное изображение.

Преобразование пришедших на приемный конец сигна­ лов в яркость отдельных элементов разложения и компонов­ ка из них принимаемого изображения должны происходить в таком же порядке, в каком происходила развертка на пере­ дающем конце системы.

Для того чтобы по системе телевидения можно было передавать подвижные изображения, скорость обхода (ско­ рость развертки) выбирается достаточно большой (обычно 25 полных обходов — кадров в секунду).

Из сказанного ясно, что в системе телевидения как на пе­ редающем, так и на приемном конце, кроме узлов, служащих для передачи и приема радиосигналов, нужно иметь дополни­ тельное устройство для обеспечения развертки изображения (блок развертки).

Кроме того, чтобы получить на экране трубки телевизион­ ного приемника изображение, точно соответствующее пере­ даваемому, нужно строго согласовать между собой порядок обхода отдельных элементов разложения изображения в передатчике и приемнике. Обход должен совершаться син­ хронно (одинаковое количество раз в секунду) и синфазно (одновременно должны «развертываться» одни и те же эле­ менты одних и тех же строк)*.

* Строго говоря, воспроизведение изображения на приемном конце происходит с запозданием во времени, обусловленным конечной

ние должно быть всегда постоянным по величине для каждого эле­ мента разложения.

196

Для осуществления синхронной работы блоков развер­ ток в передатчике и приемнике имеются специальные устрой­ ства, получившие название б л о к о в с и н х р о н и з а ­

ци и .

Втелевидении применяется так называемая система принудительной синхронизации, при которой блок синхро­

низации — синхрогенератор передатчика — вырабатывает специальные с и н х р о н и з и р у ю щ и е импульсы. При помощи этих импульсов задается ритм работы блока развер­ ток передатчика и, кроме того, они совместно с сигналом изображения передаются через канал связи, попадают в теле­ визионное приемное устройство и управляют работой имею­ щихся здесь генераторов развертки.

На рис. 118 приведена упрощенная блок-схема линии связи для передачи телевизионных изображений. В нее введены все рассмотренные ранее узлы. Левая часть схемы, куда включены передающая трубка, УВС, модулятор, ГВЧ, блок развертки и блок синхронизации, представляет собой п е р е д а ю щ у ю часть линии. Правая часть, содержа­ щая блок УМН, детектор, УВС, приемную трубку, блок развертки и блок синхронизации, образует п р и е м н у ю часть.

Рассмотрим в общих чертах принцип действия системы. Передаваемые объекты освещаются источником света. От­ раженные от них световые лучи посредством оптического устройства фокусируются на чувствительной поверхности светоэлектрического преобразователя (передающей телеви­ зионной трубки). В результате работы трубки на ее выходе мы получим напряжение электрических сигналов изобра­ жения, отражающее изменение яркости вдоль строк — на­ пряжение видеосигналов, которое подводится к схеме спе­ циального усилителя видеосигналов, УВС, и усиливается

197

в нем. К напряжению видеосигнала добавляется напряже­ ние синхронизирующих импульсов, вырабатываемых син­ хрогенератором. Полученным сложным сигналом модулиру­ ются несущие колебания передатчика. Модулированные ко­ лебания в виде радиоволн излучаются в пространство антен­ ной передатчика и улавливаются антенной телевизионного приемника. Первым узлом телевизионного приемника (так же как и в радиовещательном приемнике) является блок УМН (усилитель модулированного напряжения), где при­ нятые сигналы избираются по частоте и усиливаются до определенного уровня. Во втором узле приемника — видео­ детекторе, происходит процесс демодуляции, при котором из модулированного напряжения высокой частоты выделяется напряжение модуляции, т. е. напряжение видеосигнала, смешанное с напряжением синхроимпульсов. Эти напряже­ ния усиливаютея далее в схеме УВС и подводятся к элект­ рооптическому преобразователю, роль которого играет при­ емная трубка — кинескоп. С ее помощью производится обратное преобразование электрических сигналов в види­ мое изображение, аналогичное передаваемому.

Напряжение с выхода УВС подается также на вход кана­ ла синхронизации приемника, где из полученной смеси сигналов выделяются синхронизирующие импульсы. Эти импульсы подводятся к блоку развертки приемника и управ­ ляют его работой.

В заключение следует отметить, что наряду с передачей изображения всегда передается звуковое сопровождение. Тогда схема, приведенная на рис. 118, еще более усложнит­ ся, так как к каналу передачи изображений добавится канал передачи звука.

ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Оценить качество телевизионного изображения или сравнить между собой несколько различных телевизионных изображений можно при помощи общих для них парамет­ ров. К таким параметрам относятся: яркость, контраст, чет­ кость и линейность.

Яркость. Под понятием яркость телевизионного изобра­ жения обычно понимается та «средняя» яркость свечения экрана приемной трубки, которая получается при данном, конкретном изображении. Каждое изображение состоит из

198

ряда отдельных участков большего или меньшего размера с различной яркостью свечения. При просмотре такого изо­ бражения глаз наблюдателя, воспринимая яркость каждого участка в отдельности, одновременно с этим «усредняет» восприятие, создавая впечатление некоторой средней яр­ кости. Яркость принимаемого телевизионного изображения обычно меньше яркости передаваемого изображения и опре­ деляется в основном световыми характеристиками прием­ ной трубки. Во всех телевизионных приемниках предусма­ тривается ручная регулировка яркости принимаемого изображения.

Контраст телевизионного изображения характеризуется различием в яркости самых светлых и самых темных участ­ ков данного изображения. Чем это различие больше, тем контрастнее данное изображение. Численно контраст оцени­ вается отношением максимальной яркости данного изобра­ жения к его минимальной яркости. Кроме объектов, имею­ щих наибольшую и наименьшую яркости, в каждом изоб­ ражении могут быть объекты с некоторой промежуточной яркостью, причем степень выявления этих промежуточных оттенков яркости в большой степени зависит от контраста изображения. Это, в свою очередь, определяет общее ка­ чество изображения. При недостаточном контрасте разли­ чие между минимальной и максимальной яркостью в изобра­ жении мало, промежуточные оттенки яркости выявляются слабо, изображение становится тусклым и поэтому качество его низкое. При чрезмерном контрасте, наоборот, диапазон изменения яркостей велик, что при ограниченных свето­ вых возможностях приемной трубки создает также плохое выявление промежуточных оттенков яркости. Изображе­ ние изобилует участками с очень большой и очень малой яркостью, почти при полном отсутствии промежуточных от­ тенков. Изображение становится грубым. Качество его весь­ ма низкое. При нормальном контрасте в изображении хорошо прорабатываются все оттенки яркости, качество изображе­ ния значительно улучшается.

В современном телевидении, где принимаемое изображе­ ние получается на экране приемной электроннолучевой трубки, контраст изображения в значительной степени за­ висит от качества экрана трубки, т. е. о т т о й м а к с и - м а л ь н о й я р к о с т и , которую может обеспечить лю­ минофор трубки. В еще большей степени контраст зависит от минимальной яркости конкретного изображения.

199

Четкость. Любое телевизионное изображение содержит в себе как крупные, так и мелкие детали передаваемого объекта. Контуры крупных деталей, занимающих в форма­ те кадра значительное место, обычно передаются хорошо. Мелкие детали изображения или резкие переходы от одного уровня яркости к другому могут быть переданы хуже, тог­ да эти детали становятся плохо различимыми, а контуры отдельных предметов оказываются размытыми. При этом уменьшается четкость изображения. Таким образом, понятие четкости изображения всегда связывается с воспроизведе­ нием на просматриваемом изображении мелких деталей объекта.

Различают четкость по горизонтали (вдоль строк) и чет­ кость по вертикали. Из-за строчной структуры телевизион­ ного изображения при передаче деталей с размерами, близ­ кими к элементу разложения, четкость по вертикали может быть ниже четкости по горизонтали. Выбором параметров системы телевидения можно сделать так, что четкости изо­ бражения по горизонтали и по вертикали будут приблизи­ тельно равными.

Четкость телевизионного изображения принято оцени­ вать числом элементов, на которое разлагается изобра­ жение в данной системе телевидения, или числом строк в его разложении.

Чем на большее число строк разложено изображение, тем выше его четкость, но тем более сложной и дорогой получа­ ется система телевидения. Поэтому увеличение числа строк в разложении телевизионного изображения производится до определенного предела. В СССР согласно телевизионному стандарту изображение разлагается на 625 строк (почти 520 тысяч элементов разложения изображения), что обеспе­ чивает большую четкость и высокие качества передаваемого изображения.

Линейность. Как известно, при разложении на элементы изображения на передающей стороне и при воссоздании его на приемной развертка отдельных элементов изображения должна проходить с определенной, строго постоянной ско­ ростью. Только в этом случае формы и пропорции различных объектов передаваемого изображения сохранятся в теле­ визионном изображении. Тогда это изображение может считаться линейным. В передающей камере при помощи специальных сложных устройств линейность поддержива­ ется весьма высокой, и изображение может считаться (по

200

своим пропорциям) точной копией передаваемого изображе­ ния. В телевизионном приемнике из-за ряда причин скорость обхода отдельных участков экрана приемной трубки ока­ зывается различной. Возникает искажение формы отдельных объектов изображения. Изображение становится нелиней­ ным. Таким образом, нелинейностью изображения назы­ ваются искажения геометрического характера, вызванные различием скорости развертки на различных участках эк­ рана трубки.

Различают нелинейность развертки по горизонтали (по строкам) и по вертикали (по кадру). На рис. 119 показано

Рис. 119. Нелинейность изображения по горизонтали (а) и по вер­ тикали (б)

изображение шахматной доски при обоих видах нелиней­ ности. И в том и в другом случае скорость развертки сначала была нормальной, а затем снизилась. Как видно из рисун­ ков, нелинейность развертки заметно ухудшает качество изображения, поэтому при проектировании и ремонте гене­ раторов развертки обращается особое внимание на обеспе­ чение высокой линейности.

СТАНДАРТ ТЕЛЕВИДЕНИЯ СССР

Как уже было сказано выше, преобразование оптичес­ кого изображения в электрические сигналы (видеосигналы) производится при помощи передающей телевизионной труб­ ки. Воспроизведение принятого изображения на приемном конце происходит с помощью приемной трубки Принципы действия и конструкция передающих и приемных трубок п риблизительно одинаковы для всех телевизионных систем,

201

применяющихся в различных странах. То же относится к ряду узлов системы телевидения — УВС, блокам развер­ ток, приемному каналу и др. Однако передать полученный сигнал можно различными способами, применяя различные методы обработки сигналов и выбирая применительно к этим методам параметры сигналов. Поэтому в различных стра­ нах из экономических, технических и иных соображений по-разному подходят к выбору параметров телевизионной системы. В каждой стране принят определенный стандарт телевидения, который утверждает все основные параметры телевизионного вещания данной страны*. К ним относятся:

принятое число строк в разложении изображения; ширина полосы частот телевизионного тракта; рабочий диапазон волн; тип модуляции; принципы излучения.

Рассмотрим эти параметры применительно к телевизион­ ному вещанию СССР.

Число строк в разложении изображения

В различных странах передаваемое телевизионное изоб­ ражение разлагается на различное число строк (Англия — 405, США, Япония — 525, Франция — 819). В С С С Р, с о г л а с н о с т а н д а р т у , и з о б р а ж е н и е р а з ­ л а г а е т с я н а 6 2 5 с т р о к . Такое число строк сле­ дует считать оптимальным, так как при этом обеспечи­ вается высокое качество изображения при относительно невысокой сложности системы телевидения.

Ширина полосы частот телевизионного тракта

Этот параметр зависит от принятой четкости изображе­ ния, а также от числа строк, на которое разлагается изобра­ жение в данной системе телевидения. Параметр ширины полосы частот является определяющим для данной системы телевидения, так как, с одной стороны, он характеризует качество изображения, которое может обеспечить данная

* Всего существует 13 телевизионных стандартов. Из них 4 применяются в Европе.

202

система телевидения, а с другой — в большой степени опре­ деляет сложность и стоимость самой системы.

Определим требуемую ширину полосы пропускания сис­ темы телевидения, для чего найдем границы частотного спектра видеосигнала, проходящего через данную систему. Предположим, что через систему телевидения передается изо­ бражение, состоящее из чередующихся черно-белых полей, образующих некоторое подобие шахматной доски (рис. 120). Такое изображение в результате работы системы создается и на экране приемной трубки. Каждый переход «тона» от бе-

чает скачок напряжения видеосигнала на входе приемной трубки.

Учтя число таких изменений, происшедших за одну се­ кунду, можно найти границы частотного спектра видеосиг­ нала.

Предположим, что число черно-белых клеток уменьша­ ется. Это означает, что будет уменьшаться и число измене­ ний видеосигнала, а следовательно, его частота. Самым прос­ тым изображением, соответствующим самой низкой частоте видеосигнала, будет изображение, состоящее из двух полей, расположенных одно над другим (рис. 121). В этом случае при передаче каждого кадра напряжение видеосигнала пре­ терпевает одно полное изменение, т. е. за время передачи одного кадра изображения проходит один период напряже­ ния видеосигнала.

203