Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Магнитная запись импульсов 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

§ 17-2]

Свойства зрения, используемые в телевидении

Введение в телевидение принципа развертки устраняет затруднения, связанные с необходимостью передачи сигналов от многочисленных элементов изображения. Действительно, при наличии развертки одновременный анализ всех элементов изображения заменяетоя их последовательным анализом. При этом видеосигнал изображения в каждый данный момент времени характеризуется величиной тока, пропорциональной яркости анализируемого времени элемента изображения. Поэтому для передачи видеосигнала изображения по радио при наличии развертки можно использовать обычную одноканальную радиолинию.

Развертка изображения должна осуществляться с весьма большой скоростью, чтобы за время анализа одного кадра изображения в сюжете передачи не произошло существенных изменений. Длительность кадра должна быть настолько малой, чтобы можно было практически пренебречь перемещением движущихся объектов за время кадра. Иными словами, один отдельно взятый телевизионный кадр должен представлять собой практически неподвижное изображение.

Одновременно с поочередным анализом отдельных элементов изображения должно производиться воссоздание световой картины на экране телевизионного приемника. Световая точка, образованная электронным способом на экране приемной трубки, приводится в движение по тому же закону, что и луч развертки на передающей стороне (рис. 17-2). Яркость бегающей световой точки ойределяется текущим значением видеосигнала изображения, поступающего по каналу связи на приемную сторону. Поэтому на экране приемной трубки воссоздается такое же распределение яркостей, которое имело место для сюжета передачи.

Для правильного воспроизведения изображения необходимо, чтобы движение развертывающей точки на приемной стороне безошибочно копировало ход развертки на передающей стороне.

Эта задача может быть решена только в том случае, если по электрическому каналу связи, помимо видеосигнала изображения, передаются специальные сигналы, обозначающие начало каждого кадра и каждой очередной строки разложения на передающей стороне. Эти сигналы носят название кадровых и строчных синхронизирующих импульсов.

Для передачи синхронизирующих импульсов используются те моменты времени, когда развертывающий луч совершает обратный ход развертки по кадру или по строке.

Состав телевизионного сигнала

Упрощенная форма телевизионного сигнала с включенными в него синхроимпульсами показана на рис. 17-3.

ИадроЬый синхроимпульс

Длительность , апрочнш

/асящии импульс синхроимпульса

Уровень Уробень' \

черного /белого

Длительность кадрового Синхроимпульса


Рнс. 17-3. Упрощенная форма телевизионного сигнала.

Различают следующие составные элементы полного телевизионного видеосигнала: видеосигнал изображения; кадровые -и строчные синхроимпульсы, кадровые и строчные гасящие импульсы.

Гасящие импульсы необходимы для запирания передающей и приемной телевизионных трубок на время обратного хода развертки. Появление на экране телевизионного приемника линий обратного хода развертки мешало бы наблюдению передаваемого изображения.

Видеосигнал изображения обычно располагается относительно уровня вершин синхроимпульсов таким образом, что уровень черного в сигнале оказывается выше уровня белого. Телевизионный сигнал при этом носит название негативного . Передача негативного сигнала имеет преимущества в отношении помехоустойчивости, поскольку сильные помехи при этом оказываются в области черного и представляются на экране приемной трубки в виде малозаметных темных пятен на светлом фоне.

В то же время передача сигнала в негативе не означает, что на экране приемной трубки будет получено негативное изображение. Видеосигнал при подаче на приемную трубку фазируется таким образом, что действие сильного черного сигнала приводит к появлению темного пятна на экране, а действие слабого белого сигнала - к появлению светлого пятна.

17-2. СВОЙСТВА ЗРЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕЛЕВИДЕНИИ

Спектральная чувствительность зрения

Визуальное наблюдение телевизионных изображений основывается на использовании некоторых свойств зрения. Свет представляет собой электромагнитные колебания с весьма короткой длиной волны. Человеческий глаз может воспринимать световые лучи с длинами волн от 0,4 де 0,76 мк. В зависимости от длины световой волны монохроматического источника излучения! изменяется цветовое ощущение (рис. 17-4).


Ультра- Область Видимых фиолетоЗые светоВых лучей лучи

Ц8 0,9 10мк

Инфракрасные лучи

Рис. 17-4. Спектральная чувствительность глаза и передающих телевизионных трубок.

/ - кривая относительной видности; 2 - чувствительность висмуто-серебряно-цезиевого фотокатода: 3 - чувствнтельноать сурьмяно-цезиевого фотокатода; 4 - чувствительность кисло-родио-цезиевого фотокатода.

Световые лучи с длиной волны 0,4 мк воспринимаются глазом как синие, а с длиной волны 0,76 мк как красные. Длине волны 0,55 мк соответствует желтый цвет. Глаз не одинаково реагирует на световое излучение различных монохроматических источников, имеющих одинаковую мощность излучения. Избирательность глаза по отношению к световым лучам различных длин волн характеризуется кривой относительной видности (рис. 17-4).

Монохроматический источник - источник, излучающий электромагнитные колебания на одной вполне определенной длине волны.



Совместное действие на глаз световых лучей, вызывающих в отдельности ощущение красного, зеленого и синего цветов, может привести к появлению ощущения любого цветового оттенка (в зависимости от соотношения между силой света указанных источников). Это обстоятельство используется при построении систем цветного телевидения.

Контрастная чувствительность зрения

Наблюдатель может обнаружить объект на окружающем его фоне, если яркость объекта Боб отличается от яркости фона Вф. Различие яркостей объекта и фона или контраст объекта с окружающим фоном принято характеризовать коэффициентом контрастности К, определяемым по формуле:

Л = ° 100% (при £об > -Вф).

Одна из особенностей зрения заключается в том, что глаз в равной степени реагирует не на одинаковую абсолютную разность яркостей двух объектов ДВ = В^ - В г, а на одинаковую относительную разность АВ/В. Минимально различимая относительная разница в яркостях полей, определяющая контрастную чувствительность зрения, составляет К мин = -б-= 1%- Эта величина в широ-л

ких пределах не зависит от абсолютного значения яркости В.

Разрешающая способность глаза характеризуется величиной минимального угла зрения Умин. под которым еще видны раздельно две точки. В среднем полагают Уиик- = 1.

Инерция зрения

Для передачи эффекта движения в телевидении, как и в кино, используют свойство инергции зрения, которое заключается в способности глаза сохранять зрительное ощущение в течение некоторого времени после окончания светового раздражения. Вследствие инерции зрения удается воспроизвести изображение движущихся объектов путем достаточно быстрой смены неподвижных кадров, проходящих перед наблюдателем. Опыт показывает, что эффект достаточно плавного движения обеспечивается при передаче 24-25 кадров в секунду. Однако при этом заметны сильные мелькания, которые утомляют глаз.. При дальнейшем увеличении частоты кадров ощущение мельканий уменьшается и, наконец, совсем исчезает.

Критическую частоту повторения кадров /к> при которой происходит слияние мельканий, определяют по следующей эмпирической формуле:

fK = 9,61gfi+65,

где В - средняя яркость тел.евизионного экрана в стильбах. При практически встречающихся значениях величины В критическая частота кадров составляет 48-60 гц.

17-3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Фотоэлектронный эффект

Для преобразования световых сигналов в электрические в телевидении используется явление фотоэлектронного эффекта. Различают внешний и внутренний фотоэлектронные эффекты^

Внешний фотоэлектронный эффект заключается в испускании (эмиссии) электронов с поверхности металла под воздействием светового потока. Наиболее значительно это явление выражено у щелочноземельных металлов , (калий, натрий, рубидий и цезий). Внутренний фого-электронный эффект заключается в увеличении проводимости некоторых полупроводников под воздействием света.

Простейший прибор, построенный на принципе использования внешнего фотоэлектронного эффекта, называется фотоэлементом (рис. 17-5, а). Под воздействием


-I I


Выход

Рис. 17-5. Принципы фотоэлектронного преобразования сигналов изображения.

светового потока, падающего на фотоэлемент, из фотокатода вырываются электроны, которые притягиваются положительно заряженным анодом. Ток /ф в цепи фотоэлемента при определенном значении анодного напряжения прямо пропорционален световому потоку Ф, падающему на фотоэлемент (/ф = кФ). Фотоэлемент является практически безынерционным прибором; всякое изменение светового потока сопровождается немедленным изменением величины тока.

С целью увеличения чувствительности фотоэлементов применяют так называемые сложные фотокатоды. К. их числу относятся, в частности, оксидно-цезиевый (или кислородно-цезиевый) и сурьмяно-цезиевый фотокатоды. Эти фотокатоды имеют сложную слоисто-зернистую структуру.

Сурьмяно-цезиевый и оксидно-цезиевый фотокатоды могут выполняться в виде тонкой полупрозрачной пленки и работать на просвет (свет падает с одной стороны полупрозрачной пленки, а электроны выходят с обратной стороны).

Чувствительность фотоэлемента зависит от длины волны падающего на него света. На рис. 17-4 показана ( в относительных единицах) характеристика спектральной чувствительности некоторых полупрозрачных фотокатодов. Путем определенного подбора материала фотокатода возможно построение фотоэлементов, максимум спектральной чувствительности которых сдвигается в область длинноволновых или коротковолновых световых лучей.

Возможно также построение фотоэлементов, чувствительных к инфракрасным, ультрафиолетовым и рентгеновым лучам. Это существенно расширяет пределы использования телевизионной техники, делая возможным наблюдение в значительно более широкой области спектра электромагнитных волн, чем это доступно для человеческого глаза.

Внутренний фотоэлектронный эффект, свойственный некоторым полупроводникам (фотосопротивлениям), объясняется тем, что под воздействием светового потока внутри полупроводника увеличивается число электронов, освободившихся из кристаллической решетки. Фотосопротивяе-ния более чувствительны к потоку лучистой энергии,



§ 17-3]

Приборы для фотоэлектронного преобразования сигналов

чем фотоэлементы. Максимум спектральной чувствительности некоторых фотосопротивлений находится в длинноволновой области спектра (красные и инфракрасные лучи). В связи с этим представляется возможным использовать фотосопротивления для построения приборов, работающих в области инфракрасных лучей. Недостатком большинства фотосопротивленнй является их инерционность.

Принцип иакоплеиия зарядов

С целью увеличения чувствительности фотоэлектронного преобразования в телевидении обычно используется принцип накопления зарядов, сущность которого заключается в следующш. Фотоэлемент включается по схеме, показанной на рис. 17-5, б. Световой поток Ф падает на фотокатод непрерывно. Ключ К разомкнут в течение времени, значительно большего, чем время замыкания ключа. При разомкнутом ключе конденсатор С заряжается фотоэлектронным током, имеющим небольшую величину. На конденсаторе накапливается электрическая энергия, и напряжение на нем возрастает. При кратковременном замыкании ключа происходит быстрый разряд конденсатора через сопротивление нагрузки причем среднее значение тока разряда во столько раз больше тока заряда, во сколько раз время накопления заряда больше времени разряда конденсатора. Падение напряжения на сопротивлении Ra за счет разрядного тока используется в качестве сигнала изображения.

С помощью одного отдельно взятого фотоэлемента можно получить электрический сигнал, соответствующий только одному элементу изображения. В передающей телевизионной трубке фотокатод должен быть устроен так, чтобы каждому элементу изображения соответствовал свой элементарный фотокатод.

На рис. 17-5, е показана схема, поясняющая возможность получения телевизионных сигналов от каждого из элементов изображения. В состав этой схемы входит панель из фотоэлементов, на фотокатоды которых с помощью объектива проектируются изображения отдельных элементов сюжета передачи. Аноды всех фотоэлементов соединены вместе и подключены к источнику питания. В цепях фотокатодов находятся накопительные конденсаторы (одинаковой емкости) С^, и т. д., на которых непрерывно происходит накопление зарядов, обусловленное явлением внешней фотоэлектронной эмиссии. Величина зарядного тока для каждого фотоэлемента определяется величиной светового потока Ф, приходящего от элементарного участка изображения. В результате этого на конденсаторах С^, и т. д. накапливаются заряды, образующие своеобразный потенциальный рельеф . Глубина этого рельефа соответствует освещенности отдельных элементов изображения. Коммутатор К поочередно, в соответствии с принятым законом развертки, обеспечивает разряд элементарных накопительных конденсаторов на нагрузочное сопротивление R, в результате чего на нем выделяется видеосигнал изображения.

Развитие этой схемы привело к созданию передающих телевизионных трубок различных типов, причем основное направление их развития определялось стремлением к повышению чувствительности при достаточной разрешающей способности.

Передающие телевизионные трубки

Исторически первым типом передающей телевизионной трубки был иконоскоп (рис. 17-6, а), в котором использовался специальный мозаичный фотокатод в виде слюдяной пластины с нанесенными на ней мельчайшими серебряно-цезиевыми фотокатодами. Как в иконоскопе, так и в других типах передающих трубок в качестве быстродействующего коммутатора, обеспечивающего пооче-

редный анализ всех элементов изображения, используется безынерционный электронный луч.

Иконоскоп имел малую чувствитааьность, позволявшую использовать его только в условиях студийной передачи при сильном искусственном освещении. Усовершенствование конструкции иконоскопа привело к созданию более чувствительной передающей трубки типа супериконоскоп, в которой используется полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет (рис. 17-6, б)


Рис. 17-6. Передающие телевизионные трубки.

а - иконоскоп; б - супериконоскоп; в - суперортикон; г - трубка с фотосопрогивлением (видикон).

Эта передающая трубка может работать в условиях естественной освещенности.

Наиболее совершенным типом передающей трубки, в которой используется явление внешнего фотоэлектрического эффекта, является суперортикон (рис. 17-6, в). Серийные трубки этого типа с разрешающей способностью порядка 625 строк могут работать при освещенности на фотокатоде порядка 1,5 лк, в то время как минимальная освещенность, необходимая для чтения и письма, составляет 20-30 лк.

Чувствительность суперортикона может быть доведена до 1 -10~ лк, что соответствует телевизионному наблюдению в условиях безлунной ночи. Разрешающая способность при этом уменьшается до 100 строк. Высокая чувствительность суперортикона достигается за счет значительного усложнения конструкции.

Использование явления внутреннего фотоэлектронного эффекта позволяет значительно упростить конструкцию передающих трубок, сохранив примерно такую же чувствительность и разрешающую способность, какую имеет стандартный суперортикон. Передающая трубка, в которой используется явление внутреннего фотоэлектронного эффекта, называется передающей трубкой с ф о т о с о п р о т и в л е н и е м.!

Внешний вид такой трубки показан на рис. 17-6, г, а схема ее устройства приведена на рис. 17-7. Световое изображение проектируется объективом на фотосопротй -вление, нанесенное в виде тонкого слоя на полупрозрачную сигнальную пластину. Последняя через металлическое кольцо соединена с нагрузочным сопротивлением. При освещении фотосопротивления между его левой и правой сторонами образуются проводящие каналы, причем величина проводимости зависит от освещенности данного участка изображения. Между правой и левой сторонами пластины за период кадра происходит перераспределение электронов тем более значительное, чем больше проводи-

В литературе встречаются также другие названия передающих трубок этого типа (видикон, статикой и т. п.).



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95