§ 17-6]

Основные характеристики телевизионного изображения

В среднем

= 40 60 гц.

В вещательных телевизионных системах широко распространена так называемая чересстрочная развертка, применение которой позволяет вдвое уменьшить частоту повторения кадров.

Сущность чересстрочной развертки можно пояснить с помощью' рис. 17-12. Вместо того чтобы передавать, например, 50 кадров в секунду при прогрессивной развертке и Z строках разложения, поступают следующим образом. За первые 1/50 се/с передают все нечетные строки (1, 3, 5 и т. д.), образующие первый полукадр. За следую-

РрогрессиВнав

Чересстрочная раэВертна 1-й палукадр 2-й полунадр

развертка (один кадр)

Рис. 17-12. Прогрессивная и чересстрочная развертки.

щие 1/50 сек передают все четные строки (2, 4, 6 и т. д.), образующие второй полукадр. Чтобы четные и нечетные строки не накладывались одна на другую, общее число строк Z выбирается нечетным. Развертка первого полукадра заканчивается на половине строки, а вторая ее половина входит во второй полукадр. Общее количество строк Z, таким образом, передается за время 1/25 сек.

Следовательно, число полных кадров в секунду уменьшилось вдвое. В то же время количество смен полукадров остается равным 50 в секунду. Другими словами, мелькание изображения происходит с той же частотой, как и при прогрессивной развертке (50 гц). Это мелькание не заметно для глаза. Четкость изображения не ухудшается, поскольку общее число строк разложения остается без изменения. Однако число кадров в секунду, необходимое для устранения мелькания, уменьшается вдвое.

Могут представиться практические случаи, когда к телевизионной системе не будет предъявляться требование воспроизведения эффекта.движения. В таких случаях можно допускать значительное уменьшение числа кадров в секунду. Обычно эта задача выполняется путем значительного уменьшения скорости строчной развертки, что увеличивает длительность передачи одного телевизионного кадра и соответственно приводит к уменьшению частоты кадров.

Если частота кадров становится менее 7-10 гц, то при воспроизведении телевизионного изображения оказывается невозможным использовать свойство инерции зрения. В таких случаях используется фотографическая запись телевизионного изображения или воспроизведение его с помощью специальных электронно-лучевых трубок, обеспечивающих длительное сохранение изображения на экране (например, за счет длительного послесвечения экрана).

Выбор числа строк

Число строк Z выбирается из условия достаточно четкого воспроизведения изображений объектов малого размера или деталей крупных объектов. Обычно требуется, чтобы число строк разложения соответствовало разрешаю-

щей силе глаза, которая характеризуется углом зрения уиин-

Величина Z может быть взята тем больше, чем меньше расстояние, с которого рассматривается экран приемника., Опыт показывает, что оптимальные точки наблюдения находятся на расстояниях L от экрана, в 3-5 раз превышающих ширину экрана Ь.

Расчетная формула имеет вид:

~ Ькфу

тр.е b - ширина экрана;

L - расстояние, с которого наблюдается телевизионное изображение;

- коэффициент формы кадра, представляющий собой отношение ширины экрана к его высоте

4 Y - минимальный 5гол зрения (обычно в расчетах е берут у = 2).

5 В вещательном телевидении принимают: йф = 10 4 ,

2 = -g- (из условия передачи по телевизионному

каналу кинофильмов, имеющих такой формат

кадра); = з 5 Y = 2 ( или 2 рад^ .

При указанных условиях Z = 850 строк. При этом обеспечивается максимальное значение четкости изображения, рассматриваемого с заданного

( b 1 \

расстояния = ~з~ )

Вместе с тем следует учесть то обстоятельство, что глаз способен обнаружить повышение четкости только в том случае, если прирост числа строк AZ составляет определенный процент общего числа строк Z. Поэтому при малом числе строк четкость возрастает с ростом Z быстро, а при большом числе строк - медленно. При выбранном для телевизионного вещания в СССР числе строк разложения Z = 625 обеспечивается четкость, близкая к максимальному значению.

При решении спепиальных задач, когда изображение может рассматриваться на любых расстояниях от экрана, понятие максимальной четкости теряет свое значение., В этом случае увеличение числа строк всегда желательно., В среднем мои^но считать, что различение отдельного объекта требует, чтобы на его изображение приходилось не менее 4-8 строк разложения.

Частота строк определяется по формуле

/стр ~ fv.-

Выбор полосы пропускания телевизионного канала

Телевизионный видеосигнал изображения, получаемый с помощью фотоэлектронного преобразователя, имеет ряд характерных особенностей. На рис. 17-13 показано упрощенное изображение, состоящее из трех контрастных пятен разной яркости By, Bii В^ При развертке вдоль строки Si -видеосигнал изображения претерпевает резкие скачки в точках I - I, 2-2, 3-3, а в другие моменты времени остается постоянным. Ступенчатость и наличие резких скачков являются характерной особенностью видеосигнала изображения. Скачки сигнала определяют контуры изображения. Искажение скачков, например уменьшение их крутизны, приводит к размытости контуров, уменьшению четкости изображения. Искажение вершин импульсов сигнала приводит к некоторому перераспределению яркостей и искажению передачи полутонов. Этот вид искажений менее значителен, чем появление размытости контуров.

Для того чтобы телевизионная система воспроизводила без искажений как скачки сигнала, так и распределение яркостей, соответствующим образом выбирается полоса пропускания канала связи. Для передачи резких скачков сигнала, характеризующих контуры изображения, необходимо также стремиться к уменьшению поперечного сечения (так называемой апертуры) электронного луча в передающей и приемной трубках.

Для любого реального сюжета передачи сложный по форме телевизионный видеосигнал можно представить в виде спектра, состоящего из большого числа синусоидальных колебаний различных частот. При сложении всех этих колебаний воспроизводится форма передаваемого телевизионного сигнала.

Исходное изображение

Сигнал с размытыми фронтами

Воспроизведенное изо6ракение

Зоны постепенного перехода от черного/< яркостям Bj, В^,

Рис. 17-13. Особенности телевизионного видеосигнала.

Энергия телевизионного сигнала концентрируется около составляющих спектра, имеющих следующие частоты: 1) частоты изменения средней яркости сюжета передачи от кадра к кадру (от О до 2-3 ец); 2) частота кадров / и ее гармоники 2[к, 3/ и т. д.; 3) частота строк /тр и ее гармоники 2/стр. З/тр и т. д. Между участками, в которых концентрируется энергия телевизионного сигнала, имеются незаполненные промежутки, которые практически используются в цветном телевидении для передачи информации о цвете.

Ширина спектра телевизионного видеосигнала Д/, определяется по формуле

д/c=o,7

где - коэффициент формы кадра, равный отношению ширины кадра к его высоте. Если при чересстрочной развертке f= 25 гц, Z = 4

= 625 строк и Лф = -g-, то Д/с!=* 4 Мгц. Из этого примера

видно, что телевизионный сигнал имеет весьма широкий спектр частот.

Для неискаженного воспроизведения изображения на экране приемной трубки необходимо, чтобы по тракту передачи телевизионного сигнала были без искажений

переданы все составляющие спектра телевизионного сигнала.

Потеря низких частот спектра (в том числе потеря средней составляющей) приводит к неправильной передаче распределения яркостей отдельных участков изображения. Потеря высших частот спектра приводит к искажешда (размыванию) контуров объектов на изображении, что затрудняет или делает невозможным распознавание этих объектов.

Для обеспечения необходимой формы частотной характеристики тракта передачи телевизионного сигнала н устранения влияния апертуры электронного луча в передающей и приемной трубках обычно используются специальные корректирующие элементы (схемы коррекции).

Телевизионный видеосигнал не может быть непосредственно передан по радио ввиду наличия в его спектре очень низких частот. Поэтому в радиопередатчике осуществляется модуляция несущей радиочастоты телевизионным видеосигналом. Модулированный радиосигнал излучается антенной передатчика в пространство и улавливается антенной телевизионного приемника. После усиления радиочастотный сигнал детектируется и преобразуется вновь в телевизионный видеосигнал.

В современных телевизионных системах амплитудная модуляция является основным видом модуляции несущей частоты телевизионным сигналом. Это объясняется тем, что применение частотной, фазовой илн импульсной модуляции при наличии весьма широкого спектра частот модулирующего сигнала связано с серьезными техническими трудностями, преодоление которых требует значительного усложнения телевизионной аппаратуры.

Прн амплитудной модуляции огибающая модулированного радиосигнала по форме повторяет кривую модулирующего сигнала. Спектр телевизионного видеосигнала имеет две боковые полосы частот, которые представляют как бы зеркальное отражение спектра телевизионного видеосигнала по обе стороны от несущей радиочастоты Полоса частот Д/рс, занимаемая спектром радиосигнала, равна удвоенному значению максимальной частоты Д/. спектра видеосигнала:

Д/рс = 2Д/вс-

Телевизионный радиосигнал занимает весьма широкую полосу частот, составляющую 6-8 Мгц и более. С целью уменьшения ширины полосы частот, занимаемой телевизионной системой, в телевизионном вещании осуществляют-так называемую однополосную передачу телевизионного сигнала, сущность которой заключается в том, что на передающей стороне с помощью фильтров подавляется одна из боковых полос модуляции. Как показывают расчеты и практика телевизионного вещания, подавление одной боковой полосы модуляции не приводит к искажению изображения на приемной стороне. Полоса пропускания радиочастотных цепей передатчика и приемника при этом уменьшается почти вдвое.

Выбор несущей частоты телевизионного канала

Для неискаженного воспроизведения видеосигнала, передаваемого по радио, необходимо, чтобы максимальная частота этого сигнала была в 10-15 раз меньше несущей частоты радиопередатчика. Это означает, что для передачи телевизионного видеосигнала с содержащимися в нем верхними частотами до 5-6 Мгц требуется радиопередатчик, работающий на частотах не менее 50-90 Мгц. Этим частотам соответствуют метровые волны (от 6 до 3,3 м). В настоящее время известны телевизионные устройства работающие на волнах от 7,5 м рр 3 см.

§ 17-7]

Телевизионные стандарты

Дальность приема телевидения

Ультракороткие радиоволны, на которых производятся телевизионные передачи, лишь незначительно огибают кривизну земной поверхности и только в некоторых наиболее благоприятных случаях могут отражаться от верхних ионизированных слоев атмосферы (ионосферы). Уверенный и регулярный прием телевизионных передач на 5льтракоротких волнах возможен только на расстояниях до 200-300 км. Практически достижимая дальность телевизионной передачи зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника, высоты подъема и характеристик направленности передающей и приемной антенн.

Одним из возможных путей увеличения дальности телевизионных передач на УКВ является применение так называемых радиорелейных (ретрансляционных) линий. Радиорелейная линия состоит из передающей и приемных телевизионных станций, между которыми устанавливается некоторое число вспомогательных приемопередающих станций, называемых ретрансляторами. Каждый ретранслятор, приняв телевизионный сигнал, передает его дальше, пока, наконец, сигнал от последнего ретранслятора не приходит на оконечную приемную станцию. С помощью радиорелейных линий можно производить передачу телевизионных сигналов на УКВ иа несколько тысяч километров.

Для передачи телевизионных сигналов на УКВ на дальние расстояния могут также применяться кабельные линии. Однако прокладка кабеля и установка промежуточных усилительных устройств обычно обходится дороже, чем установка радиорелейных линий.

За последние годы в печати стали все чаще появляться сообщения о том, что многие радиолюбители даже при использовании обычных телевизионных приемников осуществляют прием телевизионных передач на расстояниях в несколько тысяч километров от телецентра.

Возможность дальнего приема телевизионных передач (на расстояниях до 1 ООО-5 ООО км) объясняется тем, что в некоторых условиях ультракороткие волны отражаются от ионосферы и благодаря этому попадают в удаленную точку приема. Условия дальнего приема существенно зависят от степени солнечной активности. Так, например, в летние месяцы случаи дальнего приема становятся более частыми, чем зимой.

Проведение опытов по дальнему приему вполне доступно широкому кругу радиолюбителей. При этом прежде всего необходимо путем соответствующей настройки телевизора обеспечить возможность приема дальних телевизионных станций, отличающихся по рабочим частотам. Существенное значение имеет увеличение чувствительности приемника и применение специальных остронаправленных (например, рамочных) приемных антенн. Необходимо также учитывать, что основные параметры телевизионного сигнала дальних телецентров (/к, /етр и Z) могут отличаться от величин, принятых в СССР в качестве стандарта.

17-7. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СТАНДАРТЫ

Основные технические характеристики Передающих и приемных телевизионных станций определяются специальными телевизионными стандартами. В табл. 17-1

Таблица 17-1

Основные параметры телевизионных стандартов