1.9 Основні параметри розкладу зображення і відеосигналу

До основних параметрів розкладу зображення належать:

- кількість рядків Z;

- формат кадру k ф;

- кількість елементів розкладу N;

- кількість кадрів, що передаються, n _п, і що відтворюються за секунду;

- контраст зображення К.

Значення цих параметрів можуть мінятися в широких межах залеж­но від призначення ТВС.

Елемент розкладу. Зображення при телевізійній передачі поділя­ється на окремі елементи розкладу. У межах елемента розкладу можуть бути дрібні деталі переданого оптичного зображення, але телевізійна система усереднює їхню яскравість по площі елемента і дає сигнал, що відповідає цій середній яскравості. Передати деталі зображення розмі­рами менше елемента розкладу телевізійна система не в змозі.

Розгортка зображення - процес послідовного перетворення за за­здалегідь установленим законом яскравості (і кольоровості в кольоро­вому телевізорі) елементів зображення в електричні сигнали. Іншими словами, це спосіб здобування растру.

Кадр - однократна розгортка всієї площі зображення.

Поле - частина елементів розкладу зображення.

Растр - це заздалегідь установлений малюнок рядків розгортки, що забезпечує істотно рівномірне покриття всієї площі кадру. Іншими сло­вами, растр являє собою траєкторію руху елемента розгортки по пло­щині кадру.

Форматом кадру називається відношення ширини переданого зо­браження b до його висоти h: kф = b/h (рисунок 1.14).

Рисунок 1.14 - Поелементне розбиття телевізійного кадру

Кількість елементів розкладу в стовпчику за умови, що елементом розкладу є квадрат зі стороною δ, становить: Z = h/δ .

Кількість елементів у рядку: b/δ = kф h/δ= kф Z.

'У

Кількість елементів розкладу: N = kф ZZ = kф Z².

В мовному телебаченні Z = 625, щоб рядкова структура не була помітна при спостереженні зображення з семикратної відстані ви­соти екрана.

kф = 4/3, що узгоджується з форматом кадру в кіно. Цим полегшу­ється передача кінофільмів по ТБ. Відповідно, N = 520000.

Вимоги до n _п і n _в в 1 с різні і залежать від телевізійної системи (ТВС). Зазвичай n _п береться з умови забезпечення злитності фаз руху, зафіксованих в сусідніх кадрах. В професійному кіно n _п = 24, в аматор­ському n _п = 16, в ТБ n _п = 25. n _в береться за умови відсутності мерех­тіння зображення. Це близько 45-50 кадрів/с.

Найважливішими параметрами відеосигналу є динамічний діапазон і смуга частот. Приклад розрахунку такий.

Динамічний діапазон по напрузі

де U_max,U_min - максимальна та мінімальна напруги відповідно.

Або по потужності D_P = U.

Будь-якій системі властиві шуми. Вони обмежують динамічний ді­апазон. Тому

де P_c - потужність сигналу,

Р_ш - потужність шуму.

Щоб пропускати відеосигнал без спотворень, канал зв’язку повинен мати більший динамічний діапазон, ніж у відеосигналу. Зокрема, при контрасті К = 100 динамічний діапазон по потужності становить D_P = 100² = 10⁴.

Смуга частот відеосигналу залежить від багатьох факторів, у тому числі і від способу розгортки. Розглянемо порядкову і черезрядкову (кадр передається за 2 поля) розгортки.

Спроектуємо шахову дошку на передавальну трубку, кожна клітина якої дорівнює за площиною одному елементу розкладу (рисунок 1.15). Оскільки у мовному телебаченні N » 500000, то чорних і білих клітинок буде по 250 000. Очевидно, що на кожні 2 клітинки - 1 перепад, на 1 кадр - 250 000 перепадів або N2. Частота сигналу визначається кількі­стю перепадів в 1 с. Отже, F_max = n • N2, де n - кількість кадрів в 1 с. Враховуючи це все, спектр сигналу простягається від 0 до F_max, або F = 50 • 500000/2 = 12,5МГц.

1 перепад

Рисунок 1.15 - Принцип обрахунку спектра телевізійного сигналу на прикладі максимально можливих перепадах яскравості

Для того щоб зменшити F, застосовують черезрядкову розгортку (як у кіно: 1 кадр показують 2 рази). В ТБ спочатку передають спочатку всі непарні рядки - 1 поле, а потім парні - 2 поле. Кожне поле - за п. При цьому n _п = n _в і F = 6,25 МГц.