2.1.2. Функциональные свойства телевизоров

Функциональные свойства телевизоров подразделяются на свой­ства, обеспечивающие уверенный прием телевизионных передач и характеризующие качество изображения и звукового сопровож­дения.

Уверенный прием телевизионных передач. Уверенным приемом называют такие условия приема передач, когда независимо от состояния погоды, солнечной активности, времени суток и года, температуры и влажности воздуха, а также других факторов обес­печивается прием передач заранее выбранного телевизионного передатчика.

К основным параметрам телевизоров, обеспечивающим уве­ренный прием телевизионных передач, относятся чувствительность и избирательность (селективность) в каждом из диапазонов при­нимаемых волн, которые в совокупности определяют возможное число принимаемых программ.

Чувствительность телевизионного приемника определяет воз­можность его функционирования на значительном удалении от телепередатчика. Она характеризует способность телевизора при­нимать слабые сигналы и определяется наименьшим напряжени­ем сигналов изображения и звукового сопровождения на входе телевизора в микровольтах, которое дает устойчивое, нормаль­ное изображение и обеспечивает номинальную выходную мощ­ность по звуковому каналу.

Другим важным параметром телевизоров является избиратель­ность, которая характеризует способность телевизионного прием­ника выделять сигналы нужной станции из множества сигналов и помех, воздействующих на антенну приемника.

Избирательность измеряется в децибелах (дБ) и показывает, как ослабляется сигнал мешающей станции или помехи по отно­шению к полезному сигналу:

Лб = 201og UJU_n,

где U_c — напряжение полезного сигнала, В; U_n — напряжение помехи, В.

Чем лучше одновременно чувствительность и избирательность телевизионного приемника, тем больше станций, в том числе слабых и далеко удаленных, он способен принять.

Качество телевизионного изображения. К важнейшим парамет­рам, характеризующим качество телевизионного изображения, относятся масштабирование, яркость и контраст, структурные и цветовые параметры.

К масштабированию телевизионного изображения относятся: размеры телевизионного изображения, формат телевизионного кадра, степень геометрического подобия телевизионного изобра­жения изображаемому объекту.

Размер изображения на экране телевизора зависит от диагона­ли экрана кинескопа. Размеры выпускаемых в России черно-бе- лых кинескопов составляют 6...67 см по диагонали, цветных — 16... 67 см. Размеры кинескопов телевизоров зарубежных фирм до­стигают 1 м и более. Изображения большего размера можно полу­чить в проекционных телевизорах, которые работают по принци­пу отражения.

Как правило, телевизоры с экраном большого размера обеспе­чивают зрителю больший эффект присутствия на месте показыва­емых событий и, кроме того, позволяют большей группе людей смотреть телепередачи. Однако большой экран сильнее выявляет все системные недостатки изображения (строчная развертка, про­пуски сигналов — «снег»). Поэтому, как правило, такие телевизо­ры для удобства просмотра следует располагать на удаленном рас­стоянии от зрителя (более 5 диагоналей), что возможно только в просторных помещениях.

Формат телевизионного кадра (номинальное отношение ши­рины телевизионного изображения к его высоте) во многом оп­ределяет зрительские ощущения. Формат 16x9 по сравнению с форматом 4x3 более удобен для глаз зрителя. Панорамность раз­вертки создает впечатление присутствия в кинозале. Широкий формат обусловливает большую выразительность, позволяет те­лезрителю ощутить реальность транслируемых передач и свою при­частность к освещаемым событиям.

Степень геометрического подобия телевизионного изображе­ния объекту определяет верность его геометрического воспроиз­ведения и зависит от степени нелинейных, фоновых и геометри­ческих искажений растра, выражаемой в процентах. Эти искаже­ния вызывают искривление вертикальных и горизонтальных пря­мых, нарушение пропорций и размеров изображения на экране кинескопа относительно оригинала.

Создание и применение некоторыми зарубежными фирмами (Sony, Panasonic, Thomson, Samsung) кинескопов с плоским эк­раном (trinitron, supertrinitron, black DIVA (dack invar aespherical)) наряду с изменением конструкции электронных пушек и приме­нением специальных схем и устройств позволило значительно уменьшить геометрические искажения. В этих кинескопах сфери­ческая поверхность экрана, характерная для традиционных ки­нескопов, заменена цилиндрической с одновременным увеличе­нием радиуса кривизны с 1,5 м (традиционный кинескоп) до 1,8 м (с плоской — flat) и с 2 м (с суперплоской — super flat) до 2,5 м (с ультраплоской — ultra flat) поверхностью экрана.

Яркость изображения оценивается в канделах на квадратный метр (кд/м²) по максимальной яркости наиболее светлых участ­ков изображения. Максимальная яркость телевизионного изображе­ния на экране кинескопа цветного телевизора (в зависимости от размера экрана по диагонали) лежит в пределах 170...320 кд/м².

Яркость свечения экрана кинескопа определяет возможность просмотра телепередачи на свету без напряжения зрения. Макси­мальная яркость свечения показывает, при каком уровне внеш­ней освещенности сохраняются комфортные условия для просмотра телепередач. Чем выше яркость изображения, тем большая внешняя освещенность допустима.

Практически установлено, что средняя яркость 30...50 кд/м² вполне достаточна для просмотра изображения. Недостаточная яркость цветного изображения вызывает его искажение. Малая яркость свечения экрана приводит к кажущемуся изменению цве­та слабо освещенных и различно окрашенных деталей, особенно на темных кадрах изображения. Так, красные цвета становятся коричневыми, желтые приобретают красный оттенок, а голубые — синий.

Контраст изображения — параметр, характеризующий разли­чие в яркости отдельных элементов изображения. Количественно контраст телевизионного изображения при отсутствии внешней освещенности выражается отношением яркости наиболее светло­го участка телевизионного изображения к яркости наиболее тем­ного его участка. Контраст изображения зависит от размеров и взаимного расположения темных и светлых участков изображения.

Фирма Panasonic использует в своих телевизорах систему рас­ширения уровня черного до уровней «чернее черного» и «белее белого», которая повышает точность воспроизведения градаций яркости темной области и производит расширение черной со­ставляющей сигнала, осуществляя автоматическую балансировку контраста. При этом темные фрагменты изображения остаются черными, даже если они расположены рядом с фрагментами боль­шой яркости.

Для снижения отражения внешнего света экраном кинескопа и повышения контраста изображения многие фирмы окрашива­ют, тонируют, затемняют стекло экрана кинескопа, промежутки между люминофорными элементами заполняют черным светопог- лощающим покрытием. Применяются также пигментированные люминофоры, каждое звено которых окружено слоем, представ­ляющим собой светофильтр, соответствующий спектру излуче­ния люминофора и поглощающий значительную долю внешнего света, отраженного от поверхности экрана.

По данным фирм Sony, JVC, Philips, Sharp, Thomson, кинескопы (black trinitron, black linitron plus, black DIVA) уменьшают отраже­ние света и увеличивают контраст изображения от 30 до 60 %.

Структурным параметром телевизионного изображения, харак­теризующим его детальность, является разрешающая способность.

Разрешающая способность кинескопа характеризует его возмож­ность отображать различные мелкие детали изображения. Разре­шающая способность количественно выражается максимальным числом чередующихся визуально различимых черных и белых ли­ний при воспроизведении изображения штриховой миры, нане­сенной на телевизионной испытательной таблице.

Различают разрешающую способность по горизонтали (вдоль телевизионных строк) и по вертикали (поперек строк). Современ­ные стационарные телевизоры цветного изображения обеспечи­вают разрешающую способность по горизонтали 400...450 линий, по вертикали 450...500 линий, переносные — соответственно 300...350 и 350... 400 линий. У телевизоров черно-белого изображе­ния разрешающая способность несколько выше (вследствие от­сутствия цветоделительной маски в кинескопе черно-белого изоб­ражения): по горизонтали 450...500, по вертикали 500...550 линий.

В целях увеличения разрешающей способности и яркости ки­нескопы подвергаются постоянному усовершенствованию. Ряд фирм (Sony, Panasonic) достигает этого путем уменьшения пло­щади триад люминофора с соответствующим уменьшением раз­мера отверстий в теневой маске. Шаг маски для кинескопов с теневой маской и шаг апертурной сетки в трубках типа trinitron составляют 0,3...0,4 мм.

Наибольшая разрешающая способность достигается в гибрид­ных кинескопах с планарным расположением электронных пушек и точечной теневой маской (порядка 1000 телевизионных линий).

Улучшения разрешающей способности кинескопов добивают­ся и путем совершенствования системы фокусировки электрон­ного луча. Использование динамической многоточечной фокуси­ровки (dynamic focus) обеспечивает однородность свечения элек­тронного пятна по всей поверхности экрана вне зависимости от угла отклонения от центральной оси электронного луча. Это по­вышает разрешающую способность в углах экрана кинескопа до уровня разрешающей способности в центре экрана.

Применение компьютерной системы воспроизведения (CAS), позволяющей смыкать на экране цветные строки друг с другом, не оставляя промежутков, также значительно повышает разреша­ющую способность (фирма ITT Nokia). Получению более четких контуров вокруг частей изображения способствует электронная система выделения переходов от темных к светлым тонам (sharpness booster). Использование гребенчатого фильтра устраняет интерфе­ренцию между цветами, которая обычно проявляется в виде муа­ровой структуры и улучшает разрешающую способность (по дан­ным фирмы Panasonic, на 30 %).

К основным цветовым параметрам, характеризующим качество цветного изображения, относятся чистота цвета, его насыщен­ность, баланс белого цвета.

Зрительные ощущения любых реально существующих цветов с экрана цветного телевизора человек получает при воздействии на его органы зрения излучений трех основных цветов: красного, зеленого и синего, испускаемых триадой люминофора кинескопа с различной интенсивностью. Цвет излучения триады определяет­ся цветом преобладающих спектральных составляющих и долей излучения белого цвета.

Характеристика цвета, которую можно выразить длиной вол­ны доминирующего спектрального излучения, называется цвето­вым тоном.

Чистота цвета представляет собой объективную колоримет­рическую характеристику качества цвета, определяющую степень выраженности цветового тона, которая зависит от доли излуче­ния спектрального и белого цвета. Чем меньше в этой смеси доля спектрального излучения, тем менее выражен цветовой тон, тем ближе он к ахроматическому и, наоборот, чем больше доля спек­трального цвета, тем ближе цвет к чистому спектральному. По­этому наибольшую чистоту, принятую за 1, имеют цвета моно­хроматических спектральных излучений, цветовой тон которых определяется длиной волны X.

Излучение белого цвета, в котором примерно в равных коли­чествах представлены все спектральные излучения и ни одно из них не доминирует, не имеет цветового тона, и чистота его равна 0. Такое излучение является бесцветным (ахроматическим) и коли­чественно характеризуется только яркостью. Чистота цвета коли­чественно выражается отношением яркости спектральной состав­ляющей, с которой она входит в смесь с белым, к их суммарной яркости.

Субъективная характеристика зрительного восприятия цвета, соответствующая его чистоте и позволяющая оценить долю чис­того хроматического цвета в общем цветовом ощущении, называ­ется насыщенностью цвета. Если насыщенность недостаточна, то цвет выглядит блеклым (разбеленным). При избыточной насыщен­ности цвет становится ближе к цветам спектра.

Чистота цвета ухудшается, когда электронные лучи каждой электронной пушки цветного кинескопа попадают на зерна лю­минофора другого цвета. При плохом статическом и динамиче­ском сведении электронных лучей, характеризующим совмеще­ние трех цветных изображений, появляются радужные переходы, на белых линиях становятся заметны цветные окантовки. Плохое сведение электронных лучей может быть вызвано деформацией, намагничиванием теневой маски, неточной юстировкой откло­няющей системы и системы сведения.

Для уменьшения деформации теневой маски, вызываемой ее нежелательным нагревом (на это расходуется около 80 % энергии электронных лучей), многие зарубежные фирмы стали изготавли­вать ее из сплава инвар (Fe-Ni), имеющего значительно меньший коэффициент температурного расширения, чем ранее использо­вавшееся железо, а также практически не поддающегося намаг­ничиванию. Это привело к улучшению качества цветного изобра­жения и его стабильности.

Разработаны различные системы самосведения лучей. Так, фир­ма Sony в кинескопах типа trinitron на апертурную сетку наносит специальный люминофор для индикации положения лучей. На­пряжение, образующееся на выходе встроенного в trinitron фото­элемента, чувствительного к излучению этого люминофора, пре­образуется в цифровой код и передается в центральный процессор. Если положение лучей таково, что на экране кинескопа возникают геометрические искажения, то в устройство управления поступает информация об ошибке, после чего искажение корректируется.

Баланс белого цвета характеризует такой режим работы кинес­копа, когда любые изменения регулировок яркости и контраст­ности не приводят к окрашиванию изображения. Различают ста­тический и динамический балансы белого.

Статический баланс белого цвета характеризует степень соот­ветствия цвета свечения экрана цвету свечения эталонного источ­ника белого при заданной яркости.

Динамический баланс белого цвета характеризует сохранение правильного воспроизведения белого цвета во всем диапазоне регулировок яркости и контраста.

Нарушение баланса белого цвета приводит к появлению окра­шивания изображений ахроматических (бесцветных) объектов. Применение в современных телевизорах устройства автоматиче­ского баланса белого цвета обеспечивает поддержание неизмен­ного цветового тона изображения в течение всего периода службы кинескопа, а также четкую фиксацию уровня черного цвета.

Параметры телевизоров, характеризующие качество звукового сопровождения, были рассмотрены в предыдущем подразделе.