3.4. Линейчатость телевизионного спектра

Характерной особенностью телевизионного спектра в отличие, например, от спектра звукового сигнала является его линейча­тость. Это значит, что в определенных выше границах частот , присутствуют не все частоты, а только составляющие,

Рис. 3.7. Выявление линейчатости телевизионного спектра на приме­рах простых изображений: а) изо­бражение в виде горизонтальной полосы; б) сигнал, соответствую­щий этому изображению; в) изо­бражение в виде вертикальной по­лосы; г) сигнал, соответствующий этому изображению.

кратные кадровым и строчным частотам. Меж­ду этими составляющими имеются относительно боль­шие незаполненные проме­жутки. В системах цветного телевидения эти промежут­ки удается с успехом использовать для передачи цветовой информации.

Явление линейчатости телевизионного спектра покажем на сле­дующем примере. Возьмем два изображения на телевизионном эк­ране:— одно в виде горизонтальной полосы со спадающей ярко­стью к верхней и нижней границе растра (рис. 3.7а), а другое — в виде такой же вертикальной полосы со спадающей яркостью к левой и правой границе растра (рис. 3.7в). Формы соответствую­щих сигналов, поступающих на управляющий электрод кинеско­па, представлены на рис. 3.7 б и г (начало координат принято в центре изображения). Для облегчения дальнейших рассуждений функции рис. 3.7 б и г представим в следующем простом виде:

, . (3.6)

Формы сигналов от изображений рис. 3,7а и при непрерывной периодической развертке будут иметь вид периодической функции рис. 3,8 с периодом для случая рис. 3.7,б Т=Т_кадр и для случая рис. 3.7,г Т=Т_СТР:

, .

где и — номер периода: 0, 1, 2 ...

Рис.3.8 Пример периодического ТВ сигнала

Эти функции могут быть также представлены рядом Фурье:

, (3.7)

. (3.8)

Их спектр показан на рис. 3.9,а и б.

Рис 3.9 Спектр ТВ сигнала, соответствующего изображением рис.3.7,а и 3.7,в.

Так как в одном кадре по вер­тикали в предельном случае может быть уложено

Z/2 пар черных и белых строк (дальнейшему увеличению пар препятствует огра­ниченное число строк разложения), высшая частота спектра (высшая гармоника кадровой частоты m )для случая на рис. 3.9а (и рис. 3.7а, б) определяется выражением:

. (3.9)

Высшая частота спектра для случая на рис. 3.9б определяется ф-лой (3.4). Заменим в этой формуле произведение nZ частотой строк . Тогда

.

Рассмотрим теперь несколько более сложный случай, в кото­ром сигнал, подаваемый на управляющий электрод кинескопа, будет представлять собой произведение сигнала и сигнала :

. Подставляя получим. . (3.10)

Соответствующее изображение на экране представится в виде светлого пятна с понижением его яркости к краям изображения по всем направлениям от центра

Рис. 3.10. Изображение, сигнал которого соответствует произведению сигналов рис. 3.9а,б: а) вид такого изображения; б) соответствую­щее распределение яркости

Форма распределения яркости в этом случае в виде пространственной фигуры показана на рис. 3.10б. На рис. 3.11 дана соответствующая осциллограмма

Рис. 3.11. Форма телевизионного сигнала, соответствующая изображению на

рис. 3.10,а

изменения сигнала во времени. Как видно из этого рисунка полный сигнал представляет собой периодическую последовательность фигур а, б, в, строчной частоты, амплитудномодулированных на­пряжением кадровой частоты.

Перемножение двух функций времени означает соответствую­щее перемножение их спектральных составляющих. Таким образом, спектр произведения u_кадр u_стр будет являться суммой всех воз­можных произведений из гармоник кадровой и строчной частот:

, (3.11)

где q — номер строчной гармоники; m — номер кадровой гармони­ки. Используя элементарную формулу тригонометрии

,

любую составляющую спектра можно представить в виде суммы двух боковых частот:

(3.12)

Спектральная картина, соответствующая выражению (3.12), будет иметь вид,

Рис. 3.12 Линейчатый спектр ТВ сигнала.

показанный на рис. 3.12. Вокруг гармоник частоты строк (q=Q, 1, 2 ...), играющих роль несущих, снизу и свер­ху располагаются «нижние» и «верхние» боковые частоты и (m=0, 1, 2 ...), причем в промежутках этих дискретных частот напряжения других частот отсутствуют. Следует обратить внимание также на то, что в середине между строчными гармониками (участки А, Б, В ...) энергия составляю­щих спектра становится незначительной. Указанные особенности телевизионного спектра позволили в современных системах цвет­ного телевидения методом частотного уплотнения спектральный состав сигнала этих систем сделать равным спектру черно-белого телевидения.