3.5.Форма стандартного телевизионного сигнала[7]

Полностью сформированный и подготовленный к передаче сигнал радиовещательного телевидения должен удовлетворять требова­ниям ГОСТ 7845—92. Такой сигнал содержит следующие четыре составляющих:

1. Сигнал изображения, переносящий информацию о яркости различных элементов изображения на экране телевизора.

2. Строчные и кадровые импульсы синхронизации генераторов развертки в телевизоре.

3. Строчные и кадровые импульсы гашения электронного луча приемных трубок.

4. «Постоянную» составляющую.

Для большей наглядности удобно рассматривать структуру те­левизионного сигнала сначала во временном интервале, где отсут­ствуют кадровые импульсы, а затем во время кадровых импуль­сов.

В первом случае телевизионный сигнал имеет форму, изобра­женную на рис. 3.13. В интервале времени прямой ход. Рис. 3.13. Форма телевизионного сигнала на временном интервале, где отсутствуют кадровые импульсы

развертки по строкам) передается сигнал изображения, соответствую­щий яркости различных элементов строки. Мгновенные значения напряжения этого сигнала располагаются в интервале от уровня белого до уровня черного. Во время обратного хода передается строчной гасящий импульс, имеющий длительность На гасящем импульсе помещается строчной импульс синхрониза­ции длительностью .

Весь период строчной развертки составляет Н = 64 мкс. Таким образом, длительность прямого хода составляет t₁= H- = 64-12=52 мкс.

Если принять весь размах телевизионного сигнала за 100%, то согласно стандарту амплитуда импульсов синхронизации всегда должна составлять 25% от этого максимума вне зависимо­сти от содержания изображения. Это постоянство амплитуды син­хроимпульсов обеспечивает надежное их отделение от сигналов изображения в схеме телевизора. Назначение синхроимпульсов — обеспечение синхронного и синфазного движения электронных лу­чей приемной трубки, находящейся в телевизоре, и передающей трубки, находящейся в передающей камере телецентра.

Гасящие импульсы своей вершиной должны находиться на уровне черного, что обеспечит запирание луча кинескопа во время обратного хода развертки. Всплески сигнала изображения не должны заходить выше уровня чер­ного, иначе будет трудно отде­лить синхроимпульсы от сигнала изображения. Поясним, почему необходимо гасить электронный луч во время обратного хода. Для этого предположим сначала, что луч не гасится. В этом случае на экране кинескопа образуются два растра: один — движением лу­ча по экрану на прямом хо­де, а другой — на обратном ходе (рис. 3.14). Растр обратно­го хода имеет яркость, существенно меньшую по сравнению с яркостью прямого хода.

Тем не менее во время передачи изображений растр обратного хода заметно подсвечивает темные места изображения, ухудшая важный качест­венный показатель — контрастность, определяемую ф-лой(2.20):

.

Рис 3.14. Возникновение паразительной засветки во время обратного хода строчной развертки

В случае отсутствия гашения луча на обратном ходе в знаме­натель ф-лы (2.20) следует еще добавить яркость растра обрат­ного хода: и контрастность снизится в не­сколько раз.

Второе назначение гасящих импулъсов — передача «постоян­ной» составляющей телевизионного сигнала. С этой целью ампли­туда гасящих импульсов меняется в соответствии с величиной на­пряжения «постоянной» составляющей (амплитудная модуляция). На рис. 3.15 представлены два случая: I — средняя яркость В_ср («постоянная» составляющая) строки мала (хотя на ней могут иметься и светлые элементы А, Б ...); II — средняя яркость В_ср строки велика (хотя на ней могут иметься и темные элементы А, Б.,.). Как видно из рис. 3.15, амплитуды га­сящих импульсов в этих двух случаях различны. Более светлым (в среднем) строкам соответствуют большие амп­литуды гасящих импульсов. При пра­вильной подаче телевизионного сигна­ла на управляющий электрод кинеско­па вершины гасящих импульсов должны все время находиться на уров­не , соответствующем полному запи­ранию луча во время обратного хода. При такой фиксации гасящих импуль­сов яркость B_ср темных строк будет малой, а яркость светлых строк — со­ответственно большой.

Структура телевизионного сигнала во время передачи кадровых импуль­сов показана на рис. 3.16. Кадровый га­сящий импульс, запирающий луч ки­нескопа во время обратного хода вер­тикальной развертки, имеет длитель­ность =1,5 мс. Весь период кад­ровой развертки составляет =20 мс (передается 50 полукадров в секунду). Относительная длительность кадрового гасящего импульса имеет величину

Рис 3.15 Правильная подача ТВ сигнала

Необходимость гашения электронного луча в кинескопе также и во время обратного хода по кадрам не связана с потерей кон­трастности. Искажения изображения в случае отсутствия кадровых

Рис. 3.16. Форма ТВ сигнала во время передачи кадровых им­пульсов

гасящих импульсов проявляются в виде редких тонких свет­лых полос, как бы «зачеркивающих» изображение (рис.3.17). Это явление объясняется следующим образом. Во время обратного хода по кадрам электронный луч поднимается с нижней части изображения на верхнюю. Генератор строчной развертки продолжает в это время работать, отклоняя луч по горизонтали. Число таких строк на одном полукадре определяется из соотноше­ния строкам. На полном кадре, состоящем из двух полукадров, число «зачеркивающих» строк будет вдвое больше: =50 строк, причем наличие чересстрочной развертки приводит к размещению «зачеркивающих» строк одного полукадра в промежутках та­ких же строк второго полукадра. Га­шение (запирание) электронного луча во время обратного хода по кадрам приводит к исчезновению «зачеркива­ющих» строк.

Так же, как и на строчном, на кад­ровом гасящем импульсе располагает­ся относительно более узкий кадровый синхроимпульс.

Рис. 3.17. Искажения изображе­ния в случае отсутствия кадро­вых гасящих импульсов

По стандарту его длительность равна двум с половиной строч­ным периодам: мкс. Разница в длитель­ностях кадрового и строчного импульсов синхронизации оказыва­ется значительной: . Это позволяет сравнительно простыми средствами надежно разделять в схеме те­левизора строчные импульсы от кадровых.

Так как во время обратного хода по кадрам луч кинескопа по­гашен и сигнал изображения не передается, то казалось бы, нет необходимости передавать в это время строчные синхроимпульсы, т. е. можно было бы ограничиться более простой формой сигнала, изображенной на рис. 3.18а.Однако при такой форме

появляются

Рис. 3.18. Упрощенная форма кадровых импульсов гашения и син­хронизации: а) упрощенная форма сигнала; б) врезки в кадровом •синхроимпульсе

недопустимые искажения нескольких десятков строк в верхней части изображения. Это объясняется тем, что на участке АБ, где отсутствуют строчные импульсы синхронизации строчный генератор лишается синхронизации и частота его автоколебаний может значительно отклониться от частоты следования строчных синхро­импульсов. После момента, обозначенного буквой Б, потребуется несколько десятков синхроимпульсов, прежде чем строчный гене­ратор войдет в синхронизм..Отсутствие синхронизации первых строк кадра приведет к неустойчивости положения деталей изо­бражения в верхней части кадра. Следовательно, импульсы строч­ной синхронизации необходимо передавать также и во время кад­ровых импульсов гашения и синхронизации (рис. 3.18б). Чтобы не увеличивать полный размах телевизионного сигнала, строчные синхроимпульсы во время передачи кадрового синхроимпульса по­мещаются внутри его, в виде так называемых врезок Соответст­вующая схема в телевизоре образует из этих врезок обычные строчные синхроимпульсы.

При сравнении графиков рис. 3.18б и рис. 3.16 видно их сущест­венное различие, заключающееся в том, что в стандартном теле­визионном сигнале до, во время и после передачи кадрового им­пульса синхронизации частота строчных синхроимпульсов удваи­вается. Это связано с использованием чересстрочной развертки, применяемой в телевизионном вещании для сокращения полосы частот телевизионного сигнала. При чересстрочной раз­вертке в каждом полукадре укладывается целое число строк плюс половина

строки (625/2 = 312,5). Так, если первый (нечетный) по­лукадр начинается с начала строки (точка В на рис. 3.19), второй

Рис. 3.19. Структура растра при чересстрочной развертке

Рис. 3.20. Различие в структуре кадровой группы импульсов при отсутствии урав­нивающих импульсов

(четный) полукадр начинается с оставшейся половины строки (точка ) и кончается полной строкой (точка ). Таким путем получается необходимое переплетение четных и нечетных строк. Из рассмотрения графика на рис. 3.19 следует, что момент пе­рехода кадровой развертки с прямого хода на обратный для не­четного полукадра (точка А) отстает от момента начала ближай­шей строки Б на длительность половины строки Н/2, а для чет­ного кадра отрезок соответствует периоду целой строки H. В связи с этим меняется временной интервал между соседними строчными и кадровым синхроимпульсами (рис. 3.20). Кроме того, меняется количество строчных врезок в кадровом синхроимпульсе (для нечетного полукадра — три врезки, для четного — две). Эти обстоятельства — изменение фазы соседних строчного к кадрового синхроимпульсов и изменение числа врезок — во-первых, услож­няют схему синхрогенератора, формирующего эти импульсы, и, во-вторых, и это самое существенное, различная импульсная структура сигнала в четном и нечетном полукадре (рис. 3.20) при­водит к нарушению точности работы схемы кадровой синхрониза­ции в телевизоре и к полной или частичной потере чересстрочной развертки.

Идентичность импульсной картины в четном и нечетном полу­кадрах достигается удвоением частоты строчных импульсов до, во время и несколько позже передачи кадрового синхроимпульса. График импульсов, отличающийся от изображенного на рис. 3.20 тем, что в промежутки между «основными» строчными синхроим­пульсами введены дополнительные импульсы, отмеченные пунк­тиром, показан на рис. 3.21. В этом случае взаимное расположение

Рис. 3.21. Введение дополнительных уравнивающих импульсов в кадровую группу

соседних строчного и кадрового импульсов и число врезок в кад­ровом импульсе для нечетного и четного полукадров "оказываются одинаковыми. Импульсы двойной строчной частоты называют урав­нивающими. Для того чтобы величина средней составляющей уравнивающих импульсов не возросла по сравнению со средней составляющей строчных импульсов, находящихся вдали от кадро­вого синхроимпульса, что могло бы привести к нечеткой работе устройств синхронизации, длительность уравнивающих импульсов уменьшают вдвое: