6.2.5. Восстановление средней составляющей телевизионного сигнала

Средняя (постоянная) составляющая телевизионного сигнала характеризует среднюю яркость изображения наблюдаемого объекта.

Для примера на рис. 6.10, а показаны осциллограммы телевизионных сигналов с различными значениями средней составляющей соответствующие изображениям светлой точки на темном фоне (1), рядом расположенных темных и светлых точек на сером фоне (2), темной точки на светлом фоне (3). В этом случае U_ср.1 > U_ср.2 > U_ср.3.

При прохождении телевизионного сигнала через межкаскадные переходные конденсаторы средняя составляющая теряется, в результате чего осциллограммы приобретают вид, показанный на рис. 6.10, б (площади сигнала над осью абсцисс и под ней равны). Из рис. 6.10, б видно, что вершины гасящих импульсов находятся на разных уровнях U₁ < U₂< U₃, зависящих от средней составляющей. Если такого вида сигналы подать в цепь модулятора кинескопа, то возникнут специфические искажения, например, для изображения 1 темный фон станет серым, светлая точка - очень яркой, для изображения 3 светлый фон будет серым, градации яркости в темных местах воспроизводиться не будут.

Рис. 6.10. К пояснению процесса восстановления средней составляющей телевизионного сигнала:

а - осциллограммы телевизионных сигналов с различными средники составляющими; б - осциллограммы телевизионных сигналов с потерянной средней составляющей; в - осциллограммы телевизионных сигналов после фиксации средней составляющей

Телевизионный сигнал с потерянной средней составляющей занимает почти вдвое больший динамический диапазон по сравнению с сигналом, имеющим постоянную составляющую. При этом нарушается соотношение между значениями яркости и уровнями сигнала.

Для неискаженного воспроизведения градаций яркости необходимо, чтобы независимо от величины средней составляющей уровень черного или белого в телевизионном сигнале занимал фиксированное положение относительно световой характеристики кинескопа. Это обеспечивается привязкой вершин гасящих импульсов к определенному уровню. Результаты восстановления (фиксации) средней составляющей иллюстрируются рис. 6.10, в, на котором вершины гасящих импульсов привязаны к нулевому уровню. Для сюжетов 1, 2 и 3 фиксированные значения средней составляющей соотносятся между собой следующим образом: U_ф1 < U_ф2< U_ф3, что приводит к правильным зависимостям между значениями телевизионных сигналов и уровнями яркости.

На практике применяются как неуправляемые, так и управляемые схемы восстановления средней составляющей. К недостаткам неуправляемых схем следует отнести значительную инерционность при резком уменьшении размаха телевизионного сигнала, неравномерность воспроизводимой яркости вдоль строк. Более высокая точность достигается управляемыми схемами фиксации, в которых для управления используются специальные импульсы, формируемые из синхронизирующих или гасящих сигналов.

На рис. 6.11 показана диодно-резистивная схема восстановления постоянной составляющей мостового типа, обеспечивающая быструю зарядку или разрядку конденсатора С при прохождении синхронизирующих или гасящих импульсов [10]. В отсутствие сигнала мост тщательно сбалансирован, потенциалы точек а, б равны. При поступлении управляющих импульсов конденсаторы С₁ и С₂ заряжаются через диоды, а в промежутке между импульсами медленно разряжаются через резисторы R₁ и R₂, поддерживая диоды в запертом состоянии (С₁ = С₂ >> С). Если во время прохождения синхронизирующего импульса через конденсатор С его уровень больше потенциала в точке б, конденсатор С будет заряжаться через VD2 до тех пор, пока потенциал точки б не уравняется с потенциалом точки а. Если же уровень синхроимпульса будет ниже потенциала точки б, конденсатор С начнет разряжаться через диод VD₁ до тех пор, пока потенциалы точек а и б не уравняются.

Рис. 6.11. Принципиальная схема управляемого диодно-резистивного устройства фиксации мостового типа

Управляемая схема обеспечивает безынерционную фиксацию уровня синхроимпульсов при большой постоянной времени разрядкимкостй С в интервале между импульсами.