А.2.Коррекция апертурных искажений
Апертурные искажения вызывают уменьшение амплитуды сигнала мелких деталей изображения и растягивание резких перепадов яркости. Таким образом, апертурные искажения сходны с искажениями видеосигнала, вызываемыми спадом частотной характеристики видеотракта в области верхних частот. Имеется, однако, существенное отличие, которое приводит к необходимости применения специальных схем коррекции апертурных искажений. В видеоусилителях частотные искажения обычно сопровождаются фазовыми. Апертурные искажения, если они вызываются лучом с симметричной формой поперечного сечения, не сопровождаются фазовыми сдвигами отдельных спектральных компонент. Эта особенность апертурных искажений поясняется на рис. 2.13,а и б. При развертке изображения белой вертикальной полосы на черном фоне симметричным лучом с диаметром dл импульс видеосигнала также симметричен относительно вертикальной оси, т. е. является функцией четной, и последовательность таких импульсов может быть представлена рядом Фурье, содержащим только косинусоидальные составляющие. Соответственно апертурная характеристика должна аппроксимироваться четной функцией.
Апертурные корректоры выполняются по двум распространенным схемам. Одна из «них основана на применении дифференцирующих цепей. Сущность метода дифференциальной апертурной коррекции заключается в следующем.
Рис. 2.13. Образование сигнала при симметричной форме считывающего луча: а) передаваемое изображение; б) форма видеосигнала; в) аппроксимирующая функция
Апертурная характеристика аппроксимируется следующей четной функцией:
, (2.11)
где — частота, при которой амплитуда сигнала уменьшается в е раз (е — основание натуральных логарифмов). Графически функция (2.11) изображена на рис. 2.13,в. Выражение (2.11) может быть представлено в виде:
, (2.12)
где , , и т.д.
Корректирующее устройство должно иметь обратную частотную характеристику вида
(2.13)
Дифференциальная апертурная коррекция сводится к синтезу частотной характеристики, описываемой выражением (2.13). Как видно из (2.13), общая частотная характеристика может быть представлена как сумма частотных характеристик , и т. д. Характеристики такого типа могут быть получены при помощи обычных дифференцирующих цепей. Частотная характеристика однозвенной дифференцирующей цепи (рис. 2.13,а) определяется выражением:
, (2.14)
При соответствующем выборе постоянной времени RC выполняется следующее неравенство ωRC << 1
, (2.15)
Фазовая характеристика:
, (2.16)
При выполнении неравенства ωRC << 1 получим .
Частотная и фазовая характеристики однозвенной дифференцирующей цепи изображены на рис. 2.14б и в.
Можно показать, что при последовательном соединении двух дифференцирующих цепей частотная характеристика будет определяться соотношением , а четырех —
Рис 2.14 Дифференцирующая цепь: а) принципиальная схема, б) частотная характеристика, в) фазовая характеристика.
Фазовый сдвиг, равный для однозвенной цепи π/2, для двух последовательно соединенных цепей составит π, а для четырех цепей 2π.
На практике обычно используются более сложные дифференцирующие цепи, обеспечивающие за счет применения дополнительных элементов больший коэффициент передачи при сохранении линейной фазовой характеристики. Применяются также цепи двойного дифференцирования, позволяющие получить сразу сигнал второй производной.
Структурная схема апертурного корректора дифференциального типа представлена на рис. 2.15. Здесь корректирование частотной характеристики осуществляется добавлением к основному сигналу сигналов второй и четвертой производных. Суммирование корректирующих сигналов с основным осуществляется в сумматорах и . В цепь формирования сигнала второй производной включен фазоинвертор, что необходимо, поскольку двухзвенная дифференцирующая цепь изменяет фазу входного сигнала на .
Рис.2.15. Структурная схема апертурного корректора дифференциального типа.
Линии задержки JI3-1 и Л3-2 используются для временного согласования основного и корректирующего сигналов в том случае, если вместо простейших дифференцирующих цепей применяются более сложные цепи, вносящие задержку дифференцированного сигнала относительно основного.
На практике для упрощения схемы часто ограничиваются формированием только второй производной сигнала.
На рис. 2.16 показана простая схема дифференциальной апертурной коррекции с применением корректирующего сигнала второй производной. Сигнал поступает на входы двух транзисторов — T1 и Т2 через разделительный конденсатор C1. В анодную цель T1 включен контур C3L4, настроенный на верхнюю граничную частоту и играющий роль цепи двойного дифференцирования. Действительно, при настройке контура на верхнюю граничную частоту его частотная характеристика (на частотах ниже граничной) близка по форме к квадратичной параболе, что и позволяет получить вторую производную сигнала. Основной сигнал поступает на выход с нагрузки эмиттерного повторителя через индуктивность L4.
Рис.2.16. Принципиальная схема дифференциального апертурного корректора.
Необходимая полярность корректирующего сигнала обеспечивается транзистором Т1, выполняющим также функции фазоинвертора. Резистор R9 предотвращает подъем частотной характеристики за счет образования колебательного контура, состоящего из индуктивности L4 и входной емкости следующего каскада.
2.2.3. Яркость телевизионного изображения [7]
Для спокойного, не утомительного наблюдения ТВ изображения необходимо, чтобы оно обладало достаточной яркостью. Недостаточная яркость, так же как и чрезмерно большая, будет плохо восприниматься телезрителем. В случае малой яркости зритель будет невольно с напряжением всматриваться в изображение на экране, что быстро приведет его к утомлению. Чрезмерно большая, слепящая яркость также быстро утомляет зрителя.
Многолетний опыт показывает, что как в кино, так и в ТВ надо считать нормальным на белых участках изображения яркости порядка 40 – 80 кд /м2. В темном же помещении окажется достаточной яркость в 20 кд /м2. Следует иметь в виду, что большая яркость экрана в тщательно затемненном помещении вызывает неприятное ощущение «зияющего окна» (яркий прямоугольник на черном фоне). Гораздо мягче и спокойнее выглядит изображение в окружении небольшой внешней подсветки.
Видимая яркость ТВ экрана, являющегося мелькающим источником света, при частоте этих мельканий выше критической определяется как средняя величина за один цикл: (2.17)
где Ввиз – визуальная (видимая глазом) яркость экрана; Т – период следования световых импульсов. Равный в нашем случае периоду кадра; В(t) – мгновенное и истинное значение яркости элемента изображения в каждый момент времени. Зависимость (2.17) носит название закона Тальбота.
Для пояснения смысла формулы (2.17) обратимся к графику на рис. 2.17., на котором с некоторой идеализацией показаны импульсы яркости какого - либо одного элемента изображения. Когда при развертке экрана кинескопа электронный луч попадает на данный элемент, возникает свечение В(t), за время передачи этого элемента Тэл достигающее максимального значения яркости Вm. После того как электронный луч покинет данный элемент, его свечение будет падать приблизительно по экспоненциальному закону:
(2.18)
| |||
Определим для этого случая связь между максимальной (импульсной) яркостью Вm и ее средним (визуальным) значением Ввиз. С этой целью воспользуемся формулой Тальбота:
(2.19)
где t - постоянная времени послесвечения экрана; Тк – период передачи одного кадра (ничтожно малым интервалом Тэл » Тк / 500000 для простоты расчетов пренебрегаем).
Избыточное время послесвечения может привести к некоторому «размазыванию» передаваемых движущихся изображений. Следует считать допустимым, если за период кадровой развертки остаточная яркость послесвечения будет составлять не более 5 – 10 % от начальной. В этом случае, из выражения (2.17) (0,05 ¸ 0.1)Вm = Вmе-Тк/t, откуда Тк /t =3 ¸ 2,3.
Подставляя эти значения в (2.19), получим Вm = (2,6 ¸ 3,2)Ввиз, в среднем Вm » 3Ввиз. При яркости ТВ-экрана Ввиз = 40 кд/м2 максимальное значение яркости (под лучом) составит Вm = 120 кд/м2.
Дата добавления: 2015-03-20; просмотров: 2643;