Лекция 3. Основные параметры ТВ системы

Содержание: Основные стандарты ТВ-вещания. Зависимости спектров ТВ сигналов от числа строк и кадров. Основные системы цветокодирования.

Ваналоговом телевизионном вещании существует 10 стандартов, обозначаемых латинскими буквами B, D, G, H, I, K, K1, L, M, N и 3 системы цветности – NTSC, PAL, SECAM, поэтому во всем мире существует около 30 телевизионных систем. Основные отличия стандартов – различные количества строк и кадров и как результат – занимаемая полоса частот. В Казахстане аналоговая ТВ система, как и в других странах СНГ, пришла по наследству из СССР – D/K SECAM. Данный стандарт характеризуется следующими параметрами.

Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b к его высоте h

(3.1)

В ТВ величина формата кадра выбрана равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах используется k = 16:9 .

Число строк разложения. Число строк разложения z определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается элементов,

N = z · kz = kz² (3.2)

Под элементом понимается минимальный участок ТВ изображения, внутри которого воспроизводится лишь средняя яркость. Число строк разложения выбирается исходя из величины разрешающей способности глаза (при рассматривании изображения в угле ясного зрения). Разрешающая способность глаза количественно определяется минимальным углом, равным (1,0 ... 1,5)^', в пределах которого две точки еще различаются отдельно. В СССР было принято число строк разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания l_опт = (5...6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой.

(3.3)

где n – число кадров, передаваемых в секунду; N_1c = kz² n – число элементов изображения, передаваемых в секунду.

Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров – число неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду, – выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения. Из опыта кино известно, что для получения впечатления плавного движения объектов в большинстве случаев достаточно воспроизводить 16 неподвижных изображений в секунду. Однако при таком числе кадров глаз замечает мерцание яркости изображения на экране. Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 ... 50) Гц. Исходя из этого, число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбрано n = 50 к/с. Однако при n = 50 к/с по каналу связи передается избыточная информация, что значительно расширяет спектр сигнала изображения. При этом верхняя частота спектра согласно (3.3) может быть определена как

Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равным n = 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при k = 4:3, z = 625 , n = 25 к/с верхняя частота спектра равна 6,5 МГц. Реально с учетом понижающих коэффициентов, полоса частот, занимаемая видеосигналом, составляет 6 МГц. Система ориентирована на однополосную амплитудную модуляцию. Полярность модуляции негативная. Второй передатчик (звуковое сопровождение) ориентирован на широкополосную частотную модуляцию с девиацией частоты 50 кГц. Отношение мощностей передатчиков 10:1 или 5:1. Ширина спектра полного телевизионного видеосигнала с учетом защитных интервалов составляет 8МГц (см. рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Спектр ПТВС