Обобщенная структурная схема телевизионной системы

Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений

В основе телевизионной передачи и воспроизведения изображений лежат три физических процесса:

- преобразование световой энергии, исходящей от объекта передачи, в электрические сигналы;
- передача и прием электрических сигналов;
- преобразование электрических сигналов в световые импульсы, воссоздающие оптическое изображение объекта.

Телевизионному преобразованию изображений в электрический сигнал предшествует построение оптического изображения. Это изображение может быть представлено множеством интегральных источников, интенсивность каждого из которых может принимать т различных значений. Чем больше число элементарных источников N (элементов изображения), тем выше предельно различимая детальность изображения, т.е. элементы должны быть достаточно мелки, а их число на изображении должно быть достаточно велико, чтобы глаз не замечал дискретной структуры изображения.

Первый принцип телевидения заключается в разбиении изображения на отдельные элементы и в поэлементной передаче всего изображения. Элементом изображения называется минимальная деталь изображения, которая может быть различима и воспроизведена ТВ системой. Изображение, образованное совокупностью всех элементов, называется кадром.

Второй принцип, на котором базируется телевидение, - это последовательные во времени передача и воспроизведение информации о яркости (и цвете) отдельных элементов изображения. Это возможно благодаря инерционности зрения человека, которая проявляется в том, что мелькающий источник света при высокой частоте мельканий кажется непрерывно светящимся.

Процесс последовательной поэлементной передачи (анализа) и воспроизведения (синтеза) изображения называется разверткой изображения.

В ТВ вещательных системах развертка изображения и на передающей, и на приемной стороне осуществляется в результате движения луча с постоянной скоростью по горизонтали (строке) слева направо и по вертикали (кадру) сверху вниз. Образованная в процессе развертки структура поля - совокупность строк - называется ТВ растром.

Передача и воспроизведение каждого элемента изображения должны осуществляться синхронно и синфазно. Это обеспечивается поддержанием в заданных пределах закона разверток и их периодической принудительной синхронизацией по строке и по кадру на передающей и приемной сторонах ТВ системы.

Обобщенная структурная схема телевизионной системы

Общая задача ТВ – преобразование световой энергии в электрический сигнал, передача его по каналу связи и обратное преобразование на приемном конце электрического сигнала в оптическое изображение. Решение этой задачи обуславливает построение ТВ системы, т.е. комплекс технических средств, обеспечивающих получение зрительной информации о передаваемом объекте на приемном конце. В зависимости от назначения системы, объем и устройство технических средств могут быть различными, но они характеризуются общими свойствами. Обобщенная структурная схема ТВ системы, представленная на рис.1.10, состоит из следующих функциональных блоков:

О – объектив;

ОЭП – оптико-электронный преобразователь (передающая трубка);

РУ– развертывающее устройство;

СГ – синхрогенератор;

УС– усилитель;

ПРД – передающее устройство;

КС– канал связи;

ПР– приемное устройство;

ВУ– видеоусилитель;

ЭОП– электронно-оптический преобразователь (кинескоп);

АСС– амплитудный селектор синхроимпульсов.

Рис.1.1 Обобщенная структурная схема ТВ системы

Рассмотрим работу ТВ системы по обобщенной структурной схеме, представленной на рис.1.1.Объектив преобразует световой поток, создавая оптическое изображение сцены на светочувствительной поверхности оптико-электронного преобразователя (передающей трубки или ПЗС-матрицы). В преобразователе происходит преобразование светового потока в электрический сигнал, за счет явления фотоэффекта и считывания электрических зарядов с помощью развертывающего устройства. Электрические импульсы, несущие информацию об изображении, называются исходным яркостным сигналом. Для синхронной и синфазной работы анализирующего и синтезирующего устройств, обеспечивающих идентичность положения координат точек на передающем и приемном устройствах, необходимо генерировать и передавать специальные сигналы синхронизации. Синхронность достигается при равенстве частот разверток этих устройств, а синфазность – при точном начале их работы. Для выполнения этих условий в ТВ используется принудительная синхронизация: сигналы синхронизации с периодом строк – строчные, и с периодом кадров – кадровые, вырабатываются в синхрогенераторе, поступают в развертывающее устройство на передающей стороне, управляя его работой, и в усилитель (УС), где суммируются с сигналом яркости, и вместе поступают на передающее устройство. Синхрогенератор вырабатывает также сигналы гашения обратного хода электронных лучей, обеспечивающие запирание передающей и приемной трубок на это время. Исходный сигнал яркости вместе с введенным сигналом гашения называется сигналом яркости,а сигнал, состоящий из сигнала яркости и сигнала синхронизации, называется полным ТВ сигналом (ПТВС). В передающем устройстве производится модуляция несущей, и этот сигнал поступает в канал связи, роль которого могут выполнять радиоканалы, радиорелейные, спутниковые, кабельные и другие линии связи, удовлетворяющие требованиям неискаженной передачи ТВ сигнала. В приемном устройстве происходит усиление ТВ сигнала по высокой и промежуточной частотам, а также его детектирование. Полученный видеосигнал поступает на видеоусилитель, где достигает уровня, необходимого для управления преобразователем сигнал-свет (кинескоп) и селектор импульсов синхронизации. В селекторе происходит выделение импульсов синхронизации из ПТВС, которые управляют развертывающим устройством на приемной стороне, обеспечивая синхронность и синфазность движения сканирующих элементов анализирующего и синтезирующего устройств.