ГЛАВА 3. ОСНОВЫ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

§ 3.1. Принципы передачи информации о яркости и цвете

В телевидении используется поэлементная передача информации об изображении: распределение освещенности, усредняемое в пределах малых участков — элементов передаваемого изображения, преобразуется в сигналы, определяющие яркость и цвет свечения соответствующих элементов изображения, воспроизводимого на приемной стороне. С ростом числа элементов четкость воспроизводимого изображения повышается.

ТВС можно разделить на системы с одновременной и последовательной передачей информации. В первых информация об освещенности всех элементов передается по многоканальной линии связи одновременно (рис. 3.1, а, б). Здесь оптическое изображение передаваемого объекта (ПО) проецируется объективом (О) на передающую панель (матрицу) состоящую из фоточувствительных ячеек, каждая из которых соединена отдельной линией связи (ЛС) с соответствующей светоизлучающей ячейкой приемной панели Сигналы, передаваемые по каждой линии связи, определяются освещенностями соответствующих ячеек панели и вызывают пропорциональные изменения яркости свечения ячеек паиели рассматриваемой наблюдателем. При числе элементов изображения такая передача потребует линий связи.

Рис. 3.1. К пояснению принципа одновременной (а, б) и последовательной (в) поэлементной передачи изображения

В системе с последовательной передачей сигналов от отдельных элементов изображения необходима всего одна линия связи (рис. 3.1, в), поочередно и с достаточной скоростью коммутируемая с соответствующими элементами передающей и приемной панелей. Последовательная поэлементная передача изображения получила название развертки изображения. Ее преимущества становятся очевидными, если учесть, что в современных телевизионных системах может достигать нескольких сотен тысяч и даже миллионов элементов.

Принцип построения обеих систем базируется на том, что разрешающая способность глаза человека конечна. Распределение яркости вследствие этого воспринимается как непрерывное, если

число элементов изображения превышает различаемое глазом. Возможность последовательной передачи основывается главным образом на использовании инерции зрения, благодаря чему периодические раздражения с частотой выше критической частоты мельканий воспринимаются как непрерывные. Кроме того, при достаточной частоте предъявлений отдельных статических изображений наступает слитное восприятие движения.

Учитывая особенности цветового зрения человека, в системах цветного телевидения необходимо передавать три сигнала. По очередности передачи информации о цвете ТВС можно разделить на системы с последовательной, одновременной и смешанной передачей сигналов. В свою очередь, системы с последовательной передачей делятся на системы с последовательной передачей сигналов основных цветов по полям, строкам и элементам. Как следует из названий в последовательных системах сигналы основных цветов передаются по каналу связи последовательно, в одновременных — одновременно, а в смешанных часть сигналов передается одновременно, а часть — с чередованием во времени.

Для воспроизведения объемных (трехмерных) изображений используют двухканальную ТВС, обеспечивающую раздельную передачу и восприятие двух изображений одного и того же объекта (стереопары), соответствующих наблюдению его под разными ракурсами, как бы правым и левым глазом.

Исторически первыми были оптико - механические системы телевизионной развертки.

Рис. 3.2. Телевизионная система (а) с дисками Нипкова (б)

Примером может служить ТВС с дисками Нипкова (рис. 3.2). Здесь оптическое изображение передаваемого объекта ПО строится объективом (О) в плоскости диска (рис. 3.2,б). Размеры передаваемого изображения определяются окном ограничительной рамки . В непрозрачном диске имеются отверстия, расположенные по спирали на расстояниях по дуге окружности, равных ширине окна ограничительной рамки. Смещение одного отверстия относительно другого по радиусу определяется высотой отверстия. При вращении диска каждое отверстие прочерчивает дугообразную строку, а совокупность всех строк за один оборот диска позволяет передать все элементы изображении. Таким же образом, последовательно, элемент за элементом, строка за строкой достигается воспроизведение изображения с помощью диска на приемной стороне.

Поскольку в пределах окна ограничительной рамки одновременно может находиться не более одного отверстия, диски служат оптическими коммутаторами, выделяющими световые потоки, приходящиеся на один элементов изображения. Световой поток, прошедший через одно отверстие в диске собирается конденсором К. Оптическая схема выполняется таким образом, чтобы конденсор фокусировал на фотослое одноэлементного ФЭП неподвижное изображение входного зрачка объектива. Этим достигается неподвижность светового пятна на фотослое и устраняется влияние неравномерности световой чувствительности по поверхности фотослоя ФЭП.

Сигналы, пропорциональные освещенности последовательных элементов изображения, передаются по каналу связи КС на приемную сторону и определяют яркости свечения одноэлементного преобразователя сигнал — свет (ПСС), наблюдаемые в окне ограничительной рамки через отверстия диска вращающегося синхронно и сиифазно с диском Синхронность и синфазность разверток на передающей и приемной сторонах обеспечиваются дополнительными сигналами синхронизации.

Диски Ннпкова удалось использовать лишь в малострочных телевизионных системах с небольшими размерами изображений.

В настоящее время наибольшее распространение получила электронная развертка изображения в передающих и приемных трубках. Отклонение электронных пучков в электрических и магнитных полях обеспечивает необходимую скорость коммутации отдельных элементов. Кроме того, в последнее время находит применение электрическая развертка изображения путем переноса зарядовых пакетов, пропорциональных освещенностям соответствующих элементов, используемая, например, в фоточувствительных приборах с переносом зарядов.