Главная > Бытовые товары

Физические основы телевидения

В основе телевидения лежат три физических процесса:

♦  преобразование на передающей стороне (телецентре) оптического изображения в электрические сигналы;

♦  передача электрических сигналов по линиям связи;

♦  обратное преобразование электрических- сигналов в оптическое изображение на приемной стороне (в телевизионном приемнике).

В телевидении используют две особенности зрения человека — сравнительно низкую разрешающую способность глаза и инерционность зрения.

Разрешающая способность глаза — это его умение различать мелкие предметы или отдельные детали предмета. Человек способен различать с расстояния 1 м точки, отстоящие друг от друга на 0,3 мм. Если смотреть на эти точки с большого расстояния, то они сливаются в единое целое.

Инерционность зрения заключается в свойстве глаза "запоминать" световое раздражение, световой импульс, т.е. зрительное ощущение сохраняется в мозгу человека еще некоторое время после воздействия света. Если воздействовать на глаз отдельными световыми импульсами, постепенно увеличивая их частоту, то в какой-то момент глаз перестанет различать эти импульсы, человеку будет казаться, что источник света излучает их непрерывно (глаз не успевает "забыть" предыдущий импульс, как уже поступает новый). Инерционность зрения человека равна приблизительно 0,1 с, поэтому достаточно сделать интервалы между импульсами меньше этого времени, чтобы свет ощущался как непрерывный.

С учетом этих особенностей зрения человека передаваемое оптическое изображение разбивается на очень большое число элементов. Световую информацию от каждого элемента последовательно преобразуют в электрические сигналы, причем величины электрических сигналов пропорциональны яркости элементов. В современном телевидении изображение разбивают приблизительно на 500 тыс. элементов, расположенных в 625 строках. В устройстве, преобразующем световые импульсы в электрические сигналы, производится последовательное по элементам и строкам считывание этих сигналов электронным лучом, обегающим все элементы с большой скоростью — 1/25 с.

Для того чтобы можно было передавать изображение движущихся предметов, электронный луч "просматривает картинку" 25 раз в секунду, т.е. в секунду он обегает 25 кадров.

Полученный поток электрических импульсов, несущий информацию об оптическом изображении, после соответствующих преобразований направляется на антенну телевизионной станции и далее в виде электромагнитных колебаний — в пространство.

В телевизоре эти колебания претерпевают обратное преобразование, в результате чего на его экране появляется оптическое изображение. Оно образуется при помощи электронного луча и состоит из такого же количества элементов, на которое разбивалось при передаче. Поскольку эти элементы и время развертки изображения очень малы, зритель, рассматривая изображение с определенного расстояния, видит его на экране как единое целое.

Таким образом, черно-белая телевизионная система передает и воспроизводит только яркостную информацию о нецветных и цветных объектах, т.е. перепады яркостей. Чтобы телевидение было цветным, необходимо помимо ярко-стных видеосигналов передать также информацию о цвете передаваемого объекта — сигнал цветности.

В основе цветного телевидения лежит трехкомпонентная теория цветового зрения, согласно которой весь видимый цветовой спектр, в том числе и белый, может быть получен путем смешивания в определенных пропорциях трех основных цветов — зеленого, красного и синего.

Глаз человека содержит три вида рецепторов (колбочек), чувствительных к цвету: одни из них чувствительны к зеленой, другие — к красной, третьи — к синей частям спектра. При равном возбуждении всех трех видов рецепторов чело-пек видит белый цвет, при различном — цветное изображение. Спектральная чувствительность глаза неодинакова. Наиболее чувствителен он к зеленому цвету, меньше к красному, еще меньше — к синему.

Важным свойством цветового зрения, используемым в телевидении, является его неспособность различать цвета очень мелких деталей, которые кажутся серыми и отличаются друг от друга лишь яркостью. В связи с этим изображения мелких деталей в цветном телевидении можно передавать в черно-белом виде.

В черно-белом телевидении соотношение между составляющими белого цвета остается постоянным, поэтому на экране приемной трубки глаз видит точки, различающиеся только по яркости.

В цветном телевидении каждый элемент изображения состоит из трех цветовых точек — красной, синей и зеленой. Соотношение интенсивностей свечения этих точек определяет цвет элемента, благодаря чему на цветном воспроизводящем устройстве можно наблюдать изображение в цвете.

В настоящее время существует достаточно большое количество систем цветного телевидения, т.е. способов передачи сигналов цветности. К системам цветного телевидения предъявляют требования совместимости и точности воспроизведения цветности передаваемого изображения.

Совместимостью системы цветного телевидения называют способ ее построения, при котором цветная телевизионная передача может приниматься телевизором черно-белого изображения, а черно-белая телевизионная передача — телевизорами цветного изображения без видимого ухудшения качества изображения.

Полный цветовой телевизионный сигнал образуется из сигнала яркости, сигнала цветности, сигнала цветовой синхронизации, сигналов синхронизации разверток и гашения. Сигналы яркости, синхронизации и гашения являются такими же, как и при черно-белом телевидении. Этим и обеспечивается совместимость системы.

Для передачи цветного изображения необходимо иметь устройство, способное разделить световой поток от многоцветного объекта на три одноцветных изображения: красное, синее и зеленое, затем этиодноцветные изображения преобразовать в электрические сигналы (видеосигналы). Это реализуется с помощью трех светофильтров красного, синего и зеленого, создающих на мишенях трех передающих трубок три одноцветных изображения передаваемого объекта, которые преобразуются в три цветовые видеосигнала — Е, EG, Ев, пропорциональные соответственно красной R, зеленой G и синей В составляющим цвета.

В составе сигнала яркости есть свободные области, в которых можно разместить сигнал цветности, использовав эти промежутки, сигнал цветности стали передавать в составе сигнала яркости, т.е. весь сигнал цветового изображения вошел в ширину сигнала яркости — 6 МГц.

При наличии сигнала яркости, который необходим для совместимой системы, нет необходимости передавать все три цветовых сигнала, достаточно передать два из них, а третий может быть получен вычитанием этих двух цветовых сигналов из сигнала яркости в самом телевизоре. Так передается информация о красной и синей составляющих цветного изображения, но вместо цветовых составляющих ER и Ев, передаются так называемыеФото 1 Физические основы телевиденияцветоразностные сигналы:

где Еу — сигнал яркости.

При воспроизведении цветного изображения на экране приемника цветного телевидения следует иметь устройство, способное преобразовать видеосигналы в три видимых одноцветных изображения и совместить их на одном экране.

Цветное телевидение в России передается по системе СЕКАМ-ШБ. Совместимая система цветного телевидения СЕ-КАМ была предложена французским инженером Анри де Франс в 1958 г. Сокращенное обозначение системы СЕКАМ в переводе на русский язык расшифровывается как последовательная передача цветов с запоминающим устройством. Впоследствии эта система была доработана советскими и французскими инженерами, на ее основе было заключено советско-французское соглашение о совместном развитии цветного телевидения. С 1 октября 1967 г. в СССР и Франции одновременно началось регулярное телевизионное вещание по системе СЕКАМ. Эта система цветного телевидения используется также в ряде других стран.

Кроме системы СЕКАМ в мире используются еще две системы цветного телевидения — ПАЛ (PAL) и НТСЦ (NTSC). Система цветного телевидения НТСЦ была разработана и внедрена в США в 1953 г. Сиетема ПАЛ разработана в ФРГ в 1963 г. в целях устранения недостатков системы НТСЦ. Каждая из этих систем имеет достоинства и недостатки. Для России выбрана система СЕКАМ, так как при наших протяженных линиях связи искажения сигнала, сформированного по этой системе, оказываются меньше.

В разных странах мира используются различия стандарты телевизионного сигнала, которые отличаются количеством строк в кадре, разносом между несущими частотами изображения и звука, полярностью модуляции, несущей сигнала изображения, типом модуляции, несущей сигнала звука и системой цветного телевидения. Кроме того, в зависимости от принятой в стране частоты переменного тока электросети используются разные значения частоты полей — 50 и 60 Гц.

В нашей стране, Болгарии, Венгрии, Польше, Румынии, Чехословакии, Китае и некоторых странах Африки приняты количество строк 625, разнос между несущими изображения и звука 6,5 МГц, негативная модуляция сигнала изображения, частотная модуляция сигнала звука и система цветного телевидения СЕКАМ.

Различия между стандартами, принятыми в разных странах, являются препятствием к использованию телевизоров, рассчитанных на один стандарт, для приема передач по другому стандарту, но уже сегодня эта задача решена в связи с появлением на нашем рынке мультистандартных и мульти-системных телевизионных приемников.

В 1966 г. на XI Пленарной Ассамблее международного консультативного комитета по радио МККР в г. Осло зарегистрированы 14 стандартов ТВ-вещания в диапазонах метровых (MB) и дециметровых (ДМВ) волн. По буквенной классификации (МККР) стандарты обозначаются: В, G, H, I, D, К, KI, N, M, L. В России и странах СНГ применен телевизионный стандарт D/CEKAM в диапазоне MB и К/СЕКАМ в диапазоне ДМВ.

<<< Общая схема передачи и приема черно-белого телевизионного изображения
Телеприемная аппаратура >>>

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 4.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
4.0/5 (6 голосов)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить