Чересстрочной развертке

В кинопроекторах необходимая частота мельканий достигается без увеличения частоты кадров (24 или 16 к/с) и, следовательно, без увеличения скорости протяжки и количества кинопленки, путем воспроизведения одного и того же кадра дважды (или трижды) с помощью прерывания обтюратором светового потока, просвечивающего кинопленку. В телевидении при /к = 25 к/с эффективным средством увеличения частоты мельканий является чересстрочная развертка.

2.3.3. Чересстрочная развертка в телевидении

Далее под действием отклоняющего поля луч совершает обратный ход по полю (на 2.14 длительность обратного хода по кадру и полям принята условно бесконечно короткой). За следующую 1/50 с луч прочертит четные строки (половину 7-й, 2, 4 и 6-ю) второго поля, изображенные на 2.14, б волнистыми линиями. За счет разности в полстроки растры первого и второго полей оказываются смещенными так, что строки второго поля автоматически укладываются между строками первого поля. В результате полный кадр передается и соответственно воспроизводится за 1 /50 + 1 /50 = 1 /25 с, т. е. число кадров осталось прежним (при котором f„ = 6 МГц), но мелькания яркости отсутствуют, так как /пол > fKp. Таким образом, чересстрочная развертка позволяет, не расширяя полосы частот, устранить мелькания яркости, которые имеются при построчной развертке с fK = 25 Гц.

Чересстрочная развертка с кратностью 2:1 обеспечивается при выполнении двух условий: 1) количество строк в кадре должно быть нечетным: z = 2m-\-l> где т — целое положительное число (для отечественного стандарта т = 312), для того, чтобы в каждом поле прочерчивалось z/2 строк и, следовательно, за счет наличия поло-

Чересстрочная развертка применяется во всех системах вещательного ТВ для сокращения полосы частот, занимаемой ТВ сигналом. В принципе возможно дальнейшее сокращение полосы частот путем применения чересстрочного разложения с кратностью 3:1 или 4:1. В этом случае кадр будет состоять из трех или четырех отдельных полей, строки которых последовательно воспроизводятся друг под другом. По ряду причин такие развертки не применяются. Становятся заметными мелькания строк, так как четные (или нечетные) поля повторяются с частотой 12,5 Гц (при кратности 4:1). Уменьшается четкость изображения объектов, движущихся в вертикальном направлении с относительно большой скоростью. Ухудшается воспроизведение вертикальных границ объектов, движущихся с относительно большой скоростью в горизонтальном направлении (границы становятся зигзагообразными и наклонными). Наконец, появляется эффект скольжения строк, которые как бы перемещаются сверху вниз в пределах одного кадра. Объясняется это тем, что когда луч чертит какую-либо строку четвертого поля, яркость ее максимальна. В это же время яркости расположенных выше строк, прочерченных соответственно в третьем, втором и первом полях, имеют спадающий характер. Создается эффект последовательного свечения и, как след ствие, перемещения строк. Эти недостатки присущи любой чересстрочной развертке, но при кратности 2:1 они менее заметны.

Основные параметры системы ТВ вещания, в том числе и полного цветового ТВ сигнала, определены стандартом [4], в соответствии с которым используется чересстрочная развертка (с кратностью 2:1) с 625 строками в кадре, включая строки, приходящиеся на кадровые гасящие импульсы (КТИ). Частота передачи полей равна 50 Гц. Для упрощения обозначений под КСИ и КГИ при чересстрочной развертке понимают импульсы частоты полей.

2.3.3. Чересстрочная развертка в телевидении........... 63

Чересстрочная развертка изображения

В большинстве телевизионных установок используется чересстрочная развертка изображения ( 15.2).

15.2. Чересстрочная развертка изображения

На 15.5 показана структурная схема промышленной телевизионной установки с чересстрочной разверткой и полным телевизионным сигналом. В установке принята чересстрочная развертка 625 строк при 25 кадрах в секунду, дающая возможность применять в качестве приемных устройств обычные телевизоры.

По сравнению с прогрессивной чересстрочная развертка обладает рядом преимуществ, хотя ее осуществление значительно сложнее. При одинаковом числе строк разложения скорость формирования кадра при прогрессивной развертке в 2 раза меньше, чем при чересстрочной, поэтому к моменту завершения кадра яркость свечения его верхней части заметно уменьшается. При чересстрочной развертке этого не происходит, так как полный кадр складывается из двух полукадров, которые формируются вдвое быстрее.

Частота кадров, исходя из временной разрешающей способности зрения, выбрана так, чтобы не были заметны мелькания яркости. Для этого ее значение должно быть равно не менее 46 Гц, например 50 Гц. При чересстрочной развертке с частотой 50 Гц передаются полукадры (поля), а частота кадров оказывается в два раза меньшей. Частота полей выбрана равной частоте энергосети (в СССР и многих других странах она равна 50 Гц), поскольку это обеспечивает меньшую заметность помех от сети, проникающих в ТВ сигнал. Если сеть имеет частоту 60 Гц, частота полей выбрана равной 60 Гц.

Например, отметке N = 575 (число активных строк при чересстрочной развертке) соответствует /ит = 7,3 МГц, отметкам 472 и 400 линий — соответственно 6 и 5,08 МГц.

Чтобы сократить ее вдвое (до 6 МГц), уменьшим частоту кадров до 25 Гц. При этом будут наблюдаться мелькания яркости. Для их устранения нужно увеличить в 2 раза частоту развертки по кадру, не изменяя скорости развертки вдоль строк, т. е. перейти к чересстрочной развертке. Тогда электронный луч за время строки отклонится по вертикали на 2/г/г и за 1/50 с прочертит растр, содержащий только нечетные строки (1,3, 5-ю и половину 7-й), которые образуют первое поле ( 2.14, б).

Чересстрочная развертка применяется во всех системах вещательного ТВ для сокращения полосы частот, занимаемой ТВ сигналом. В принципе возможно дальнейшее сокращение полосы частот путем применения чересстрочного разложения с кратностью 3:1 или 4:1. В этом случае кадр будет состоять из трех или четырех отдельных полей, строки которых последовательно воспроизводятся друг под другом. По ряду причин такие развертки не применяются. Становятся заметными мелькания строк, так как четные (или нечетные) поля повторяются с частотой 12,5 Гц (при кратности 4:1). Уменьшается четкость изображения объектов, движущихся в вертикальном направлении с относительно большой скоростью. Ухудшается воспроизведение вертикальных границ объектов, движущихся с относительно большой скоростью в горизонтальном направлении (границы становятся зигзагообразными и наклонными). Наконец, появляется эффект скольжения строк, которые как бы перемещаются сверху вниз в пределах одного кадра. Объясняется это тем, что когда луч чертит какую-либо строку четвертого поля, яркость ее максимальна. В это же время яркости расположенных выше строк, прочерченных соответственно в третьем, втором и первом полях, имеют спадающий характер. Создается эффект последовательного свечения и, как след ствие, перемещения строк. Эти недостатки присущи любой чересстрочной развертке, но при кратности 2:1 они менее заметны.

При определенных сюжетах изображения, характеризующихся протяженным спектром пространственных частот fy (большой детальностью в направлении у), процесс развертки при анализе приводит к такой форме электрического сигнала U(t), которая не позволяет восстановить без искажений изображение при синтезе. Действительно, пусть в спектре пространственных частот S(fx, fy) имеется значительная компонента с частотой nfoy, n^>\. Тогда после развертки (см. 2.12, б) в спектре сигнала появится компонента 0,5п/к("йли 0,5nf,, при чересстрочной развертке) и комбинационные гармоники jofcrp + я/к/2 (fK, /п, /стр — частота кадров, полей и строк соответственно). Если п — 2п{ невелико ( 2.15, а), комбинационные частоты не перекрываются и при синтезе изображения восстанавливаются без искажений. Если п = 2n2, ni^n\ ( 2.15, б), происходит перекрытие спектров боковых частот. В результате при синтезе восстанавливается как истинная пространственная гармоника 2n2/oi/, так и паразитная с частотой 2(fCTp//K — n2)f0r Искажение изображения, вызванное этим эффектом, называют муар-эффектом. Теоретически муар-эффект отсутствует, если выполняется условие п^к< < (fcrp— ntf к) или 2п2 = п < /стр//к = 2стр.. (2.24)

При этом период максимальной пространственной частоты по оси у должен быть соответственно Тутт ^ (nf0jl)~* — 2V/ZCTp. Практически при передаче горизонтальных или наклоненных под небольшим углом черно-белых полос условие (2.24) ^необходимо выполнять с двух-, трехкратным запасом, т. е. Tymln> (4 — 6)K/ZCTp. При чересстрочной развертке в каждом поле происходит более грубая дискре-

Основные параметры системы ТВ вещания, в том числе и полного цветового ТВ сигнала, определены стандартом [4], в соответствии с которым используется чересстрочная развертка (с кратностью 2:1) с 625 строками в кадре, включая строки, приходящиеся на кадровые гасящие импульсы (КТИ). Частота передачи полей равна 50 Гц. Для упрощения обозначений под КСИ и КГИ при чересстрочной развертке понимают импульсы частоты полей.

кали берутся примерно одинаковыми: Xi ^ Уд. Ортогональная структура отсчетов при чересстрочной развертке представлена на 7.6, б, где сплошными линиями обозначены строки нечетных полей, штриховыми — четных. Здесь Хд= У/2.

Различают одно-, двух- и трехмерное предсказание. В первом случае для предсказания сигнала в точке х (в момент времени /,-) используют значения сигнала в ближайших на данной строке точках А, В, С ( 7.13, а), т. е. в моменты ti— Тл, // —2ГД, /, — ЗГД. Такое предсказание называется межэлементным. При этом линии задержки в предсказателе имеют задержку, кратную Гд. Как показывает опыт, наибольший вклад в размах предсказанного отсчета вносит первый соседний элемент А, поэтому в большинстве случаев используют одну линию задержки (A/i = Гд) с коэффициентом включения ai = l. При двухмерном предсказании используют значения сигнала в точках, ближайших от предсказываемой по горизонтали и вертикали ( 7.13,6). При чересстрочной развертке и выборе только элементов А и С в предсказателе будут две линии задержки: одна для элемента С с временем задержки на длительность поля, другая — для элемента А с задержкой Тя, коэффициенты включения oti = «2 = = 0,5. При трехмерном предсказании можно использовать сигналы точек, ближайших к предсказываемой по горизонтали и вертикали в данном и предыдущем кадрах ( 7.13, в). При выборе трех точек А, С и X' в предсказателе применяются линии задержки с памятью на элемент, поле и кадр и коэффициентами включения ai—а2 = «з = = 3~'. Наиболее прост по реализации, естественно, одномерный предсказатель, однако качественные показатели системы ДИКМ при этом значительно хуже, чем при двухмерном предсказании.

(с коррекцией по горизонтали и вертикали), построенного по схеме упрощенного гармонического корректора, показан на 12.10. Линии задержки (ЛЗ) /,2с временем задержки Д^„ и ослабители 3, 4 с коэффициентами передачи ав€[ —1; 0] совместно с сумматором 5 образуют вертикальный АК. ЛЗ 6,7с временем задержки Д/г, ослабители 8, 9 с коэффициентами передачи arg[—1; 0] и сумматор 10 совместно образуют горизонтальный АК. С помощью ЛЗ // на время Д/ и сумматора 12 формируется сигнал с двухмерной коррекцией. гВыбор значений Д/в, Д/г, а„ и аг зависит от вида развертки. При построчной развертке выбирают Д^„ = HvJZ = Гстр; Д/г = = Hvr/Z, где // — высота изображения; Z —число строк разложения; и „и vr— скорости развертки по вертикали и горизонтали. Такой выбор Д/в и Д/г при симметричной форме апертуры РЭ обеспечивает одинаковую четкость по вертикали и горизонтали. При этом корректирующие сигналы получают от элементов изображения, расположенные на расстоянии г = H/Z от элемента, передаваемого в данный момент ( 12.11, а, где ( — номер элемента по строке, / — номер строки). При чересстрочной развертке, если выбрать Д^в = Тс7р, получим сигнал коррекции по вертикали от элементов, расположенных на расстоянии г' = 2H/Z ( 12.11, б). Тогда Д^г выбирается из условия Д/г = г'/иг, т. е. это значение должно быть в 2 раза больше, чем в первом случае. Эффективность такой коррекции также более низкая. Если при чересстрочной развертке выбрать Д/в = Гпол = Гстр7/2, то тогда сигнал вертикальной коррекции получается от элементов со-

В этом случае мелькание изображения исчезает при 25 -*- 30 кадрах в секунду. При чересстрочной развертке электронный луч обегает растр за время двух полукадров: за время первого полукадра он обегает последовательно все нечетные строки изображения, затем возвращается вверх и за время второго полукадра обегает все четные строки изображения.