Оценка качества телевизионного изображения (стр. 2 из 4)

Для оценки четкости по горизонтали ТВ изображения используются вертикальные штриховые миры с одним — тремя штрихами одинаковой толщины d, а также многоштриховые миры с одинаковой или с плавно меняющейся по вертикали толщиной штрихов (и подобными же промежутками между ними, см. рис.2,6). В электронных ТИТ для этой цели используются пакеты синусоидальных колебаний с частотами 2,8...5,8 МГц. Около этих мир, как правило, нанесены числа условных единиц измерения четкости, соответствующие примерно относительной толщине штрихов A/d=200...500 ТВ линий. Для количественной оценки четкости наблюдатель определяет область, где штрихи миры перестают различаться. Резкость воспроизведения вертикальных границ оценивается по осциллограмме длительности фронта сигнала от черно-белых прямоугольных элементов ТИТ.

Оценка четкости по вертикали с помощью горизонтальных штриховых мир затруднена муаром, возникающим из-за биений достаточно близких пространственных частот, которые образуются дискретными структурами ТВ растра и штрихов миры. Поэтому с помощью ТИТ оценивается только качество чересстрочной развертки по искажениям наклонных линий (см. рис. 2.6)При слипании (сближении) строк четного и нечетного полей растра эти

линии воспроизводятся в виде ступенчатых кривых.

2. ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКОЖЕНИЯ В ТВ КАНАЛЕ И СПОСОБЫ ИХ ОЦЕНКИ.

2.1 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ (КООРДИНАТНЫЕ) ИСКАЖЕНИЯ

Геометрические искажения ТВ изображения возникают из-за изменения координат передаваемых элементов. Эти искажения проявляются в виде нарушения геометрического подобия воспроизводимого ТВ изображения его оригиналу. Геометрическое подобие нарушается в основном из-за неидентичности формы растра и относительных скоростей строчной или (и) кадровой разверток при анализе и синтезе изображения в фотоэлектрических преобразователях свет-сигнал и сигнал-свет.

Номинальный формат растра k=b/h=4/3 и относительные скорости разверток v_кстр(t) = const жестко заданы. Поэтому оценка величин геометрических искажений производится по отклонению от номинальных значений указанных параметров с помощью коэффициентов геометрических искажений.

На рис. 2.1 приведены наиболее характерные геометрические искажения формы растра:

при дисторсиях бочкообразного или подушкообразного вида, возникающих в электронно-оптических системах фотоэлектрических преобразователей (рис.2.1 ,а,б);

при трапецеидальных искажениях, возникающих из-за нарушения ортогональности оптической или электрической оси к плоскости изображения (рис.2.1,в);

при искажениях типа "параллелограмм", возникающих из-за нарушения ортогональности отклоняющих полей строчной или кадровой развертки (рис.2.1,г);

Рисунок 2.1-Геометрические искажения изображения «шахматное поле», возникающее из-за искажений формы растра.

при несоответствии формата кадра на передаче и приеме (b/h)=(bп/hп) из-за нарушения соотношения размеров растра по вертикали или по горизонтали, т.е. величин отклоняющих полей кадровой или строчной развертки (рис. 2.1д,е). Оценка величин искажений здесь нецелесообразна, так как искажения этого вида легко корректируются с помощью оперативных регулировок размеров изображения по вертикали и горизонтали;

при воздействии на отклоняющие поля низкочастотных периодических помех (рис.2.1,ж).

Геометрические искажения возникают также из-за неидентичности относительных скоростей движения лучей передающей и приемной трубок по вертикали или (и) горизонтали. Практически это чаще всего происходит при нарушении на одной из сторон условия постоянства скоростей движения луча по вертикали или (и) горизонтали v_KCTf(t) = var, т.е. из-за нелинейности токов кадровой или (и) строчной развертки. В этом случае геометрические искажения в вертикальном и горизонтальном направлениях соответственно изображены на (рис. 2.2, а,б)

Нелинейность развертки до 5 % в любом направлении практически незаметна для зрительного анализатора человека; при нелинейности 8... 12 % изображение воспринимается как хорошее.

Рисунок 2.2-Геометрические искажения изображения, возникающие из-за нелинейности сигналов кадровой(а) и строчной(б) разверток приемника ( при линейных развертках на ТЦ).

Измерение величин геометрических искажений изображений производится по квадратным или прямоугольным испытательным элементам, входящим в состав специализированных (например, "шахматное поле", см. рис.2,1) или универсальных испытательных таблиц. Визуальную оценку искажений и их коррекцию удобнее проводить по испытательным элементам в виде окружностей, так как искажения формы этих испытательных элементов более заметны: оценка производится дифференциально по сравнительно большой площади таблицы и нарушение любой части окружности в любом участке поля изображения четко отмечается зрительной системой.

2.2. ПОЛУТОНОВЫЕ (ГРАДАЦИОННЫЕ) ИСКАЖЕНИЯ.

Полутоновые искажения ТВ изображения возникают, из-за уменьшения динамического диапазона изменения яркости оригинала — контраста k₀ изменения условий наблюдения изображения (паразитных засветок, размеров изображения и его деталей и т.д.) и, как следствие, из-за увеличения величины порогового контраста (L/Lф)_пор.

В результате число полутонов (число пороговых градаций яркости) А_ю в ТВ изображении уменьшается по сравнению с числом полутонов при непосредственном наблюдении объектов А₀. В связи с этим ухудшается и опознавание объектов.

Для улучшения распознаваемости деталей при А_из = const (k_m=const) приходится перераспределять число градаций по динамическому диапазону изменения яркости репродукции — увеличивать число полутонов в сюжетно важном участке диапазона в области белого, т.е. для хорошо(и специально)освещенных деталей изображения (за счет ухудшения распознаваемости объектов — уменьшения числа градаций в области черного). Подобная операция производится с помощью гамма-корректора. Она сводится к тому, что форма характеристики передачи уровней яркости ТВ системы изменяется гамма-корректором так, чтобы она соответствовала параболической функции с показателем степени, равным y_c= 1,2 ...1,3 .

Форма характеристики передачи уровней яркости системы определяется формой световых характеристик фотоэлектрических преобразователей свет-сигнал и сигнал-свет, а также формой амплитудной характеристики (АХ) тракта передачи сигнала яркости. Как правило, АХ тракта-передачи ТВ сигнала — зависимость выходного напряжения от входного f_вых = f(U_m) выполняется линейной. Поэтому нелинейные искажения сигнала яркости в тракте передачи сравнительно мало влияют на число воспроизводимых градаций.

Со световыми характеристиками преобразователей дело обстоит сложнее

помимо того, что форма этих характеристик многочисленных датчиков ТВ сигнала различна, большое значение имеет и разброс характеристик передающих и приемных трубок, так же как и выбор рациональных режимов их работы. Поэтому каждый датчик ТВ сигнала содержит гамма-корректор, форма АХ которого выбирается с учетом номинальной усредненной формы световой (модуляционной) характеристики кинескопов.

Все эти причины создают большие трудности по реализации оптимальных условий воспроизведения полутонов, число которых сильно зависит и от конкретной индивидуальной настройки режима работы кинескопа (органы управления "Яркость" и "Контрастность" ТВ приемника).

Так как номинальное число градаций достигает нескольких десятков, то оперативно измерить число воспроизводимых градаций ТВ репродукции практически не представляется возможным. Поэтому для ориентировочной оценки качества воспроизведения полутонов используют, как правило, 10-градационный клин — горизонтальную шкалу уровней (перепадов) яркости от L_min до L_max> каждый элемент которого отличается по яркости от соседнего на несколько пороговых градаций (см. рис. 4.9). В оптических телевизионных испытательных таблицах (ТИТ) используют шкалы с логарифмическим, квадратичным или линейным распределением яркости вдоль шкалы. В электронных ТИТ эта шкала создается с помощью 10-ступенчатого сигнала с

равномерными перепадами напряжения ("ступеньками") (рис.2.3,а).

Нелинейные искажения сигнала яркости, возникающие из-за нелинейной формы АХ тракта передачи, также оцениваются с помощью ступенчатого или пилообразного сигнала. Для удобства измерений в этот сигнал вводятся синусоидальные колебания с частотой 1,2 МГц и размахом порядка 10 % от размаха сигнала яркости (рис.2.3,6). На выходе тракта или его участка синусоидальная насадка выделяется полосовым фильтром (рис. 2.3,в).

Рис. 2.3. Испытательные сигналы для формирования шкалы перепадов яркости на экране ТВ приемника Ucl (а) и для измерения нелинейных искажений сигнала яркости Uc2 (б); Uс2вых — синусоидальная насадка, выделенная полосовым фильтром из сигнала Uc2 на выходе тракта (в).

Изменение числа воспроизводимых градаций по полю изображения вызывает также неравномерность яркости фона, возникающую из-за специфических искажений в передающих трубках ("черное пятно») и нарушений работы схем фиксации уровня черного.

Наилучшее качество изображения получают установкой (методом последовательных приближений) оптимальных значений яркости и контрастности изображения на экране кинескопа так, чтобы добиться максимально возможного числа различимых глазом уровней яркости градационной шкалы (см. рис.2.6). При разрешении 8...9 градаций яркости шкалы качество ТВ изображения считается хорошим.