1.15. Изменение полосы пропускания тракта изображения

При воспроизведении цветного изображения на описанном участке в месте убывания яркости изменяется окраска. Степень искажений зависит от уровня перепада. Такие искажения существенно ухудшают качество цветопередачи.

Завал на верхних частотах АЧХ тракта изображения уменьшает крутизну импульсов видеосигнала (рис. 1.15). При уменьшении крутизны импульсов полоса АЧХ сужается. К таким же искажениям приводят соответствующие фазовые искажения в области верхних частот.

Уменьшение крутизны фронта импульсов обусловливают размытие контуров крупных деталей изображения и ухудшению четкости воспроизведения мелких деталей.

При приеме цветного изображения уменьшение полосы пропускания канала вызывает искажения фазовой характеристики, что приводит к искажению переходных характеристик каналов яркости и цветности. Визуально это проявляется в появлении цветных окантовок и расхождении сигналов яркости и цветности.

Фазовые искажения обусловливают выбросы и колебательные процессы на плоской части прямоугольного импульса. Им подвержены составляющие в верхней и средней частях спектра видеосигнала. Число периодов затухающего переходного процесса зависит от параметров каскадов тракта, а частота колебаний соответствует частоте среза АЧХ.

А,% + 15

6 t, МКС

Оригинал

Изображение

Рис. 1.16. Зависимость искажений цвета от

интенсивности мешающего сигнала

Рис. 1.17. Искажения типа «оконтуривание»

Нелинейность сквозной фазовой характеристики тракта изображения возрастает с ростом крутизны АЧХ в области высоких частот. Она определяет амплитуду выбросов на вершине прямоугольных импульсов (рис. 1.17б).

На черно-белом изображении нелинейность фазовой характеристики приводит к появлению чередующихся линий, параллельных контурам изображения. Такой вид искажений называется «оконтуривание».

Слабое «оконтуривание» в какой-то мере улучшает восприятие черно-белого изображения. При сильном «оконтуривании» перед контурами ярких объектов образуются черные обводы, обусловленные передним выбросом импульса, а за яркими изображениями следуют многократные повторения контура.

При наладке телевизионных приемников следует помнить, что появление «оконтурива-ния» возможно не только из-за частотных и фазовых искажений, а и наличия отраженных сигналов при несогласованности антенны с входом телевизионного приемника.

Переотражения не оказывают существенного влияния на качество цветопередачи крупных деталей. Искажения цвета наблюдается на переходах в местах повторных изображений.

Заметить такие искажения можно при определенной интенсивности отраженного сигнала. На рис. 1.16 приведена зависимость интенсивности мешающего сигнала от смещения изображения на экране. Отраженные сигналы с параметрами выше кривой становятся заметными.

1.3.2 НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ

На практике все звенья тракта вносят нелинейные искажения. Источником нелинейных искажений сигнала изображения служат нелинейные характеристики активных элементов звеньев тракта прохождения видеосигнала. Искажения могут возникать как в информационной части сигнала изображения, так и синхросигнале.

Нелинейные искажения сигнала яркости

Сигнал яркости на выходе тракта изображения может искажаться следующим образом:

-сигнал «черного» переходит в область «серого», «серое» в область «белого», а белые и серые участки сливаются (изображение теряет контрастность);

-уровень «черного» и «серого» сливаются (изображение становится контрастным) [3].

Такие искажения вызваны нелинейностью модуляционной характеристики передатчика на передающей стороне или нелинейностью детектора телевизионного приемника.

В радиопередатчиках нелинейные искажения определяются нелинейностью модуляционной характеристики. Ее верхний изгиб приводит к ограничению (компрессии) синхроимпульсов, а нижний - в области белого и цветовой под-несущей.

Нелинейные искажения сигнала цветности

В системе SECAM информация о цвете передается частотной модуляцией цветовой под-несущей. Сигнал цветовой поднесущей передается в совмещенной полосе с сигналом яркости. На вертикальных переходах, в моменты резких изменений яркости, возникает значительное изменение фазы поднесущей цветности. Изменение фазы приводит к изменению частоты цветовой поднесущей, т. е. к искажениям цвета. Такие искажения называются дифференциальными.

При передаче цветного изображения, в зависимости от изменения уровня сигнала яркости, возникают дифференциальные искажения. Степень искажений определяется перепадом изменения уровня сигнала яркости, так как сигнал цветности наложен на сигнал яркости, и зависит от начального и конечного значения сигнала яркости. Причина искажений опреде-

ляется тем, что комплексные сопротивления участков тракта изменяются в зависимости от уровня сигнала. Так как сигнал цветности под-несущей как бы наложен на сигнал яркости, что приводит к искажениям цвета в воспроизводимом изображении.

В системе SECAM информация о цветораз-ностных сигналах передается частотной модуляцией цветовых поднесущих. В моменты перепадов яркости на вертикальных границах между участками изображения с разными цветами, (цветовых переходах) при наличии в тракте дифференциально-фазовых искажений, возникает резкое изменение фазы сигнала цветовой поднесущей.

Поскольку частота - производная от фазы по времени, такие изменения фазы сопровождаются кратковременными изменениями частоты поднесущей, т. е. приводят к искажениям воспроизводимого цвета. Эти искажения тем заметнее, чем круче перепад яркостного сигнала и чем больше разница в его уровнях до и после перехода.

В декодере цветности телевизора дискриминатор реагирует на резкое изменение уровня сигнала яркости выдачей паразитного импульса, который окрашивает переход. Окрашивание цветовых переходов возможно также при несоответствии частот покоя поднесущих цветности и коммутации фазы поднесущей.

При коммутации фазы поднесущей по строкам и по полям, в зависимости от закона коммутации фазы, переходы яркости могут окрашиваться по разному в различных строках одного полукадра. В результате на изображении переходов появляются хаотически расположенные цветные штрихи. Такие искажения относятся к дифференциально-фазовым.

При изменении уровня сигнала яркости может изменяться коэффициент передачи канала изображения. Это усугубляет дифференциально-фазовые искажения и обусловлено передачей сигналов яркости и цветности в совмещенной полосе частот. Оба типа искажений относятся к перекрестным искажениям яркости и цветности.

Искажения также возникают в канале яркости при изменениях амплитуды сигнала цветности. Они относятся к искажениям типа «цветность-яркость».

Входной сигнал

Выходной сигнал

Рис. 1.18. Структурная схема синхронного детектора

Они возникают в тракте изображения из-за значительной нелинейности модуляционной характеристики передатчиков.

На изображении этот вид искажений проявляется в неодинаковом изменении яркости соседних строк. Эти искажения максимальны на голубых статических изображениях.

35 МГц Q = 30

Аналогичные, по внешним признакам, искажения возникают при подавлении части нижней боковой полосы в спектре ТВ сигнала. При этом огибающая модулированного колебания оказывается деформированной. Степень деформации уменьшается с уменьшением глубины модуляции.

Сходный эффект (разнояркости строк) на изображении может возникнуть благодаря наличию в тракте асимметрично-фазовых (квадратурных) искажений, связанных с подавлением части нижней боковой полосы в спектре радиосигнала.

Искажающий эффект квадратурных искажений, кроме деформации амплитудно-частотной характеристики, выражается в заметном увеличении времени нарастания фронта переходной характеристики.

Влияние квадратурной составляющей на форму телевизионного сигнала в значительной мере зависит от способа детектирования. Традиционный амплитудный детектор выделяет сигнал, примерно пропорциональный той деформированной огибающей радиочастотного канала, которая образуется в результате квадратурного сложения синфазной и квадратурной составляющих с вышеописанными искажениями телевизионного сигнала, сопутствующими ей.

Рис. 1.19. Синхронный детектор, эпюры сигналов