Реферат: Оценка качества телевизионного изображения

Рисунок 1.1-Искажения АЧХ в области высоких частот полосы пропускания тракта пере­дачи ТВ сигнала (а) и его ПХ в области малых времен (б)

Перекоррекция, т.е. подъем АЧХ у_а3 > y_Bl и соответствующее уменьшение длительности фронта ПХ приводит к некоторому повышению четкости. При этом на горизонтальной части ПХ может возникнуть затухающий колебательный процесс. В соответствии с искажениями формы ПХ искажаются и детали изображения: после резкого изменения яркости по строке на репродукции могут возник­нуть повторы контуров деталей с постепенно убывающей интенсивно­стью (ложные контуры). Если же колебательный процесс апериоди-чен, т.е. имеется только один первый выброс б, то границы детали как бы подчеркиваются. Эти искажения называются "пластика". В ряде случаев .небольшая пластика может быть даже полезна, так как за счет подчеркивания границ деталей улучшается распознаваемость объектов.

Следует еще раз отметить, что существенное повышение четкости можно получить только за счет увеличения числа строк разложения и расширения спектра ТВ сигнала больше 6 МГц (при соответствующем увеличении полосы пропускания канала связи), что практически реа­лизуется только в специальных системах телевидения высокой четко­сти (ТВЧ) при z = 1000...3000 и fв = kz² n/2 = 15...150 МГц.

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).