Оценка качества телевизионного изображения

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) Аю 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 Аиз = const (km =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 yc= 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 fвых = f(Um) 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 Lmin до Lmax> 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.

2.3. ИСКАЖЕНИЯ ЯРКОСТИ СРЕДНИХ И КРУПНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Искажения яркости средних и крупных деталей ТВ изображения, так же как и мелких, возникают в большинстве случаев из-за линей­ных искажений в тракте передачи сигнала. Но в данном случае изме­нение яркости и цветности деталей является следствием искажении АЧХ в области низких частот полосы пропускания, т.е. ПХ в области средних и больших времен, сравнимых соответственно с длительностью.

Рис. 2.4 Искажения АЧХ в области низких частот полосы пропускания тракта (а) и ис кажение сигнала от "средней" белой детали на сером фоне (б)

2.4 ЦВЕТОВЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

Цветовые ощущения также дискретны, как и восприятие яркости, и оцениваются числом порогов цветоразличимости. Ис­кажения цветности изображения в ТВ системах возникают из-за:

использования реальных красного, зеленого и синего люминофо­ров цветных кинескопов, спектральные характеристики и насыщен­ность которых ограничивают воспроизведение максимального цвето­вого охвата (диапазона воспроизводимых цветов, который может быть реализован в рамках трехкомпонентной ТВ системы);

использования реальных источников освещения, светоделитель-ных устройств и передающих трубок, спектральные характеристики которых не полностью обеспечивают верность цветопередачи;

1	2	3	4	5