Для восстановления исходного изображения по совокупности передаваемых строками отсчетов, следующих в поперечном направлении с щагом бу, в соответствии с теоремой Котельникова необходимо выполнить два условия. Спектр передаваемых пространственных частот в поперечном направлении должен быть ограничен частотой f1Дп l/26j,. На приемной стороне необходим идеальный фильтр нижних пространственных частот с граничной

частотой

Fy к импульсной характеристикой р(у) =sin 2nf „у:

В,5В

Рис. 3.13. К определению апертурно-растровых характеристик

В случае двумерной дискретизации изображения с шагом дж в продольном и by в поперечном направлении спектр передаваемых пространственных частот вдоль осей дискретизации следует ограничить частотами

/=-,= 1А„<1/25,, /=-,= lA,<l/2V

На приемной стороне необходим двумерный идеальный фильтр нижних частот с граничными частотами Fx п Fy и импульсной характеристикой

sin (2nFxX) sin (2nFyy)

>=-z;ifm-•

В ТВС эти условия не выполняются. Распределения прозрачности в апертурах передающего и приемного звеньев (см. рис. 3.3) далеки от идеальных. В таком случае растровая фильтрация приводит к транспонированию высокочастотных компонентов пространственных частот телевизионного изображения с периодом изменения яркости X, меньшим удвоенного шага дискретизации б, и относительной пространственной частотой =б/?.0,5 (рис. 3.13) в низкочастотную область и появлению частот биений

Еб = л-Е<0,5, (3.31)

проявляющихся на изображении в виде посторонних узоров ров. Здесь п - ближайшее к целое число.

муа-

Поскольку на передающей стороне апертурная пространственная фильтрация предшествует дискретизации, а на приемной стороне, наоборот, следует за ней, апертурно-растровые характеристики передающего и приемного звеньев ТВС различаются даже при одинаковых законах распределения прозрачности в апертурах. Апертурно-частотная характеристика передающего звена (кривая / на рис. 3.13) определяет пространственную фильтрацию компонентов исходного изображения до дискретизации в соответствии с относительными пространственными частотами

, В 2г £{ J

I 2г X ~ 2 X

при относительном смещении отсчетов g&=6/r. Последующая дискретизация сопровождается транспонированием пространственных частот изображения , а следовательно, и абсцисс кривой / в частоты биений (3.31), характеризуемые кривой 2, и суммированием компонентов с равными частотами биений (кривая 3). В таком случае в соответствии с апертурно-частотной характеристикой приемного звена при одинаковых законах распределения прозрачности в апертурах, определяемой также кривой /, осуществляется пространственная фильтрация компонентов в интервале частот б= ==0-f-0,5. Результирующая апертурно-растровая характеристика ТВС показана на рис. 3.13 кривой 4.

§ 3.5. Временная фильтрация изображения в телевизионной системе

Точность воспроизведения движения объектов и изменения освещенности ограничивается инерционностью ФЭП, покадровой дискретизацией передаваемых изображений (при чересстрочном разложении- дискретизацией по полям), а также инерционностью преобразования сигнал -свет на приемной стороне. В восприятии телевизионных изображений существенную роль играет инерция зрения.

В свою очередь, инерционность ФЭП с накоплением энергии характеризуется тремя составляющими. Одна из них обусловлена самим принципом накопления, приводящим к усреднению изменений освещенности за время накопления. Эта составляющая присуща всем видам преобразователей с накоплением. Другая, коммутационная составляющая инерционности проявляется в передающих телевизионных трубках с накоплением в случае неполного считывания накапливаемых зарядов. Она приводит к частичному суммированию сигналов и изображений следующих друг за другом полей и кадров. В преобразователях, использующих внутренний фотоэффект, добавляется составляющая, обусловленная его инерционностью. В то же время внешний фотоэффект при телевизионных скоростях передачи можно считать практически безынерционным. Суммарная инерционность ФЭП с накоплением обусловливает низ-

кочастотную фильтрацию перед покадровой дискретизацией передаваемых изображений.

Для передачи движения объектов по совокупности отдельных статических изображений, следующих с частотой смеиы кадров (к, наивысщая частота изменения яркости должна быть ограничена значением f(/„/2, а на приемной стороне необходим идеальный фильтр нижних частот с граничной частотой Ft и импульсной характеристикой

Л(/) = 5Ш 2KFttj2jiFtt.

В случае недостаточной инерционности ФЭП и, в первую очередь, при использовании преобразователей без накопления низкочастотная фильтрация на передающей стороне может оказаться недостаточной. В таком случае при передаче движущихся изображений возможно появление частот сигнала /, превышающих половину частоты стробирования (частоты кадров /к) и транспонируемых в низкочастотную область в частоты биений /б, с относительной частотой

б=/б к=1- /к1<0,5,

где п - ближайшее к значению отношения \/\к целое число.

Частоты биений вызывают стробоскопический эффект. Например, спицы быстровращающегося колеса неразличимы при непосредственном наблюдении вследствие инерции зрения. В то же время при киносъемке с кратковременной экспозицией отдельных кадров может воспроизводиться изображение медленно вращающегося в ту или другую сторону или даже неподвижного колеса.

Инерционность преобразования сигнал - свет на приемной стороне определяется послесвечением люминофора. Однако увеличение времени послесвечения ограничивается допустимой инерционностью передачи движущихся изображений. Чтобы исключить смазывание движущихся изображений, остаточное послесвечение люминофора за время передачи кадра не должно превышать 5% начального значения.

Основную роль в подавлении высших частот временных изменений яркости при наблюдении телевизионных изображений играет инерция зрения. При слиянии мельканий кажущаяся яркость изображения определяется по закону Тальбота как средняя яркость за период повторения.

§ 3.6. Амплитудная характеристика и чувствительность телевизионной системы

Яркостные параметры телевизионного изображения определяются средней яркостью Lo и динамическим диапазоном, зависящим от воспроизводимых в поле изображения максимальной Lmax и минимальной Lmin яркостей. Количественно динамический диапазон можно охарактеризовать абсолютным контрастом изображения