Хи=.тах/-пНп, ОТНОСитеЛЬНЫМ КОНТрОСТОМ Ки== (i-max-i-mto)/тал либо глубиной модуляции яркости М= (Z-mai-i-mln)/(max--Z-mln) •

Например, полагая максимальный контраст, ограничиваемый зрением, /С=100, а пороговый контраст в условиях наблюдения Д=0,05, по соотношению (2.5) найдем число различимых градаций Л=94.

В восприятии цветного изображения существенную роль играет цветовой контраст, т. е. различие в восприятии двух цветов. От цветового контраста зависит число различимых цветовых градаций. При этом число градаций по цветовому тону и насыщенности меньше числа градаций по яркости, а число градаций по насыщенности оказывается меньше числа градаций по цветовому тону [9].

Поскольку диапазон изменения яркостей в передаваемом изображении значительно шире диапазона яркостей, воспроизводимых в телевидении, уместен вопрос об оптимальной форме амплитудной характеристики ТВС и ее звеньев.

Аппроксимируя степенными законами возможные нелинейные зависимости сигнала Ui = CxLI на нагрузочном сопротивлении ФЭП от яркости передаваемого изображения L[, выходного сигнала усилительного канала U2 = cul от входного сигнала щ и воспроизводимой яркости L2 = cul от сигнала Мг, зависимость воспроизводимой яркости

L=CL]s (3.32)

от передаваемой L] также принимает вид степенной функции. Здесь С=С1с2Сз; С\, с и Сз - коэффициенты передачи ТВС и ее звеньев; ys=YiY2Y3 - показатель степени амплитудной характеристики ТВС, определяемый произведением показателей степени амплитудных характеристик ФЭП, канала связи и преобразователя сигнал - свет соответственно.

Если в данном случае во входном изображении содержатся яркости L,, и L2, а в выходном соответственно Ьчх = СЬ\1 и Z-22 = = CLlf, то, логарифмируя

lnZ2i = Ys In In С, In Z-22=Ys lnZ,i2-{-ln с, находим разность

InZ,2i - InZ,22=In(/.2l/j22) = Ys (Iw/l-li)-

С учетом закона Вебера - Фехнера, устанавливающего связь между приращениями в ощущении Де2=1п (L21/L22) и изменениями яркости изображения, приходим к выводу о том, что в случае нелинейности амплитудной характеристики ТВС с постоянным показателем степени ys приращения в ощущении Ae2=Ys6i "Р" восприятии телевизионного изображения оказываются пропорциональными; приращениям в ощущении Дё! при восприятии входного оптического изображения.

Если в соотношении (3.32) принять C=ys=h то яркости элементов передаваемого изображения Lj, превышающие максимальную яркость телевизионного изображения Ьгтах, воспроизводиться не будут (ломаная линия / на рис. 3.14). Если же при ys=1 принять C=Z,2max/imax" 1 (прямая 2), ТО сужение динамического диапазона отражается прежде всего на сокращении числа градаций на участках изображения с повышенной яркостью. В системах чер-ио-белого телевидения этот недостаток может быть частично скомпенсирован нелинейностью амплитудной характеристики системы с Ys> 1 (кривая 3 при ys= 1,3 и С=0,4). В телевизионном приемнике

корректировка воспроизведения градаций яркости достигается независимой регулировкой ручками яркости и контрастности.

С учетом особенности цветового зрения использу-7, ют трехканальные системы цветного телевидения. При Рис. 3.14. Амплитудные характеристики этом каналы трех цветоде-

ленных изображений должны иметь линейные амплитудные характеристики (ук=уа=ув=\) и равные коэффициенты передачи {Сц = Са - Св). В противном случае соотношения яркостей цветоделенных изображений на передающей и приемной стороне будут различаться, что приведет к искажениям не только яркости, но и цветности. Для линеаризации амплитудных характеристик ТВС применяют гамма-корректоры, обеспечивающие регулировку амплитудных характеристик каналов цветоделенных изображений на передающей стороне.

Под чувствительностью ТВС обычно понимают величину, обратную минимальной освещенности объекта foemin, при которой обеспечивается передача изображения с заданными качественными параметрами. С уменьшением освещенности характеристики телевизионного изображения ухудшаются. Потери в этом случае связаны с ухудшением отношения сигнал-шум, ограничением разрешающей способности системы в пространстве и во времени (инерционностью), увеличением относительного уровня паразитных сигналов и структурных помех, падением контрастности изображения и числа воспроизводимых яркостных и цветовых градаций, искажениями цветопередачи, спектральных характеристик системы и т. п. Однако чаще всего чувствительность оценивается освещенностью, обеспечивающей заданное отношение сигнал-шум.

Повышение чувствительности ТВС достигается использованием ФЭП с накоплением энергии, вторично-электронным умножением сигналов в ФЭП и противошумовой коррекцией входной цепи.

§ 3.7. Спектральные характеристики телевизионной системы

Прн определении спектральных характеристик систем черно-белого и цветного телевидения воспользуемся схемой рис. 3.15, а. Приращение фототока на выходе ФЭП dt=c,0(X)P(l) X

X е (А,) dA, обусловленное из-

менением длины волны потока лучистой энергии на dX, определяется спектральными характеристиками источника лучистой энергии Ф(Х), коэффициента отражения от объекта прозрачности

объектива и светофильтра Т{Х), а также чувствительности ФЭП е(Х). Приращение фототока di вызывает изменение сигналов dui = = Rdi на нагрузочном резисторе R и du2=Kdui на выходе канала связи КС с коэффициентом передачи К-

Приращения сигналов, в свою очередь, обусловливают приращения яркости све-

Ф(Л)

чения экрана приемника чер- Рис. 3.15. Схема для расчета спектральных

но-белого телевидения (пре- характеристик ТВС {а) и идеальные спект-

, « V к ральные характеристики передающей каме-

o6f азователя сигнал - свет р, цветного телевидения (б)

dL=ci.du.2=cJ<Rcx0 (Щ(к).(к)Т(\)г (к) d (X).

(3.33)

При непосредственном наблюдении приращения яркости цветного изображения

dLx=c30(k)(k)H>-)dk

(3.34)

зависят и от кривой относительной видности глаза \{К).

Пропорциональность изменений яркости черно-белого и цветного изображения dL-CdLx с учетом (3.33) и (3.34) выполняется при условии, что спектральная характеристика системы черно-белого телевидения или яркостного канала системы цветного телевидения

(3.35)

определяется кривой относительной видности глаза. Здесь с/, Сг, с/ и С = Са/ (cic2KR) -коэффициенты пропорциональности.