Разрешающая способность телевизионной системы. Анализ детального сигнала

СОДЕРЖАНИЕ

1 Введение……………………………………………………………………3

2 Разрешающая способность телевизионной системы……………..……..  7

3 Анализ детального сигнала………………………………………………   10

4 Список использованных источников……………………………………   17

9   

1 ВВЕДЕНИЕ

В силу одномерности электрических сигналов фотоэлектрическое преобразование передаваемых в телевидении изображений сопровождается пространственной дискретизацией: одномерной в перпендикулярном к осям (поперечном) направлении - при построчном и чересстрочном разложениях в передающих телевизионных трубках, двумерной - в матричных преобразователях (например, приборов с зарядовой связью), при импульсном считывании в передающих трубках и в ряде других случаев. Оптическая система и апертура ФЭП, (как и апертура приемной трубки), осуществляют фильтрацию пространственных частот входного (и, соответственно, выходного) изображений в тем меньшей степени, чем на большую разрешающую способность континуального разложения они рассчитаны. Целенаправленная пространственная фильтрация при детерминированности дискретного разложения отсутствует, ввиду сложности ее эффективной реализации в некогерентном свете. Поэтому телевизионная система, в общем случае, не удовлетворяет условиям теоремы Котельникова. Нарушение условия ограничения спектра входного сигнала до половины частоты дискретизации вызывает перекрытия основного спектра сигнала и смещенных (вторичных) спектров, появляющихся в результате дискретизации, что приводит к неустранимым искажениям в виде посторонних узоров (муаров), мерцанию мелкоструктурных элементов изображения. Отсутствие ограничения спектра выходного сигнала обуславливает появление помехи в виде растрового фона. Пока разрешающая способность фотоэлектрических преобразователей была на сравнительно низком уровне, дискретное разложение мало отличалось своими характеристиками от континуального (непрерывного), аппарат анализа и метрика которого достаточно хорошо разработаны. Дискретным характеристикам не уделялось поэтому особого внимания, основные усилия были направлены на исследование и улучшение характеристик продольно-континуального разложения, что приводило одновременно и к улучшению характеристик дискретного поперечного разложения  вследствие плохих исходных апертурных свойств ФЭП.

По мере развития телевизионной техники все больше сказывалась недостаточность критерия разрешающей способности, традиционно определяемое числом телевизионных (черных плюс белых) периодических линий, воспроизводимых с пороговым контрастом или заданным отношением сигнал/шум. Телевизионные системы с равными разрешающими способностями вследствие одинакового ограничения полосы пропускания в каналах, но отличающиеся формами частотных характеристик в используемой полосе частот, в общем случае отличаются и переходными характеристиками и, следовательно, передачей мелких деталей изображений. В связи с этим были предложены другие критерии сравнительной оценки: глубина модуляции сигнала от заданного числа линий (например, 400), эквивалентность системы по переходной или частотной характеристикам некоторому эталону, например, нормальной телевизионной системе [I] и др. Дальнейшее совершенствование передающих трубок, появление фоточувствительных приборов с зарядовой связью, осуществляющих двумерную пространственную дискретизацию изображения, привели к росту искажений в виде посторонних узоров, мерцания мелких деталей и т.п., что вывело в разряд важнейших задачу оценки и оптимизации дискретного разложения. Традиционное измерение разрешающей способности потеряло смысл вообще, поскольку наименьший период черных и белых линий однозначно определяется шагом дискретизации. Однако, оценка разрешающей способности числом шагов дискретизации (строк, элементов) также неправомочна вследствие невыполнения условий теоремы отсчетов и высокого уровня шумов дискретизаций. В зависимости от смещения сетки отсчетов глубина модуляции сигнала мелких деталей изображения может падать до нуля, а число воспроизводимых в соответствующем направлении линий может изменяться в два раза. В результате общепринятый критерий оценки разрешающей способности ФЭП применительно к дискретному разложению отсутствует до настоящего времени.

В передающих трубках с накоплением согласование апертурной пространственной фильтрации с шагом дискретизации усложняется адаптацией активной части считывающего пучка к шагу и способу разложения [I]. В то же время существующие математические модели дают лишь качественное представление о характеристиках реальных приборов и не позволяют получить количественной оценки, необходимой для оптимизации систем различного назначения. В силу указанных причин разработка телевизионных систем обычно осуществляется методом последовательных приближений (проб), в процессе которых изготавливаются отдельные варианты систем и в них экспериментально исследуются возможные типы (экземпляры) передающих трубок, т.е. путем, требующим больших материальных затрат и времени. Интенсификации процесса разработки систем, правильной оценке перспектив использования передающих трубок мешает отсутствие приемлемых методов численного прогнозирования их частотных свойств (характеристик передачи мелких деталей) при изменении режимов разложения.

Таким образом, в проблеме передачи мелких деталей изображения (малоразмерных объектов) можно выделить три аспекта: