Основные схемы преобразования в телевидении

Систему телевидения, как и любую систему связи, можно представить обобщенной структурной схемой (рис. 2.1).

Источником телевизионных сообщений может быть любое излучение в оптическом диапазоне волн, испускаемое, пропускаемое или отражаемое наблюдаемым объектом и окружающей его средой.

Датчиком сигнала является техническое устройство, преобразующее пространственно-временное распределение излучения в адекватный электрический сигнал.

Канал связи служит для передачи электрических сигналов на расстояние. Специфика его для любой системы связи определяется лишь параметрами электрического сигнала, несущего сообщение.

Воспроизводящее устройство предназначено для преобразования этого сигнала в форму, удобную для получателя сообщений (в частности, в виде изображения на экране телевизора).

Получателем сообщений в зависимости от назначения системы может быть либо человек, либо техническое устройство, обеспечивающее регистрацию и обработку видеоинформации.

Источники телевизионных сообщений являются многомерными и могут описываться функциями многих независимых аргументов. В общем случае каждое изображение создается совокупностью распределений в пространстве мгновенных значений мощностей P_i (x , y, z ) и спектральных составов λ_i (x , y , z ) элементарных потоков лучистой энергии. Временная последовательность таких распределений образует телевизионное сообщение.

Разобьем пространство V на элементарные объемы ΔV = Δ x Δ y Δ z таких размеров, чтобы излучаемый, отражаемый или пропускаемый ими элементарный поток излучения ΔP мог восприниматься только как интегральная величина. Если А , — длина волны излучения, то, очевидно, элементарный объем ΔV с линейными размерами Δx , Δy , Δz меньше λ окажется неразрешимым. Точно так же нельзя различить элементарный поток энергии ΔP меньше одного кванта hv , где h— постоянная Планка, v — частота излучения.

Таким образом, совокупность мгновенных значений символов сообщений является принципиально дискретной. В реальных условиях значения дискретов оказываются значительно больше предельных как за счет флюктуации потока излучения, так и за счет несовершенства анализирующих и регистрирующих приборов.

Рассмотрим основные способы преобразования пространственного распределения энергии во временную последовательность электрических импульсов, образующих сигнал изображения.

Работу большинства преобразующих устройств можно пояснить двумя основными схемами. Первая из них используется главным образом в оптико-механических устройствах. Здесь объект 1 (рис. 2. 2,а) освещается источником света 2. Его изображение с помощью объектива 3 формируется в плоскости разложения 5. Развертывающее устройство 6, например диск Нипкова, благодаря перемещению отверстия 4 пропускает световой поток последовательно от каждого участка изображения. Этот поток собирается линзой 7 и направляется на фотоэлемент 8. На нагрузке R фотоэлемента образуется сигнал u_c , мгновенная величина которого пропорциональна освещенности данного участка изображения. Аналогичного эффекта можно добиться при перемещающемся объективе и неподвижном изображении и развертывающем отверстии либо при перемещающемся объекте (например, киноленте) относительно неподвижных объектива и развертывающего отверстия.

Рассмотренная схема преобразования может быть видоизменена в схему с так называемым бегущим лучом, если поменять местами источник света 2 и фотоэлемент 8. При этом (рис. 2.2, б) источник света 8 посредством линзы 7 создает равномерную освещенность в плоскости разложения 5, а развертывающее отверстие 4 проецируется объективом 3 на участок объекта 1, о котором в данный момент времени передается информация. Часть рассеиваемого светового потока попадает на фотоэлемент/ 2, с нагрузки R которого снимается сигнал изображения.

Вторая схема преобразования используется в электронных системах. Здесь изображение объекта 1 (рис. 2.3, а) с помощью объектива 3 строится в плоскости, где помещается фотоприемник 4 (фотокатод, мишень) передающей трубки, являющейся датчиком сигнала. Под действием света на мишени образуется зарядный рельеф, соответствующий распределению света в изображении. Накопленные заряды последовательно снимаются электронным лучом 5, в результате чего на нагрузочном резисторе R образуется сигнал изображения u_c

Если в плоскости разложения 4 поместить люминесцирующий экран (рис. 2.3 б) и обегать его электронным лучом постоянной интенсивности, светящуюся точку с экрана объективом 3 проецировать на объект 1, а на месте источника света 2 установить фотоэлемент и с его нагрузки R снимать сигнал u_c , то образуется электронный вариант схемы с бегущим лучом.

Воспроизводящие устройства работают по аналогичным схемам (рис. 2.2, в, рис. 2.3, в) в вариантах бегущего луча с заменой постоянного источника света на источник, модулируемый сигналом u _с.

При согласованном перемещении развертывающего отверстия или луча в датчике и воспроизводящем устройстве изображение формируется в плоскости 5 в оптико-механических устройствах, например на матовом стекле 9, в электронных — на люминесцирующем экране.