Оценка качества телевизионного изображения
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………..……………………………………………… 3
1 ЧЁТКОСТЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ…………………..4
2 ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ КАНАЛЕ И СПОСОБЫ ИХ ОЦЕНКИ…………… 9
2.1 Геометрические (координатные) искажения.…………………………9
2.2 Полутоновые (градационные) искажения…………………………….12
2.3 Искажение яркости средних и крупных деталей…………………….14
2.5 Цветовые искажения……………………………………………………15
2.6 Оценка качества изображения по телевизионным испытательным
таблицам…………………………………………………………………….16
3 РАСЧЕТ ВЗВЕШЕННОГО И НЕВЗВЕШЕННОГО ОТНОШЕНИЯ СИГНАЛ/ШУМ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЕ……………………..19
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА И ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОМЕХИ, СОЗДАЮЩЕЙ НА ЭКРАНЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА СТАЦИОНАРНУЮ КАРТИНУ…………………………………………….23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..28
ВВЕДЕНИЕ.
Задачей ТВ систем является воспроизведение изображений, тождественных наблюдаемым объектам в пространстве. Эта цель может быть достигнута с помощью стереоцветной системы со значительно более высокими качественными показателями, чем реализуемые в настоящее время. Поэтому в первую очередь качество ТВ изображения ограничивается основными параметрами системы вещательного телевидения, регламентированными ГОСТ 7845-92 (формат кадра, разрешающая способность — число строк, число кадров, передаваемых в одну секунду, число мельканий, число полутонов и их распределение в динамическом диапазоне изменения яркости репродукции, цветовой охват и др.). Эти параметры определяют номинальное качество ТВ изображения, воспроизводимого данной системой.
Кроме этих ограничений, соответствие ТВ изображения оригиналу нарушается и из-за искажений изображения, возникающих практически во всех элементах ТВ системы.
В настоящее время объективная и субъективная оценки параметров звеньев ТВ системы и искажений изображения, а также условия его наблюдения и обработка результатов измерений регламентироваяы документами МККР и ГОСТ 7845-92, 26320-84 и др. Большинство норм на искажения изображения базируется на свойствах зрительной системы человека и экспериментальных статистических исследованиях по определению допустимых значений этих искажений. Параметры электрических сигналов и их искажений в разных точках тракта, как правило, оцениваются объективными методами с помощью специальных измерительных приборов, а результирующее качество ТВ изображений — визуально, по изображению универсальных оптических или электронных телевизионных испытательных таблиц УЭИТ.
Рассмотрим основные виды искажений ТВ изображения и методику их оценки.
2. ЧЕТКОСТЬ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ.
Параметр телевизионного изображения, характеризующий качество воспроизведения и степень различимости на нем мелких деталей. Количественно выражается максимальным числом черных и белых линий, визуально различимых при воспроизведении нормализованного испытательного изображения шриховой миры, нанесенной на телевизионной испытательной таблице, например, в виде расходящихся веером клиньев. В соответствии со структурой телевизионного растра различают четкость изображения вдоль строк телевизионных (четкость по горизонтали) и поперек строк (четкость по вертикали). Современные стационарные телевизоры цветного изображения обеспечивают четкость (на черно-белом изображении) по горизонтали 400-450 линий, по вертикали 450-500 линий, переносные - соответственно 300-350 и 350-400 линий; у телевизоров черно-белого изображения четкость несколько выше (вследствие отсутствия цветоделительной маски в черно-белом кинескопе). Цветовая четкость характеризует качество воспроизведения цветов мелких деталей цветного телевизионного изображения. Оценивается с помощью цветной телевизионной испытательной таблицы по изображению групп параллельных (как правило, вертикальных) одинаковых по ширине штрихов чередующихся цветов, например, красных и голубых, зеленых и пурпурных, синих и желтых.
Четкость изображения оценивается относительным размером минимальной детали, воспроизводимой ТВ системой, а резкость — относительным размером границы между фоном и деталью с равномерной яркостью; причем длительность сигнала от этой детали должна превышать длительность переходных процессов в системе . Размеры деталей и границ измеряются в относительных единицах — по отношению к высоте изображения h, а четкость — в условных единицах — строках или ТВ линиях. Например, если визуально на репродукции различаются детали размером не менее (l/500)h, то четкость изображения составит 500 ТВ линий. Параметры четкость и резкость изображения связаны между собой, так как характеризуют способность системы реагировать на быстрые изменения яркости оптического изображения.
В отличие от фото- и кинорепродукций четкость ТВ изображения оценивают раздельно по вертикали и горизонтали из-за того, что их величины обусловлены разными факторами.
Номинальная четкость изображения по вертикали определяется дискретной структурой растра — числом строк разложения изображения z= 625. Так как конфигурация одного элемента изображения принимается в виде квадрата или окружности размером h/z, то вдоль строки изображения должно содержаться пропорциональное число элементов разложения: в соответствии с форматом кадра k = b/h = 4/3 оно определится как
kz =(4/3) 625 =800
Номинальная четкость изображения по горизонтали зависит в .основном от ширины спектра сигнала яркости, так как высокочастотные составляющие спектра несут информацию о мелких деталях изображения и качество их передачи определяет разрешающую способность ТВ системы.
Четкость ТВ изображения принципиально не может превышать номинальное значение из-за ограничений, накладываемых нормированными параметрами системы, в частности числом строк z = 625 и шириной спектра Δf=6,0 МГц сигнала яркости, определяющих воспроизведение минимальной детали в вертикальном и горизонтальном направлениях соответственно. Поэтому искажения четкости (резкости) всегда связаны с уменьшением ее номинального значения, ограничиваемого реальными параметрами данной ТВ системы, и в частности:
качеством фокусировки, наличием аберраций и формой апертурных (контрастно-частотных) характеристик электронно-оптических систем фотоэлектрических преобразователей; качеством чересстрочной развертки;
реальной шириной спектра ТВ сигнала, т.е. линейными искажениями в области высоких частот тракта передачи сигнала яркости.
Как известно, линейные искажения тракта и его участков описываются с помощью разных, но полностью равноправных методов анализа с помощью частотных характеристик: y(w)- амплитудно-частотной (АЧХ), ф(w)- фазо-частотной (ФЧХ), а также с помощью h(t)- переходной характеристики ПХ как реакции системы на единичный скачок яркости (или сигнала изображения). "Язык" частотных характеристик более удобен для анализа конкретных причин, способов коррекции и определения результирующих искажений тракта по частным параметрам его участков. Недостаток этого метода трудность интерпретации (отождествления) влияния величин и характера линейных искажений на проявление их в изображении. Достоинство ПХ- четкая качественная связь искажений изображения с искажениями формы ТВ сигнала. Поэтому эти методы удачно дополняют друг друга, что и определяет целесообразность их сопоставления.
На рис. 1.1 приведены типичные случаи искажений АЧХ в области высоких частот полосы пропускания тракта и качественно соответствующие им формы ПХ в области малых времен, соизмеримых со временем передачи одного элемента изображения. Пусть форма кривых 1 этих характеристик соответствует номинальным, нормированным в соответствии с принятыми параметрами ТВ системы и допустимыми искажениями изображения: спадом АЧХ на верхней граничной частоте fв(или сов) полосы пропускания уа{ и длительностью фронта ПХтф1, отсчитываемой от уровня 0,1 до уровня 0,9 ее установившегося значения.
Спад АЧХ уВ2 < ув, и соответствующее увеличение длительности фронта ПХ , приводит к уменьшению уровня высокочастотных составляющих сигнала, т.е. к уменьшению размахов сигнала от мелких деталей и увеличению длительности перепадов. Как следствие, четкость и резкость изображения уменьшаются, так как контраст самых мелких деталей становится ниже порогового, а протяженность границ деталей увеличивается.
Рисунок 1.1-Искажения АЧХ в области высоких частот полосы пропускания тракта передачи ТВ сигнала (а) и его ПХ в области малых времен (б)
Перекоррекция, т.е. подъем АЧХ уа3 > yBl и соответствующее уменьшение длительности фронта ПХ приводит к некоторому повышению четкости. При этом на горизонтальной части ПХ может возникнуть затухающий колебательный процесс. В соответствии с искажениями формы ПХ искажаются и детали изображения: после резкого изменения яркости по строке на репродукции могут возникнуть повторы контуров деталей с постепенно убывающей интенсивностью (ложные контуры). Если же колебательный процесс апериоди-чен, т.е. имеется только один первый выброс б, то границы детали как бы подчеркиваются. Эти искажения называются "пластика". В ряде случаев .небольшая пластика может быть даже полезна, так как за счет подчеркивания границ деталей улучшается распознаваемость объектов.
Следует еще раз отметить, что существенное повышение четкости можно получить только за счет увеличения числа строк разложения и расширения спектра ТВ сигнала больше 6 МГц (при соответствующем увеличении полосы пропускания канала связи), что практически реализуется только в специальных системах телевидения высокой четкости (ТВЧ) при z = 1000...3000 и fв = kz2n/2 = 15...150 МГц.
Для оценки четкости по горизонтали ТВ изображения используются вертикальные штриховые миры с одним — тремя штрихами одинаковой толщины d, а также многоштриховые миры с одинаковой или с плавно меняющейся по вертикали толщиной штрихов (и подобными же промежутками между ними, см. рис.2,6). В электронных ТИТ для этой цели используются пакеты синусоидальных колебаний с частотами 2,8...5,8 МГц. Около этих мир, как правило, нанесены числа условных единиц измерения четкости, соответствующие примерно относительной толщине штрихов A/d=200...500 ТВ линий. Для количественной оценки четкости наблюдатель определяет область, где штрихи миры перестают различаться. Резкость воспроизведения вертикальных границ оценивается по осциллограмме длительности фронта сигнала от черно-белых прямоугольных элементов ТИТ.
