Сигналы испытательных строк

При необходимости измерений и контроля непосредственно в процессе ТВ передачи измерительные сигналы должны быть замешаны в ТВ сигнал так, чтобы они не оказывали влияния на восприятие передаваемых изображений. Наибольшее распространение получили методы контроля с введением специальных измерительных сигналов (так сигналов называемых испытательных строк) в интервалы гасящих импульсов полей [2, стр. 430 … 439; 8, 9]. Сигналы испытательных строк представляют собой комбинации стандартных элементов, назначение и методика использования которых рассмотрены выше.

Для передачи измерительных сигналов и служебной информации отведено по 5 строк в начале каждого поля. В строки с номерами 17, 18 и 330, 331 сигналы вводят на выходе аппаратно-студийного комплекса формирования программы. Эти сигналы не должны гаситься или заменяться другими во всем тракте передачи. В строки 20, 21 и 333, 334 сигналы вводят на входах магистральных каналов, на входах радиопередатчиков. Сигналы этих строк гасятся при повторном введении сигналов. Строки с номерами 16 и 19 предназначены для введения специальных импульсов – сигналов опознавания, несущих информацию о местах ввода сигналов испытательных строк. В строках 329 и 332 передаются сигналы телеуправления и телеметрии, предназначенные для дистанционного управления контрольно-измерительной аппаратурой.

Каждой аппаратной эфирного вещания, точке начала магистрального канала, ретрансляционному пункту, где в формируемый или в проходящий видеосигнал вводятся сигналы испытательных строк, присвоен индивидуальный четырехзначный код. В строки с номерами 16 и 19 помещают специальный сигнал, позволяющий установить место ввода сигналов испытательных строк. Сигнал опознавания места ввода включает 4 прямоугольных импульса, длительность которых может варьироваться от 1 мкс до 10 мкс с шагом 1 мкс (рис. 43). Каждый импульс несет информацию об одной десятичной цифре кода места ввода. Значение цифры кодируется длительностью импульса: импульсу длительностью 1 мкс соответствует цифра «1», импульсу длительностью 2 мкс – цифра «2» и т.д. Цифре «0» соответствует импульс максимальной длительности (10 мкс).

Рис. 43. Строка с сигналом опознавания места ввода сигналов испытательных строк: код места ввода «5107».

Сигналы цветных полос

              100/0/100/0 (№ 10 / SMPTE)                              100/0/75/0 (BETA 0)

Рис. 44. Изображения цветных полос различных форматов

Для настройки и контроля аппаратуры цветного телевидения используют стандартное тестовое изображение, состоящее из 8-ми вертикальных полос основных и дополнительных цветов, чередующихся в следующей последовательности (слева направо): белый (Б), желтый (Ж), голубой (Г), зеленый (З), пурпурный (П), красный (К), синий (С), черный (Ч) [4, 10] (рис.44). При этом на экране черно-белого кинескопа формируется изображение убывающих по яркости серых полос в соответствии с сигналом E'_Y.

Тестовые сигналы формируются так называемым генератором сигналов цветных полос (ГЦП). Генератор цветных полос формирует три гамма-корректированных прямоугольных сигнала основных цветов E'_R, E'_G, E'_B, с частотами f_R = 2f_z, f_G = f_z, f_B = 4f_z, где f_z – частота строк (см. рис. 45). Различные сочетания сигналов образуют 8 полос.

Рис. 45. Сигналы цветных полос формата 100/0/100/0.

Значениями сигналов цветных полос E'_R, E'_G, E'_B определяются яркости белой и черной полос, а также яркость и насыщенность цветных полос. Формат сигналов цветных полос принято обозначать 4-мя числами, разделенными чертой или точкой (рис. 46).

Рис. 46. Запись формата сигналов цветных полос

Числа на каждой позиции обозначают относительные размахи сигналов основных цветов E'_R, E'_G, E'_B, соответствующих белой, черной и цветным полосам (в процентах по отношению к максимально возможному размаху сигналов E'_{R max} = E'_{G max} = E'_{B max} = 0.7 В, принимаемому за 100 %):

1-я позиция: относительный размах сигналов основных цветов E'_R, E'_G, E'_B на белой полосе – характеризует яркость белой полосы;

2-я позиция: размах сигналов на черной полосе – характеризует яркость черной полосы;

3-я позиция: размах сигналов, соответствующих цветам полос, на цветных полосах – характеризует яркость цветных полос;

4-я позиция: размах сигналов посторонних цветов (не соответствующих цветам полос) на цветных полосах – характеризует насыщенность цветных полос.

Например, для красной (К) полосы сигнал E'_R соответствует цвету полосы, а сигналы E'_G и E'_B – не соответствуют, т.е. являются сигналами посторонних цветов. Для пурпурной (П) полосы сигналы E'_R и E'_B соответствуют цвету полосы (пурпурный является смесью красного и синего), а сигнал E'_G – не соответствует, т.е. является сигналом постороннего цвета.

В большинстве случаев используют изображение цветных полос с 100 %-й яркостью и 100 %-й насыщенностью (сигнал № 10 / SMPTE формата 100/0/100/0, рис. 15, слева) или с 75 %-й яркостью и 100 %-й насыщенностью. В последнем случае белая полоса иногда делится на две части: левая часть имеет яркость 100%, правая часть имеет яркость 75% (сигнал BETA 0 формата 100/0/75/0, рис. 44, справа). Часто ГЦП непосредственно формирует яркостный и цветоразностные сигналы. В этом случае легко получить цветные полосы со 100%-й яркостью и 75%-й насыщенностью. Для этого достаточно просто уменьшить размах цветоразностных сигналов с коэффициентом 0.75.

Также используют полосы формата 100/7.5/75/7.5 (BETA 7.5) и др. Цветные полосы формата 100/0/100/0 и соответствующие им сигналы основных цветов E'_R, E'_G, E'_B, яркостный и цветоразностные сигналы E'_Y, E'_{R- Y}, E'_{B- Y}, E'_{G- Y} с указанием уровней представлены на рис. 45.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные качественные показатели ТВ изображений. К каким искажениям изображения зрительная система наиболее критична?

2. Дайте определения основным радиотехническим характеристикам, которые используют для оценки совершенства ТВ устройств: импульсной, переходной, амплитудно- и фазочастотной, амплитудной. В каких звеньях тракта прохождения видеосигнала преимущественно могут возникать те или иные искажения?

3. Что такое переходная характеристика в области малых времен, в области средних времен, в области больших времен? Искажения в какой области частот приводят к изменению формы каждой из характеристик? Какие сигналы используются для контроля переходных характеристик?

4. Дайте классификацию элементов измерительных сигналов по назначению.

5. Почему в ТВ метрике широко используются синусквадратичные импульсы? Для оценки каких параметров они применяются?

6. К каким искажениям изображения приводит нелинейность в тракте передачи?

7. Какие измерительные ТВ сигналы используются для контроля линейности амплитудной характеристики? Особенности использования пилообразного, ступенчатого сигналов, сигнала с синусоидальной насадкой. В каких случаях на результат измерений оказывает влияние частота насадки?

8. Почему в ряде случаев для оценки крутизны амплитудной характеристики нельзя использовать сигнал с насадкой частоты цветовой поднесущей?

9. Как проявляются на изображении искажения амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик? Искажения какой характеристики наиболее существенно влияют на вероятность правильного распознавания передаваемых образов?

10. Какие сигналы используются для контроля АЧХ?

11. Как связаны изменения переходных характеристик в области малых, средних и больших времен с формой АЧХ?

12. Как в телевидении осуществляются измерение и контроль фазочастотных характеристик?

13. Что такое групповое время запаздывания? К каким искажениям изображения приводит неравномерность характеристики ГВЗ?

14. Как на практике измеряют групповое время запаздывания?

15. Как измеряют различие усиления и расхождение во времени сигналов яркости и цветности? К каким искажениям изображения они приводят?

16. Что такое перекрестные искажения «яркость – цветность», «дифференциальное усиление» и «дифференциальная фаза»? К каким искажениям изображения они приводят?

17. Какие измерительные сигналы и методики измерений используют для оценки дифференциального усиления и дифференциальной фазы?

18. Как измеряют перекрестные искажения «цветность – яркость»? Какими причинами могут быть вызваны эти искажения?

19. Чем определяется выбор расположения испытательных строк в составе полного ТВ сигнала?

20. Для чего предназначены полосовые фильтры, подключаемые ко входу осциллографа? Чем объясняется выбор полос пропускания?

Литература

1.    Телевидение: Учебник для вузов / В. Е. Джакония, А. А. Гоголь, Я. В. Друзин и др. Под ред. В. Е. Джаконии. М.: Радио и связь, 2000. – 640 с.

2.    Кривошеев М. И. Основы телевизионных измерений. 3-е изд., доп. и перераб. М.: Радио и связь, 1989. – 608 с.

3.    Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. М.: Советское радио, 1988.

4.    ГОСТ 18471-83. Тракт передачи изображения вещательного телевидения. Звенья тракта и измерительные сигналы. М.: Издательство стандартов, 1983.

5.    Recommendation ITU-R BT.1439. Measurement methods applicable in the analogue television studio and the overall analogue television system.

6.    ГОСТ 19871-83 Каналы изображения аппаратно-студийного комплекса и передвижной телевизионной станции вещательного телевидения. Основные параметры и методы измерений.

7.    ГОСТ 7845-92. Система вещательного телевидения. Основные параметры. Методы измерений.

9.    Recommendation ITU-R J.63. Insertion of test signals in the field-blanking interval of monochrome and colour television signals.

10.      Recommendation ITU BT.471. Nomenclature and description of colour bar signals.

11.      Осциллограф универсальный С1-81: Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

12.      Телевизионный осциллограф С1-81: Краткое описание. СПбГУКиТ, кафедра видеотехники. 2004.

13.      Осциллограф GOS-6200: Руководство по эксплуатации. М.: Instek – Goodwill Instrument Co., ltd. 2002.

14.      Телевизионный осциллограф Goodwill GOS-6200: Органы управления и режимы работы (в формате PowerPoint). СПбГУКиТ, кафедра видеотехники. 2004.

15.      Tektronix WFM 300A. Component/Composite Waveform Monitor: Instruction Manual. Tektronix, Inc.

16.      Монитор формы компонентных сигналов цветного телевидения Tektronix WFM 300A: Органы управления и функциональные возможности (в формате PowerPoint). СПбГУКиТ, кафедра видеотехники. 2004 г.