Чёткость
- Информация о материале
- Категория: Чёткость и разрешающая способность цифровой телевизионной системы
- Опубликовано: 17.08.2018 22:30
- Автор: Павел Варгин
Чёткость цифровой телевизионной системы можно измерить визуально с помощью элементов телевизионных испытательных таблиц – зонных решеток по положению на их изображении центра симметрии постороннего узора (муара) относительно линейной шкалы чёткости. Этот центр соответствует тому месту решетки, где ширина штрихов решетки близка к размеру элемента растра. Достаточно полная картина муара проявляется, если пространственный спектр изображения решетки значительно превышает пространственную частоту Котельникова–Найквиста, равную половине частоты дискретизации телевизионной системы.
Рис. 1. Зонная пластинка (слева) с четными прозрачными зонами – а, нечетными – б; фазовая (гравированная) линза Френеля – в |
Термин «зонная решетка» заимствован из дифракционной оптики, где используется стеклянная фотопластинка с изображением концентрических колец (рис. 1) с радиусами, совпадающими с радиусами зон Френеля, которая действует как собирающая линза. Внешние радиусы зон (колец) Френеля, образующих зонную решетку, определяются выражением:
, (1)
где: а – постоянная зонной решетки – радиус центрального кружка, n = 1,2, … – номер кольцевой зоны.
Если использовать изображение концентрических колец с радиусами, определёнными в соответствии с выражением (1), в качестве испытательного изображения (миры) для телевизионной системы, то на телевизионном изображении миры можно увидеть посторонний узор (ПУ) в виде концентрических колец как на рис. 2, где стрелками указаны так называемые ПУ первого порядка, для которых ширина кольца зоны Френеля примерно равна размеру элемента изображения. На рис. 2 показано цифровое изображение колец Френеля с синусоидальным профилем, который используется для тестовых изображений колец наряду с бинарным профилем.
Рис.2. Зонная пластинка Френеля. Стрелками показаны посторонние кольцевые узоры первого порядка |
Центры ПУ одного порядка находятся на одинаковом расстоянии по горизонтали и вертикали от центра колец Френеля при квадратном элементе изображения. Расстояние для ПУ первого порядка определяется выражением:
, (2)
где: δ – размер элемента изображения, H – высота телевизионного растра. В соответствие с этим выражением чёткость изображения можно определять по линейной шкале в зависимости от L по формуле:
, (3)
ПУ первого порядка состоят из кольцевых зон: чередующихся чёрных и белых полосок. Радиусы этих зон определяются выражением:
, (4)
где k = 1,2, … – номер зоны, а rk и а измеряются в элементах изображения.
Зонная решетка, как элемент испытательной таблицы, представляет собой часть зонной решетки Френеля, вырезанную в виде прямоугольника и слегка модифицированную заменой отрезков окружностей отрезками прямых линий. Её расчет можно найти в [3].
Рис. 3. Испытательная таблица ИТ-72 |
Пример использования зонных решеток для измерения чёткости приведен на рис. 3, где показана испытательная таблица ИТ-72 [3]. Здесь решетки размещены в центре и углах таблицы. С одной стороны каждой решетки помещена линейная шкала, деления которой обозначены точками и короткими горизонтальными штрихами, а с другой, колонки цифр от 3 до 6, которым соответствует чёткость от 300 до 600 твл, соответственно. В 1972 г, когда была разработана эта таблица, в СССР действовал 625-строчный вещательный стандарт разложения, в котором видимых на экране (активных) строк было всего 576 и именно это число определяет положение центра постороннего узора на зонных решетках при испытаниях телевизионных систем стандартного разложения. Наличие зонных решеток по углам таблицы представляется излишним, поскольку такая решетка имеется в её центре, где контраст постороннего узора (муара) обычно максимален, благодаря максимальному разрешению объектива телевизионной камеры в центре изображения.
Измерение чёткости телевизионной системы при испытаниях имеет смысл, если ее стандарт разложения не известен или нет уверенности в правильности работы её развёртки.
Ниже приведена таблица стандартов разложения цифрового телевидения [4], где в колонке «стандарт разложения» приведена возможная стандартная чёткость телевизионного изображения (М), а в колонке разрешение приведено число элементов – пикселей (piсture′s element – pix element – pixel) телевизионного изображения по горизонтали и вертикали N×M.
Стандарт разложения M |
Развертка |
Разрешение, пикселей N × M |
Соотношение сторон |
Частота кадров, Гц |
Применение |
|
кадра |
пик |
|||||
720p |
Прогрессивная |
1280×720 |
16:9 |
1:1 |
24, 50, 59.94 |
|
960×720 |
16:9 |
1.33:1 |
23,975, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60 |
DVCPROHD |
||
4:3 |
1:1 |
25, 29,97 |
DVCPROHD |
|||
1080i |
Чересстрочная |
1920×1080 |
16:9 |
1:1 |
23,975, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60 |
|
1440×1080 |
16:9 |
1.33:1 |
25, 29,97 |
|||
4:3 |
1:1 |
25, 29,97 |
HDV |
|||
1280×1080 |
16:9 |
1.5:1 |
29.97 |
DVCPROHD |
||
1080p |
Прогрессивная |
1920×1080 |
16:9 |
1:1 |
23,975, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60 |
HDTV, BD, HD DVD, HDV |
1440×1080 |
16:9 |
1.33:1 |
24 (23.975), 25, 29,97 |
HDCAM, HDV |
||
2160p |
Прогрессивная |
3840×2160 |
16:9 |
1:1 |
23,975, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 |
UHDTV1 (4K) |
4320p |
Прогрессивная |
7680×4320 |
16:9 |
1:1 |
23,975, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60, 120 |
UHDTV2, Super Hi-Vision(8K)
|