Чёткость

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
селя

720p

Прогрес­сивная

1280×720

16:9

1:1

24, 50, 59.94

HDTVBD,HD DVD,  HDV

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

HDTVBD
HD DVD, HDV

1440×1080

16:9

1.33:1

25, 29,97

HDCAM

HDVDVCPROHD

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)

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить