5.2. Апертурна корекція

Апертурна корекція призначена для усунення лінійних частотних спотворень, обумовлених кінцевими розмірами перетину зчитуючого й записуючого елементів відповідно в датчиках сигналу й пристроях відтворення. Проявляються апертурні спотворення у втраті чіткості й ослабленні контрасту дрібних деталей зображення, у розмитості різких границь переходу між деталями.

Апертурні характеристики телевізійних ПСС враховують й інші фактори, що впливають на розв'язну здатність: недосконалість звичайної й електронної оптики, форму зчитуючої плями або фазного електрода в ПЗС, розтікання зарядів через провідність мішені й т.д. Так, при передачі вертикального штрихового клина дослідної таблиці на оцінці 600 (у центрі) глибина модуляції в сигналі плюмбікона становить від 20 до 45% залежно від типу й екземпляра трубки. У прийомних трубках апертурні спотворення проявляються в меншому ступені.

Апертурні спотворення еквівалентні спаду частотної характеристики на високих частотах, однак практично не супроводжуються фазовими спотвореннями. У зв'язку із цим при корекції апертурних спотворень потрібно створити у відеотракті підйом частотної характеристики, але без внесення фазових спотворень.

При цьому в діапазоні частот до f_гр повинна витримуватися умова

,

де - апертурна характеристика перетворювача світло-сигнал, - частотна характеристика коректора.

Введення апертурної корекції візуально підвищує чіткість зображення, але погіршує відношення сигнал / шум.

Апертурна характеристика більшості перетворювачів світло-сигнал може бути апроксимована функцією

,

де f_гp - частота, на якій розмах сигналу зменшується в е разів (практично, це верхня гранична частота ТВ сигналу);

, , , і т.д.

Коригувальний пристрій повинен мати зворотну форму частотної характеристики, тобто

.

При цьому форма характеристики в основному визначається складовими нижчих ступенів частоти, оскільки їх вплив швидко спадає при зростанні показника ступеня й порядкового номера коефіцієнта (А > В > С та ін.). Тому апертурну корекцію часто виконують із точністю зумовленою складовими лише других або других і четвертих ступенів частоти.

Характеристики такого типу можуть бути отримані різними методами. Один з методів заснований на використанні диференційних кіл.

Для одноланкового диференційного кола його коефіцієнт передачі визначається виразом

, тому що .

При послідовному з'єднанні двох диференційних кіл коефіцієнт передачі буде

,

а частотна характеристика (при підборі R і С й нормуванні) визначитися як

.

При включенні чотирьох кіл відповідно одержимо

й .

Структурна схема апертурного коректора диференціального типу представлена на рис.5.6,а. Необхідна форма частотної характеристики тут формується за рахунок алгебраїчного підсумовування коректованого сигналу із сигналом другої й четвертої похідних

.

Підсумовування коригувальних сигналів з основним здійснюється в ланках Е₁ і Е₂. У колі формування сигналу другій похідній включений фазоінвертор ФІ, який необхідний в зв'язку з тим, що для дволанкового (а також шести-, десятиланкового і т.д.) диференційного кола, потрібна зміна полярності вхідного сигналу. Лінії затримки ЛЗ₁ і Л3₂ використовуються для часового узгодження основного й коригувального сигналів. Принцип роботи диференціальної апертурної корекції проілюстрований на рис.5.6,6. Тут: 1) ділянка проектованого на ПСС (трубку) зображення й зчитуючий елемент; 2) ідеалізований розподіл освітленості й потенційного рельєфу на фотомішені; 3) відеосигнал на виході ПСС, 4) сигнал першої похідної; 5) сигнал другої похідної; 6) сигнал третьої похідної; 7) сигнал четвертої похідної; 8) скоректований сигнал - сума сигналів і, і", і"", взятих у певних пропорціях.

Рис. 5.6. Структурна схема апертурного коректора диференціального типу (а) і пояснення принципу роботи диференціального апертурного коректора (б)

У яскравісних каналах, що використовують сигнали ГТСС на відіконах, плюмбіконах, а також на ПЗС і біжних променях, форма частотної (апертурної) характеристики в області високих частот різна, тому кількість використовуваних похідних в апертурних коректорах може відрізнятися.

Ще один різновид апертурних коректорів – різницеві. Це пристрою, побудовані головним чином на лініях затримки.

Апертурна корекція вздовж рядків не усуває шкідливого впливу на сигнал елементів, розташованих у поперечному напрямку. Із цією метою у високоякісних ТВ системах, поряд з горизонтальною, використовується ще й вертикальна апертурна корекція. У такому коректорі застосовуються лінії затримки на час одного й двох рядків для вертикальної й на час одного й двох елементів для горизонтальної корекції.

Рис. 5.7. Одержання сигналу корекції й результуючого сигналу в різницевих апертурних коректорах

У процесі корекції у двовимірному коректорі із сигналу основного (у цей момент) елемента віднімаються сигнали елементів, що оточують основний, тому вони називаються різницевими (рис.5.7).

Сигнал вертикальної корекції U_BK обчислюється за виразом

,

де - незатриманий сигнал; - сигнал, затриманий на час рядка (64 мкс); - сигнал, затриманий на час двох рядків (128 мкс).

Для цих затримок використовуються ультразвукові лінії.

Вихідний, відкоректований по вертикалі сигнал виходить шляхом додавання основного сигналу, яким є U_в1 (сигнал від середнього з трьох рядків), із сигналом вертикальної корекції U_BK:

,

де С - певний ваговий коефіцієнт.

Аналогічно здійснюється корекція в горизонтальному напрямку. Сигнал горизонтальної корекції U_ГК визначається за виразом

,

де - незатриманий сигнал; - сигнал, затриманий на час елемента (наприклад, на 0,1 мкс), він же ; - сигнал, затриманий на час двох елементів (наприклад, на 0,2 мкс). Знак * означає, що горизонтальний розмір елемента при апертурній корекції може не відповідати теоретичному розміру пікселя, а бути, як показано вище, більше.

Далі здійснюється додавання основного сигналу, яким у цьому випадку є U_Г1, із сигналом горизонтальної корекції U_Г

,

де D - певний вагомий коефіцієнт.

Відзначимо, що у двовимірному апертурному коректорі через використання черезрядкової розгортки у ТВ системі ефективність корекції по вертикалі значно нижче, ніж по горизонталі, не дивлячись на це вони широко використовуються в яскравісних і широкосмугових кольороподільних каналах

Рис. 5.8. До пояснення ефективності апертурної корекції для горизонтального й вертикального напрямків черезрядкової розгортки

На рис.5.8 подано взаємне розташування зазначених елементів. Малими колами позначені зони, близькі по розмірах до елементів розкладання, більшими – зони реальної апертури з гаусовим розподілом (за рівнем = 0,05). Заштриховані ділянки – області, що показують ефективність участі сусідніх елементів у формуванні сигналу корекції.

Рис. 5.9. Функціональні схеми двох варіантів різницевих апертурних коректорів

На рис.5.9 подані два варіанти різницевих апертурних коректорів – з використанням сигналів від діагонально розташованих елементів (а) і з використанням сигналів від ортогонально розташованих елементів (б).