Видеосигнал в видеокамере

нет комментариев

Чтобы лучше понять, как устроен композитный (полный) видеосигнал (КПВ), рассмотрим подробнее осциллограмму отдельной строки:

информация об уровне освещённости
синхроимпульсы

Синхроимпульсы со временем фронта и спада 0,1 мс, содержат спектральные составляющие до 2,5 МГц. Остальные высокочастотные компоненты КПВ появляются, если сцена содержит быстро сменяющие друг друга контрастные зоны небольшого размера — при этом формируется спектр частот до 4,2 МГц, который должен адекватно обрабатываться электронной схемой. Высокочастотная часть спектра содержит информацию о быстрых изменениях контраста в изображении сцены — о мелких деталях либо быстро перемещающихся объектах. Чтобы изображение на мониторе было стабильным, синхроимпульсы должны передаваться без искажений — для этого полоса пропускания тракта должна быть достаточно широкой. В цветном видеосинале, помимо информации о яркости, присутствует и цветовая компонента в виде так называемой «цветовой вспышки» — цветовой синхронизации. Также цветной КПВ может быть представлен и в виде трёх цветовых компонент — красной, зелёной и синей; в этом случае осциллограммы КПВ будут подобны монохромному (и не будут содержать цветовой вспышки).

КПВ, формируемый монохромными видеокамерами, содержит яркостную информацию, отражающую распределение освещённости по рабочей поверхности сенсора. Цветовая информация в этом случае суммируется и входит в единый монохромный видеосигнал. Компоненты монохромного видео:

импульсы строчной синхронизации
уровень чёрного
уровень яркости (в градациях серого)
импульсы синхронизации полей

Компоненты цветного видеосигнала:

яркость — абсолютное значение (как в монохромном сигнале)
оттенок — тон либо цвет
насыщенность — интенсивность цвета данного оттенка

Чёрно-белый (монохромный) КПВ содержит только яркостную информацию. Значения яркости, оттенка и насыщенности могут быть переданы уникальным сочетанием значений исходных цветовых компонент. В аддитивном процессе смешения цветов базовыми цветовыми компонентами являются красный, зелёный и синий (RGB — Red/Green/Blue). В распространённой заставке ГЦП (генератора цветных полос) все присутствующие цвета состоят из предельных значений базовых — нуля либо ста процентов. Чтобы получить прочие цвета, необходимо устанавливать дробные значения каждого из базовых (между 0 и 100). Цветной КПВ , в котором содержится яркост-ная и цветовая информация, должен разложить распределение цветов по спектру по базовым компонентам RGB. Цветной КПВ существенно сложнее монохромного, и потому требования к временным характеристикам, линейности и полосе пропускания электронных компонентов здесь значительно выше. В цветном видеосигнале содержатся семь элементов, необходимых для извлечения цветовой и яркостной информации о сцене и последующего восстановления её изображения на цветном мониторе:

импульсы строчной синхронизации
вспышка цветовой синхронизации
уровень чёрного
яркость
оттенок
цветовая насыщенность
импульсы синхронизации полей

Импульс строчной синхронизации состоит из передней площадки, которая отделяет импульс Т- предшествующей активной строки, задней площадки, отделяющей импульс от последующей строки, собственно импульса, который синхронизирует приемное устройство (монитор, система видеонаблюдения и контроля доступа и т.п.) с камерой. Сигнал цветовой синхронизации (вспышка) располагается в интервале времени, соттветствующем задней площадке. В системах видеонаблюдения и контроля класса high-end используется трёхкомпонентный выходной сигнал (RGB), в остальных — композитный либо двухкомпо-нентный сигнал YC (яркостно-цветовой). Чтобы получить композитный видеосигнал, на вход кодера подаются красная, зелёная и синяя компоненты. В США стандартом цветового кодирования стали нормативы, разработанные Национальным комитетом по телевизионным системам (ational Television Systems Committee, TSC). В странах Европы, как и в некоторых других регионах, используются другие стандарты — PAL и SECAM.

Фактически к яркостной компоненте добавляется поднесущая частота, особым образом модулированная цветоразностными сигналами красного и синего цветов. Экспериментальным путём было установлено, в какой пропорции необходимо суммировать сигналы компонент RGB, чтобы получить яркостный сигнал, эквивалентный монохромному сигналу чёрно-белого телевидения. Оказалось, что красного сигнала должно быть 30, зелёного 59, а синего — 11. К яркостному сигналу добавляется информация о цвете и уровне его насыщенности. Для этого из сигналов RGB генерируются две дополнительные комбинации. В формате цветового кодирования TSC цвет и насыщенность описываются комбинациями двух цветоразностных сигналов — и Q, каждый из которых, в свою очередь, получается путём матрицирования (смешивания в определённых пропорциях) исходных сигналов RGB и яркостного сигнала. Сигналы и Q модулируют цветовую поднесущую методом квадратурной модуляции таким образом, что в модуляции фазы сигнала поднесущей заложена информация о цвете, а в амплитуде — информация о насыщенности. Таким образом, чтобы добиться правильной передачи цветов, должны соблюдаться не только пропорциональные соотношения сигналов, но и их фазы (измеряемые в градусах).