Миражи и мифы цифрового телевидения

А Вы меня с Алексеем Степановичем Гонта - часом не попутали?! ;-)

Нет не путаю! Но вы с ним так долго дискутировали по этому поводу и так не пришли, на мой взгляд, к общему мнению.

По поводу строчной и растровой дискретизации в телевизионной технике. Моё личное мнение - только в телевидении, с момента его зарождения нарушаются постулаты основ радиотехники и теории передачи сигналов. При строчном сканировании только в направлении строки производилось аналоговое преобразование пространства во время. В направлении вертикальной развёртки пространство дескритизировалось шагом строк вертикальной развёртки. По теории пространственной дискретизации входная информация должна была бы быть ограничена идеальным оптическим фильтром с пространственной частотой среза равной половине частоты пространственной дискретизации. Однако такой идеальный оптический фильтр вряд ли и сейчас можно селать. На простое решение - расфокусировать объектив никто не решился, так как качество изображение просто было бы не приемлемо. Посему все примерились с муароми возникающими на горизонтальных периодических пространственных структурх (которые по статистике не так часто встречаются в исходных изображениях) дабы сохранить обострённые переходы на границах и контурах объектов. При появлении ПЗС-сенсоров эта проблема вылезла и в направлении строки и, в идиальном случае, при восстановлении дискретного импульсного сигнала тоже должен был использоваться идеальный фильтр низких частот, однако в схемных решениях была использована, в лучем случае, схема выборки и хранения аналогового сигнала, совмещённая со схемой двойной коррелированной выборки. Далее, при цифровой обработке видеосигнала в первом же элементе тракта - АЦП, как правило, нарушались фазовые отношения между частотой дескритизации и тактовой частотой следования выбранных информационных пиксельных интервалов. Совершенно понятно, что при недостаточно правильном выборе частоты временной дискретизации в АЦП будет наблюдаться набег фазы выборки, что естественно приведёт к возникновениэ вторичных муаров и прочих нежелательных эффектов. Эти же эффекты возникают при отображении дискретной информации на несогласованных по фазе растровых структурах дисплеев. Интерполяционные средства согласования здесь только ухудшают обстановку и мало помогают. Вообщем не всё так просто, а особенно для растровых структур где приходится учитывать двумерность исходной информации. Поэтому и в том и в другом, названных Вами случаях, можно рассуждать, только, о потенциально достижимой разрешающей способности при известных параметрах пространственных структур фотоэлектрического преобразователя и дискретного воспроизводящего устройства но гарантировать такую потенциально возможную разрешающую способность я бы не рискнул.

Ефим - Вы первый, кто меня поразил глубиной познания (а главное понимания) основ телевидения в части преобразования свет-сигнал - сигнал-свет!!!!!!!!

Но вот только я бы Вам порекомендовал в части понимания - что же было "пространственно-временным" а по совместительству и "идеальным фильтром" низких часто в аналого-растровом способе разложения изображения, более внимательно приглядеться к двум эскизам:

Т.е. по сути, фотомишень иконоскопа (да и не только) - это элементарные фотоячейки с автопереключаемыми (в параллельную схему включения) элементарными конденсаторами (т.е. конденсаторами имеющими весьма малую емкость и малый размер по отношению к апертуре сканирующего электронного луча, но непрерывно и автоматически подключаемыми параллельно друг к другу).

А вот на этапе визуализации (причем даже в цвете) - триада точек (она же дот) - при формировании элемента растра не имеет "квадратно гнездовой формы" о отличии от жестких матричных структур, т.е. триада не имеет жесткого знакоместа для RGB и вполне допускает формирование элементов растра как RGB, так и GBR, ну и конечно и BRG - что дает возможность визуализации фазы входного сигнала в более широких пределах.

Ну что же!

Чем чреват квадратно-гнездовой способ получения ченробелого изображения и чем отличается (вернее в чем проигрывает) отображение данного чернобелого изображения на матричных дисплеях от растровых мониторов, - видимо уже всем стало понятно.

Теперь есть смысл рассмотреть получение цветного изображения с выхода видеокамеры имеющей одну единственную матрицу, но накрытую фильтром Байера.

После того как изображение будет спроецировано оптической системой на фотомишень - его оптическая копия будет иметь приблизительно вот такой вид:

Для большей наглядности увеличим участок этой оптической проекции:

Но так как матрица цветной видеокамеры накрыта массивом цветных фильтров (называемых фильтром Байера) в виде мозаики из отдельных фильтровGRGB

то по этому, на фоточувствительные элементы матрицы цвет попадет тоже в виде цветной мозаики:

После того как видеокамерой будет произведен опрос всех столбцов всех строк фотомишени матрицы, на её выходе сформируется электронная копия оптического изображения, которая по своей природе фактически будет иметь массив чернобелых точек дающих только информацию о яркости каждой отдельно взятой точки фотомишени, а вот информация о цвете - будет закодирована в различии (и несовпадении) координат точек принадлежащих отдельным цветам:

Пытаться объяснить как же происходит восстановление информации о цвете и яркости для каждой отдельной координаты (каждого отдельного пиксела) из подобной чернобелой электронной копии (называемой RAW), где иметься только информация о яркости, а информация о цвете закодирована как шифровка по палетке в виде координат - проще все таки если визиуализировать (раскарсить) нашу электронную копию:

Так как все постулаты телевидения основаны на физиологических особенностях человеческого зрения, а они таковы что разрешающая способность глаза для различных цветов различна, то и в основы получения электронного цветного изображения положены именно эти принципы.

Что же происходит с RAW массивом исходя из ограничений восприятия человеком цветного изображения?

А происходит вот что:

Информация с ячеек которые были накрыты флиртами R и B - для начала просто тупо считывается по два раза вдоль каждой строки:

Два раза для красного:

Ну и соответственно два раза для синего:

Т.е. ввиду того что человеческое зрение мене чувствительно по разрешающей способности именно к красной и синей составляющей, то при подом считывании можно снизить горизонтальную разрешающую способность цветного изображения в два раза.

Но так как человеческое зрение точно так же плохо различает компоненты R и B и в вертикальном направлении, то то можно понизить разрешающую способность для R и И и у электронной копии, для этого остается просто продублировать не только смежные пиксели, но и смежные строки для:

красного:

Ну и для синего:

Теперь осталось разобраться с Зеленым!

Ну так как же нам быть с зеленым?

А с зеленым можно поступить двумя способами!

Зеленый можно восстановить первым способом, (т.е. тем который применялся в аналоговом телевидение) просто продублировав смежные пиксели у всех строк (т.е. два раза считать информацию с фотоэлемента матрицы вдоль строки):

А можно и вторым способом (так как сегодня поступают в псевдо"цифровом" телевидение) - просто продублировать смежные строки для G компоненты по два раза:

И получить "чудный прирост" горизонтальной разрешающей способности.

А так (если забыли) выглядела проекция на матрицу:

Вот таким "не хитрым" способом, из чернобелой матрицы, с числом активных писклей 576 на 768, просто накрытой мозаикой цветных стеклышек - получается цветное изображения с "разрешением" 576 на 768!

Но имеющим же в реальности вот такую разрешающую способность:

Ну а теперь остается сравнить то что стало, - с тем что было:

К посту 17.12.2013 13:37

Если оперировать пикселами и считать критерием размер пиксела, то перспективы в разговорах про изображение НЕТ. Если мы говорим про изображение, то критерий это модуляция или контраст. В этом случаи смотрим на крайний справа рисунок. По этому рисунку получается разрешение больше чем количество пикселов. Ширина штриха уже пиксела и модуляция это показала.

Если оперировать пикселами и считать критерием размер пиксела, то перспективы в разговорах про изображение НЕТ.

Боюсь, Алексей Степанович: - что это всего лишь как раз и доказывает ошибочность метода построения ФПМ по цифровому (оцифрованному) bitmap-у, т.к. в нем нет возможности учитывать фазу сигнала.

А вот что произойдет с отображением, при визуализации дискретного сигнала - на дискретном дисплее (т.е. в так называемом режиме пиксель в пиксель):

Если оперировать пикселами и считать критерием размер пиксела, то перспективы в разговорах про изображение НЕТ. Если мы говорим про изображение, то критерий это модуляция или контраст.

Гонта, если бы вы грели видеосигналом воду, то критериальным параметром видеосигнала была бы модуляция! А если телевизионные средства предназначены для передачи визуальной информации, то надо понимать что на самом деле модулируется. А не скрывать кота в мешке за этими %-тами модуляции. Ибо, именно это абсолютно лишает перспектив в разговорах про изображение, которое ещё неизвестно на чём и какими средствами будет визуализировано. Вы же не сквозную ФПМ видеотракта измеряете. Дисплей любого вида в ваших измерениях не участвует ни коим образом.

А картинки Вадима Викторовича, по моему разумению, приводить для Гонты, всё равно, бесполезно. На любые здравые суждения в отношении ФПМ, уже в течении многих лет, Гонта отвечает по стандарту: "Без ФПМ нет телевидения".

Ну форму, место публичное и читают его(я всё же надеюсь)- не только мы с Вами- втроем ;-) !!!