2.1.2. Функциональные свойства телевизоров

Функциональные свойства телевизоров подразделяются на свойства, обеспечивающие уверенный прием телевизионных передач и характеризующие качество изображения и звукового сопровождения.

Уверенный прием телевизионных передач. Уверенным приемом называют такие условия приема передач, когда независимо от состояния погоды, солнечной активности, времени суток и года, температуры и влажности воздуха, а также других факторов обеспечивается прием передач заранее выбранного телевизионного передатчика.

К основным параметрам телевизоров, обеспечивающим уверенный прием телевизионных передач, относятся чувствительность и избирательность (селективность) в каждом из диапазонов принимаемых волн, которые в совокупности определяют возможное число принимаемых программ.

Чувствительность телевизионного приемника определяет возможность его функционирования на значительном удалении от телепередатчика. Она характеризует способность телевизора принимать слабые сигналы и определяется наименьшим напряжением сигналов изображения и звукового сопровождения на входе телевизора в микровольтах, которое дает устойчивое, нормальное изображение и обеспечивает номинальную выходную мощность по звуковому каналу.

Другим важным параметром телевизоров является избирательность, которая характеризует способность телевизионного приемника выделять сигналы нужной станции из множества сигналов и помех, воздействующих на антенну приемника.

Избирательность измеряется в децибелах (дБ) и показывает, как ослабляется сигнал мешающей станции или помехи по отношению к полезному сигналу:

А_дБ= 20 log U_c/U_n

где U_c — напряжение полезного сигнала, В; U_n — напряжение помехи, В.

Чем лучше одновременно чувствительность и избирательность телевизионного приемника, тем больше станций, в том числе слабых и далеко удаленных, он способен принять.

Качество телевизионного изображения. К важнейшим параметрам, характеризующим качество телевизионного изображения, относятся масштабирование, яркость и контраст, структурные и цветовые параметры.

К масштабированию телевизионного изображения относятся: размеры телевизионного изображения, формат телевизионного кадра, степень геометрического подобия телевизионного изображения изображаемому объекту.

Размер изображения на экране телевизора зависит от диагонали экрана кинескопа. Размеры выпускаемых в Украине черно-белых кинескопов составляют 6...67 см по диагонали, цветных — 16... 67 см. Размеры кинескопов телевизоров зарубежных фирм достигают 1 м и более. Изображения большего размера можно получить в проекционных телевизорах, которые работают по принципу отражения.

Как правило, телевизоры с экраном большого размера обеспечивают зрителю больший эффект присутствия на месте показываемых событий и, кроме того, позволяют большей группе людей смотреть телепередачи. Однако большой экран сильнее выявляет все системные недостатки изображения (строчная развертка, пропуски сигналов — «снег»). Поэтому, как правило, такие телевизоры для удобства просмотра следует располагать на удаленном расстоянии от зрителя (более 5 диагоналей), что возможно только в просторных помещениях.

Формат телевизионного кадра (номинальное отношение ширины телевизионного изображения к его высоте) во многом определяет зрительские ощущения. Формат 16 x 9 по сравнению с форматом 4 x 3 более удобен для глаз зрителя. Панорамность развертки создает впечатление присутствия в кинозале. Широкий формат обусловливает большую выразительность, позволяет телезрителю ощутить реальность транслируемых передач и свою причастность к освещаемым событиям.

Степень геометрического подобия телевизионного изображения объекту определяет верность его геометрического воспроизведения и зависит от степени нелинейных, фоновых и геометрических искажений растра, выражаемой в процентах. Эти искажения вызывают искривление вертикальных и горизонтальных прямых, нарушение пропорций и размеров изображения на экране кинескопа относительно оригинала.

Создание и применение некоторыми зарубежными фирмами (Sony, Panasonic, Thomson, Samsung) кинескопов с плоским экраном (trinitron, supertrinitron, black DIVA (dack invar aespherical)) наряду с изменением конструкции электронных пушек и применением специальных схем и устройств позволило значительно уменьшить геометрические искажения. В этих кинескопах сферическая поверхность экрана, характерная для традиционных кинескопов, заменена цилиндрической с одновременным увеличением радиуса кривизны с 1,5 м (традиционный кинескоп) до 1,8 м (с плоской — flat) и с 2 м (с суперплоской — super flat) до 2,5 м (с ультраплоской — ultra flat) поверхностью экрана.

Яркость изображения оценивается в канделах на квадратный метр (кд/м²) по максимальной яркости наиболее светлых участков изображения. Максимальная яркость телевизионного изображения на экране кинескопа цветного телевизора (в зависимости от размера экрана по диагонали) лежит в пределах 170...320 кд/м². Яркость свечения экрана кинескопа определяет возможность просмотра телепередачи на свету без напряжения зрения. Максимальная яркость свечения показывает, при каком уровне внешней освещенности сохраняются комфортные условия для просмотра телепередач. Чем выше яркость изображения, тем большая внешняя освещенность допустима.

Практически установлено, что средняя яркость 30...50 кд/м² вполне достаточна для просмотра изображения. Недостаточная яркость цветного изображения вызывает его искажение. Малая яркость свечения экрана приводит к кажущемуся изменению цвета слабо освещенных и различно окрашенных деталей, особенно на темных кадрах изображения. Так, красные цвета становятся коричневыми, желтые приобретают красный оттенок, а голубые — синий.

Контраст изображения — параметр, характеризующий различие в яркости отдельных элементов изображения. Количественно контраст телевизионного изображения при отсутствии внешней освещенности выражается отношением яркости наиболее светлого участка телевизионного изображения к яркости наиболее темного его участка. Контраст изображения зависит от размеров и взаимного расположения темных и светлых участков изображения.

Фирма Panasonic использует в своих телевизорах систему расширения уровня черного до уровней «чернее черного» и «белее белого», которая повышает точность воспроизведения градаций яркости темной области и производит расширение черной составляющей сигнала, осуществляя автоматическую балансировку контраста. При этом темные фрагменты изображения остаются черными, даже если они расположены рядом с фрагментами большой яркости.

Для снижения отражения внешнего света экраном кинескопа и повышения контраста изображения многие фирмы окрашивают, тонируют, затемняют стекло экрана кинескопа, промежутки между люминофорными элементами заполняют черным светопоглощающим покрытием. Применяются также пигментированные люминофоры, каждое звено которых окружено слоем, представляющим собой светофильтр, соответствующий спектру излучения люминофора и поглощающий значительную долю внешнего света, отраженного от поверхности экрана.

По данным фирм Sony, JVC, Philips, Sharp, Thomson, кинескопы (black trinitron, black linitron plus, black DIVA) уменьшают отражение света и увеличивают контраст изображения от 30 до 60 %.

Структурным параметром телевизионного изображения, характеризующим его детальность, является разрешающая способность.

Разрешающая способность кинескопа характеризует его возможность отображать различные мелкие детали изображения. Разрешающая способность количественно выражается максимальным числом чередующихся визуально различимых черных и белых линий при воспроизведении изображения штриховой миры, нанесенной на телевизионной испытательной таблице.

Различают разрешающую способность по горизонтали (вдоль телевизионных строк) и по вертикали (поперек строк). Современные стационарные телевизоры цветного изображения обеспечивают разрешающую способность по горизонтали 400...450 линий, по вертикали 450...500 линий, переносные — соответственно 300... 350 и 350... 400 линий. У телевизоров черно-белого изображения разрешающая способность несколько выше (вследствие отсутствия цветоделительной маски в кинескопе черно-белого изображения): по горизонтали 450... 500, по вертикали 500... 550 линий.

В целях увеличения разрешающей способности и яркости кинескопы подвергаются постоянному усовершенствованию. Ряд фирм (Sony, Panasonic) достигает этого путем уменьшения площади триад люминофора с соответствующим уменьшением размера отверстий в теневой маске. Шаг маски для кинескопов с теневой маской и шаг апертурной сетки в трубках типа trinitron составляют 0,3...0,4 мм.

Наибольшая разрешающая способность достигается в гибридных кинескопах с планарным расположением электронных пушек и точечной теневой маской (порядка 1000 телевизионных линий).

Улучшения разрешающей способности кинескопов добиваются и путем совершенствования системы фокусировки электронного луча. Использование динамической многоточечной фокусировки (dynamic focus) обеспечивает однородность свечения электронного пятна по всей поверхности экрана вне зависимости от угла отклонения от центральной оси электронного луча. Это повышает разрешающую способность в углах экрана кинескопа до уровня разрешающей способности в центре экрана.

Применение компьютерной системы воспроизведения (CAS), позволяющей смыкать на экране цветные строки друг с другом, не оставляя промежутков, также значительно повышает разрешающую способность (фирма ITT Nokia). Получению более четких контуров вокруг частей изображения способствует электронная система выделения переходов от темных к светлым тонам (sharpness booster). Использование гребенчатого фильтра устраняет интерференцию между цветами, которая обычно проявляется в виде муаровой структуры и улучшает разрешающую способность (по данным фирмы Panasonic, на 30%).

К основным цветовым параметрам, характеризующим качество цветного изображения, относятся чистота цвета, его насыщенность, баланс белого цвета.

Зрительные ощущения любых реально существующих цветов с экрана цветного телевизора человек получает при воздействии на его органы зрения излучений трех основных цветов: красного, зеленого и синего, испускаемых триадой люминофора кинескопа ' с различной интенсивностью. Цвет излучения триады определяется цветом преобладающих спектральных составляющих и долей излучения белого цвета.

Характеристика цвета, которую можно выразить длиной волны доминирующего спектрального излучения, называется цветовым тоном.

Чистота цвета представляет собой объективную колориметрическую характеристику качества цвета, определяющую степень выраженности цветового тона, которая зависит от доли излучения спектрального и белого цвета. Чем меньше в этой смеси доля спектрального излучения, тем менее выражен цветовой тон, тем ближе он к ахроматическому и, наоборот, чем больше доля спектрального цвета, тем ближе цвет к чистому спектральному. Поэтому наибольшую чистоту, принятую за 1, имеют цвета монохроматических спектральных излучений, цветовой тон которых определяется длиной волны λ .

Излучение белого цвета, в котором примерно в равных количествах представлены все спектральные излучения и ни одно из них не доминирует, не имеет цветового тона, и чистота его равна 0. Такое излучение является бесцветным (ахроматическим) и количественно характеризуется только яркостью. Чистота цвета количественно выражается отношением яркости спектральной составляющей, с которой она входит в смесь с белым, к их суммарной яркости.

Субъективная характеристика зрительного восприятия цвета, соответствующая его чистоте и позволяющая оценить долю чистого хроматического цвета в общем цветовом ощущении, называется насыщенностью цвета. Если насыщенность недостаточна, то цвет выглядит блеклым (разбеленным). При избыточной насыщенности цвет становится ближе к цветам спектра.

Чистота цвета ухудшается, когда электронные лучи каждой электронной пушки цветного кинескопа попадают на зерна люминофора другого цвета. При плохом статическом и динамическом сведении электронных лучей, характеризующим совмещение трех цветных изображений, появляются радужные переходы, на белых линиях становятся заметны цветные окантовки. Плохое сведение электронных лучей может быть вызвано деформацией, намагничиванием теневой маски, неточной юстировкой отклоняющей системы и системы сведения.

Для уменьшения деформации теневой маски, вызываемой ее нежелательным нагревом (на это расходуется около 80 % энергии электронных лучей), многие зарубежные фирмы стали изготавливать ее из сплава инвар (Fe-Ni), имеющего значительно меньший коэффициент температурного расширения, чем ранее использовавшееся железо, а также практически не поддающегося намагничиванию. Это привело к улучшению качества цветного изображения и его стабильности.

Разработаны различные системы самосведения лучей. Так, фирма Sony в кинескопах типа trinitron на апертурную сетку наносит специальный люминофор для индикации положения лучей. Напряжение, образующееся на выходе встроенного в trinitron фотоэлемента, чувствительного к излучению этого люминофора, преобразуется в цифровой код и передается в центральный процессор. Если положение лучей таково, что на экране кинескопа возникают геометрические искажения, то в устройство управления поступает информация об ошибке, после чего искажение корректируется.

Баланс белого цвета характеризует такой режим работы кинескопа, когда любые изменения регулировок яркости и контрастности не приводят к окрашиванию изображения. Различают статический и динамический балансы белого.

Статический баланс белого цвета характеризует степень соответствия цвета свечения экрана цвету свечения эталонного источника белого при заданной яркости.

Динамический баланс белого цвета характеризует сохранение правильного воспроизведения белого цвета во всем диапазоне регулировок яркости и контраста.

Нарушение баланса белого цвета приводит к появлению окрашивания изображений ахроматических (бесцветных) объектов. Применение в современных телевизорах устройства автоматического баланса белого цвета обеспечивает поддержание неизменного цветового тона изображения в течение всего периода службы кинескопа, а также четкую фиксацию уровня черного цвета.

Параметры телевизоров, характеризующие качество звукового I сопровождения, были рассмотрены в предыдущем подразделе.