Н. — В этом случае каждый передаваемый элемент дает один период сигнала.
Л. — Ты слишком торопишься, Незнайкин, и это вводит тебя в заблуждение. На самом деле черной полоске соответствует небольшое напряжение, а белой — максимальное. Таким образом, два соседних элемента, один черный и другой белый, передаются одним отрицательным и одним положительным полупериодами, составляющими вместе целый период. А так как за один период передаются два элемента изображения, то общее число периодов равно…
Н. — … половине количества элементов изображения.
Л. — Ты, я вижу, очень хорошо следил за моими рассуждениями.
![Телевидение?.. Это очень просто! _12.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_12.jpg)
Н. — Форма этого видеосигнала ужасно забавна. Можно подумать, что это зубцы средневековой башни. Им далеко до прекрасных синусоид в радиовещании.
Л. — Не настолько, как ты думаешь. И это но двум соображениям: прежде всего периодическое напряжение такой формы (его называют прямоугольным сигналом) может быть разложено на очень большое число синусоидальных составляющих, из которых основная имеет частоту прямоугольного сигнала, а остальные имеют частоты в 3, 5, 7 и т. д. раз большие.
Н. — Ведь это то, что называют рядом Фурье? Верно?
Л. — Да, когда хотят напустить на себя важность. Но, в самом деле, откуда ты это знаешь?
Н. — Мне случалось читать очень серьезные книги.
Л. — Тем лучше! Ты тогда должен знать, что многочисленные частотные составляющие называются гармониками. В случае видеосигнала они вряд ли пройдут через усилитель. Так как основная частота очень высока, то частота гармоник и подавно высока. И даже широкополосный усилитель не рассчитывается на пропускание этих очень высоких частот. Поэтому на его выходе (рис. 3) останется лишь одна-единственная основная синусоида[3].
![Телевидение?.. Это очень просто! _13.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_13.jpg)
Рис. 3. Когда изображением является последовательность попеременно чередующихся вдоль строки белых и черных элементов (верхняя часть рисунка), сигнал видеочастоты теоретически прямоугольный (средняя часть рисунка), а практически синусоидальный (нижняя часть рисунка) содержит столько же периодов, сколько всего пар черных и белых элементов.
H. — Тем лучше, так как твое зубчатое напряжение ничего мне не говорит. А каково второе соображение, на которое ты только что сослался?
Л. — Сделаем небольшой опыт. Возьмем этот кусок бумаги и проделаем в нем небольшое круглое отверстие таких же размеров, как и элемент изображения. Я заставляю медленно скользить мою бумажку по черным и белым полоскам, составляющим наше изображение.
![Телевидение?.. Это очень просто! _14.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_14.jpg)
Н. — Ты, значит, производишь анализ изображения так же, как это производится в телевидении.
Л. — Ну да. Говорят также разложение или развертывание изображения. Ты видишь (рис. 4), что в некоторые моменты отверстие находится целиком либо на черной, либо на белой полоске. Но перемещение из одного положения в другое происходит отнюдь не мгновенно. Мы проходим через все промежуточные положения, когда большая или меньшая часть развертываемого элемента черная, тогда как другая часть — белая. Отодвинься настолько от бумажки, чтобы ты не мог больше различать двух частей элемента изображения, ограниченных отверстием.
![Телевидение?.. Это очень просто! _16.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_16.jpg)
Рис. 4. Формирование одного периода видеочастоты (нижняя часть рисунка) для нескольких последовательных фаз разложения изображения (верхняя часть рисунка).
Н. — Ты, конечно, хочешь, чтобы я оказался в условиях, точно соответствующих определению элемента изображения, которое я только что дал: площадка достаточна малая, чтобы глаз не различал никаких деталей в ее пределах?
Л. — Ну, конечно. А вот теперь, когда отверстие медленно перемещается, что ты видишь?
Н. — Я различаю только средний тон того, что видно через отверстие. В соответствии с соотношением черного и белого я вижу более или менее темную серую поверхность. А когда ты передвигаешь бумажку, поверхность в пределах отверстия изменяется от черного до темно-серого цвета, который быстро светлеет и становится белым, затем снова темнеет и становится черным. Затем все повторяется.
![Телевидение?.. Это очень просто! _15.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_15.jpg)
Л. — Отгадай, каков же характер напряжения, которое должно передать эти изменения средней яркости?
Н. — Уверен, что мы вышли из трудного положения: я хочу сказать, что мы опять вернулись к нашей доброй старушке синусоиде.
![Телевидение?.. Это очень просто! _17.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_17.jpg)
Л. — Попытаемся теперь подсчитать максимальную частоту, которую может иметь эта синусоида. Посмотрим сначала, на сколько элементов разбито изображение. Допустим, что его высота Н и ширина L (рис. 5). Она развертывается с помощью N горизонтальных линий (строк), причем в секунду передается n целых изображений.
![Телевидение?.. Это очень просто! _18.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_18.jpg)
Рис. 5. Относительные размеры растра.
Н. — Все это как будто попахивает алгебраической задачей…
Л. — Тем хуже для тебя, если это так… Предположим, что элемент изображения квадратный, т. е. что четкость передачи одинакова в вертикальном и горизонтальном направлениях. В этом случае высота квадрата равна общей высоте H, разделенной на число строк N, т. е. равна H/N, и в каждой строке длиной L содержится L:(H/N) = L·N/H элементов.
Поскольку всего N строк, изображение будет разложено на
(L·N/H)·N = L·N2/H элементов.
Н. — До сих пор мне все кажется логичным.
Л. — Так оно будет н дальше. Все элементы, составляющие изображение, передаются n раз в секунду, что дает L·N2·n/H элементов в секунду. Но так как одного периода достаточно для передачи двух элементов изображения, то для передачи всех элементов потребуется вдвое меньше периодов, т. е. L·N2·n/2H гц.
Эта формула не абсолютно точна, так как она не учитывает потери времени на сигналы синхронизации, о которых мы будем говорить в другой раз. Но в данный момент этого вполне достаточно, чтобы определить максимальную видеочастоту.
![Телевидение?.. Это очень просто! _19.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_19.jpg)
![Телевидение?.. Это очень просто! _20.jpg](https://litlife.club/books/274502/read/images/_20.jpg)
Н. — И что же дает это выражение для конкретной передачи?
Л. — А вот ты подсчитай. Изображение имеет такой формат, что соотношение L/H = 4/3. Мы его развертываем на N = 625 строк и n = 25 изображений в секунду. Ну-ка быстрей, Незнайкин!
3
Автор допускает неточность. Сигнал самой высокой частоты, как это следует также из последующего текста, очень близок по форме к синусоиде и почти не содержит гармоник вследствие того, что размеры анализирующего элемента (апертуры) и элемента изображения сравнимы по величине. Это явление носит наименование апертурных искажений. Прим. ред.