1. Рассчитать амплитуды аналоговых сигналов яркости и цветности при передаче элементов определенной (вариантом задания) цветности. Нарисовать матрицу на девяти сопротивлениях для формирования Ey и ER-Y ; EB-Y сигналов, рассчитать коэффициенты матрицирования.

2. Перевести рассчитанные амплитуды сигналов яркости и цветности в цифровую форму, согласно Рекомендации ITU 601.

3. Построить графики изменения этих сигналов во времени в строчном периоде для тестового изображения «градационный клин» и отметить рассчитанные значения амплитуд сигналов.

4. Отметить на цифровом треугольнике (внутри локуса) точку с заданными вариантом координатами.

5. Ответить на теоретический вопрос. (Вариант 5: почему ТВ-сигнал при построчном принципе формирования растра является избыточным?).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – Исходные данные к заданию 1-3

№ варианта	Сигналы	Цвета
68	ER-Y; EB-Y	Пурпурный,голубой

Таблица 2 – Исходные данные к заданию 4

Вариант	x	Y
8	0.35	0.4

ВВЕДЕНИЕ

В 1900 году русским военным инженером К. Д. Перским на IV Международном электротехническом конгрессе был впервые введен термин «телевидение». Телевидение – это область современной радиоэлектроники, которая занимается изучением вопросов передачи и приема движущихся и неподвижных изображений, предметов, расположенных в пространстве, электрическими средствами связи в измененном масштабе времени.

В основе телевидения лежат три физических процесса: преобразование световой энергии из оптического изображения в электрические сигналы; передача этих сигналов по каналам связи; преобразование принятых сигналов в оптическое изображение.

В общем виде задача телевидения состоит в дистанционном отображении в сознании людей явлений и событий, информация о которых поступает к нам в зрительном и звуковом виде.

Первыми появились аналоговые стандарты: сначала черно-белые, затем цветные (SECAM, PAL, NTSC). Сегодня быстрыми темпами развивается цифровое телевидение.

1. Расчет амплитуды аналоговый сигналов яркости и цветности, при передаче элементов определенной цветности

1.1 Расчет амплитуды аналоговых яркостного и цветоразностного сигналов при воспроизведении синего и голубого цвета.

Формула для расчета аналогового сигнала яркости:

ЕY=0.3·ЕR+0.59·ЕG+0.11·ЕB. (1)

Рисунок 1. Формирование сигналов различных цветов

При воспроизведении пурпурного цвета (рисунок 1):

ER=1; EG=0; EB=1

ЕR-Y = ER – EY = E3-0.3ЕR-0.59ЕG-0.11ЕB

ER-Y=0.7ER -0.59EG -0.11EB

E(n)=0.7-0.11=0.59 (амплитуда пурпурного цвета)

При воспроизведении голубого цвета (рисунок 1):

ER=0; EG=1; EB=1

ER-Y =0.7·ЕR-0.59·ЕG-0.11·ЕB

E(n)=-0.59-0.11=-0.7 (амплитуда голубого цвета)

Формула для расчета аналогового сигнала цветности:

EB-Y= EB-EY= EB-0.3·ЕR-0.59·ЕG-0.11·ЕB

EB-Y= -0.3·ЕR-0.59·ЕG+0.89·ЕB

E(n) = 0.89-0.3=0.59(амплитуда пурпурного цвета)

Е(n) = 0.89-0.59=0.3(амплитуда голубого цвета)

1.2 Матрица на девяти сопротивлениях для формирования Ey и ER-Y; EB-Y сигналов, расчет коэффициентов матрицирования.

Рисунок 2. Структурная схема кодирующей матрицы

При воспроизведении пурпурного цвета (рис.3)

ЕY =0.3ЕR+0.59EG+0.11EB

ER-Y = 0.7 ЕR-0.59EG-0.11EB

EB-Y = -0.3ЕR-0.59EG+0.11EB

Рисунок 3. Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении синего цвета

При воспроизведении голубого цвета (рис.4)

ЕY = 0.3ER+0.59ЕG+0.11ЕB

ER-Y = 0.7ER-0.59ЕG-0.11ЕB

EB-Y = -0.59·ЕG+0.89·ЕB+0.59ER

Рисунок 4. Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении голубого цвета

2. Представление аналоговых сигналов в цифровой форме, т. е. в виде двоичных кодовых комбинаций в соответствии с рекомендацией ITU 601.

Рекомендация ITU 601:

n – количество разрядов квантования;

разрядов квантования n = 8, что дает уровней квантования NКВ = 28;

Уровень черного Ey - 16-й уровень квантования;

Уровень белого - 235-й уровень квантования;

Уровней квантования - 16 снизу и 20 сверху;

Резервные зоны на случай выхода значений аналогового сигнала яркости за пределы номинального диапазона на 0-м и 255-м уровнях квантования - сигналы синхронизации.

АЦП сигнала яркости:

Y=219·Е'Y+16, (3)

где Е'Y — аналоговый сигнал яркости, меняющийся 0... 1В

Y- цифровой сигнал яркости, меняющийся от 16 до 235.

При воспроизведении пурпурного цвета Е'Y = 0.59 В, т. е.:

Y=219·Е'Y+16=219·0.59+16=145.21=1001 0001

При воспроизведении голубого цвета Е'Y = 0.3 В, т. е.:

Y=219·Е'Y+16=219·0.3+16=81=1010001

У цветоразностных сигналов резервные зоны по 16 уровней квантования сверху и снизу. На АЦП поступает компрессированный цветоразностный сигнал, формируемый:

E'CB=0.564·E'B-Y, (4)

где E'CB изменяется от -0.5 до 0.5 В.

АЦП цветоразностного сигнала:

CB=224·E'CB+128=126.336·E'B-Y+128=126·E'B-Y+128, (5)

где 128-й уровень квантования соответствует нулевому значению цветоразностного сигнала.

При воспроизведении пурпурного цвета E'B-Y = 0.59, т. е.:

CB=126·E'B-Y+128=202=11001010

При воспроизведении голубого цвета E'B-Y =0.3, т. е.:

CB=126·E'B-Y+128=165.8=10100101

3. Графики изменения сигналов яркости и цветности во времени в строчном периоде для текстового изображения «градационный клин»

Рисунок 5. Графики изменения сигналов яркости и цветности во времени.

4. Цветовой треугольник внутри локуса

X=0.35; Y=0.4

Рисунок 6. - Цветовой треугольник внутри локуса.

R=0.4

G=0.41

B=0.5

5. Ответ на теоретический вопрос

Область применения построчного, черезстрочного и с кратностью деления на «3» принципа формирования растра

цветность яркость аналоговый сигнал растр

В настоящем разделе анализируются основные законы развертки изображения, принципы формирования построчного и чересстрочного растров, особенности построения синхрогенератора.

Получение чересстрочного растра

В телевидении используется линейная развертка, т. е. развертка с постоянной скоростью вдоль строк и по кадру. При перемещении луча по горизонтали прочерчиваются строки растра, а перемещением луча по вертикали из совокупности строк образуется растр. При построении построчного растра за время развертки по вертикали (TK) прочерчивается z строк. Частоты кадрового и строчного отклонений при построчном способе разложения оказываются связанными друг с другом следующим соотношением:

fz = z · fK, (2.1)

где fz – частота строчной развертки; fK – частота кадровой развертки.

Как известно, максимальная частота ТВ сигнала определяется соотношением fmax = kz2 fK /2, где k = 4/3 – формат кадра, а z = 625 – число строк. С целью сокращения fmax частоту кадровой развертки выбирают минимально возможной, и определяется она минимально необходимым числом фаз в передаче движущегося изображения, при котором движение воспринимается непрерывным. Экспериментально установлено, что для этого частота смены кадров должна быть не менее 16–20 Гц. Именно поэтому для большинства существующих стандартов вещательного телевидения fK= 25 Гц.

Однако при таком значении кадровой частоты оказывается сильно заметным мелькание яркости экрана, поскольку критическая частота мелькания для средней яркости телевизионного изображения равна 48–50 Гц. Эффективным способом увеличения частоты мелькания телевизионного изображения при сохранении неизменной кадровой частоты является применение чересстрочного растра. Кадр чересстрочного растра образуется из совокупности двух полукадров (полей). В первом полукадре развертываются все нечетные строки растра: 1, 3, 5 и т. д., а во втором – четные: 2, 4, 6 и т. д. За период кадра, таким образом, изображение сменится дважды. С этой целью частоту развертки по вертикали увеличивают по сравнению с частотой смены кадров в 2 раза:

Страницы: 1, 2, 3