Телевидение Методические указания по выполнению лабораторной работы

Примеры решения задач
контрольной работы
Электротехника
Общая электротехника
Примеры решения задач
Физика
Методичка
Лекции и конспекты
Лабораторные работы
Телевидение лабораторные
Расширенный конспект лекций
по курсу «Физика»
Примеры решения задач по физике
Измерительные системы
Лекции по термодинамике
Двигатели внутреннего сгорания
Механика, термодинамика
Атомная энергетика
Атомные электрические станции
Описание реакторной установки
Реакторы типа РБМК-1000
Физические принципы атомной энергетики
Черчение
Инженерная графика
Сопромат
Выполнение курсовой работы по сопромату
Машиностроительное черчение
Архитектурные стили
Французский стиль в русской архитектуре
Искусство борокко
Готика Франции
Эпоха Возрождения
Романский стиль
Художественная роспись тканей
Ручная роспись тканей
Роспись тканей в Японии
Декоративное искусство Японии
Японские мотивы в тканях модерна
Холодный батик
Математика
Дифференциальные уравнения
Ряды
Интегралы
Примеры вычисления интегралов
Элементарная математика
Высшая математика -
лекции , примеры решения задач
Информатика
Информационная безопасность
Модели управления доступом
Разграничение доступа
Вычислительные комплексы
Учебник по информатике
Общие принципы построения
вычислительных сетей
Основы передачи дискретных данных
Базовые технологии локальных сетей
Построение локальных сетей по
стандартам физического
и канального уровней
Сетевой уровень
Глобальные сети
Средства анализа и управления сетями
Почтовые программы
Примеры скриптов на JavaScript
Примеры программирования на Java
Иллюстрированный самоучитель по Java

Лабораторная работа 6

ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Цель работы: изучение особенностей формирования и использования яркостного и цветоразностных сигналов, определение координат цветности цветных полос, воспроизводимых на экране кинескопа, исследование искажений цветопередачи при отсутствии некоторых сигналов и оценка влияния шумов по каналам яркости и цветности.

В цветном телевидении информация об изображении объекта с произвольной спектральной характеристикой  передается тремя независимыми сигналами , формируемыми телевизионным датчиком [3]:

где  – спектральные характеристики чувствительности каналов передающей камеры; l – длина волны.

Международная комиссия по освещению МКО стандартизовала систему цветовых единиц XYZ, на цветовом графике которой любой цвет F отображается точкой с координатами цветности xF , yF [3]. Спектральные, наиболее насыщенные цвета, соответствующие монохроматическим излучениям электромагнитных колебаний с длиной волны l, отображаются подковообразной кривой – локусом (рис. 6. 1).

На прямой, замыкающей крайние точки локуса спектральных цветов, располагаются пурпурные цвета – смеси красного и фиолетового.

Все реальные цвета имеют координаты цветности, находящиеся в пределах полученной замкнутой области. За ее пределами находится область условных, не существующих в природе цветов, спектральные характеристики излучения которых должны были бы иметь отрицательные ветви. В центре графика располагается область ненасыщенного цвета – белого. Любой другой цвет – между белым и границей области реальных цветов – имеет промежуточную насыщенность.

Смешением двух цветов можно получить любой цвет из расположенных на прямой между ними. Смешение трех цветов, не лежащих на одной прямой, позволяет воспроизвести любой цвет, находящийся в пределах цветового треугольника с вершинами в точках смешиваемых цветов.

В телевидении такие три цвета представляют собой (см. рис. 6. 1) основные цвета кинескопа – цвета свечения трех люминофоров с координатами цветности (для приемника системы NTSC):


Для правильной цветопередачи спектральные характеристики   должны быть линейно связаны с кривыми смешения системы XYZ, а весовые коэффициенты определяются координатами xR, yR, xG, yG, xB, yB и положением равносигнального  цвета. Как правило, в цветных кинескопах, при одинаковом возбуждении люминофоров  цвет свечения экрана – белый. Для стандартизованного треугольника основных цветов кинескопа системы NTSC яркости каждого из основных цветов соотносятся: .

При неодинаковых сигналах  на экране кинескопа формируется цвет с таким же соотношением яркостей, а его координаты цветности xF, yF совпадают с центром тяжести невесомого треугольника, в вершинах которого закреплены массы, численно равные цветовым модулям:

Соответственно значения xF, yF вычисляются:

В телевидении для передачи по каналу связи информации о цвете можно использовать любые три сигнала, однозначно связанные с сигналами  . Однако для черно-белого телевидения необходим только один сигнал – сигнал яркости:

,

где  – кривая видности глаза (рис. 6. 2).


Для совместимости с черно-белым телевидением одним из передаваемых сигналов выбран сигнал EY (рис. 6. 3), и для того чтобы яркости объектов, отображаемых на экране цветного и черно-белого кинескопов, были одинаковы, сигнал EY учитывает вклад яркостей каждого из цветных люминофоров:

Информацию же о цвете несут два цветоразностных сигнала [1, с. 70–72]:

.

Эти сигналы имеют ряд достоинств. Их размах пропорционален насыщенности передаваемого цвета и обращается в нуль для белого и всех градаций серого, когда . Поскольку в реальных сюжетах преобладают слабонасыщенные цвета, средний размах цветоразностных сигналов меньше максимального и тем более меньше размаха сигналов . Цветоразностные сигналы несут информацию об изменении цветности. Их можно передавать в более узкой полосе частот, поскольку зрение человека не различает цвета мелких деталей изображения. Например, по стандарту при полосе частот яркостного сигнала 6.0 МГц цветоразностные сигналы передаются в полосе 1.5 МГц. В линейной системе помехи по каналу цветности не изменяют яркости (хотя и влияют на цвет) воспроизводимого изображения и поэтому менее заметны.

В цветном телевизионном приемнике восстанавливается зеленый цветоразностный сигнал:

,

а также сигналы, управляющие яркостью свечения трех люминофоров цветного кинескопа.

Отсутствие какого-либо из принимаемых или восстанавливаемых сигналов сопровождается искажениями цветопередачи.

Для настройки и контроля аппаратуры цветного телевидения используются три последовательности сигналов прямоугольной формы рис. 6. 3. Они создают на экране цветного кинескопа 8 вертикальных полос в последовательности: белая, желтая, голубая, зеленая, пурпурная, красная, синяя, черная.

При этом на экране черно-белого кинескопа формируется изображение убывающих по яркости серых полос в соответствии с сигналом EY.

6.1. Лабораторная установка

Лабораторная установка рис. 6. 4 представляет собой замкнутую телевизионную систему, содержащую генератор цветных полос, канал формирования сигналов цветного изображения и цветное видеоконтрольное устройство. В состав установки входят генератор шума и измеритель координат цветности.


Осциллограммы сигналов, как и значения цветовых координат выделяемых участков изображения, отображаются на экране видеоконтрольного устройства.

На пульте управления рис.6. 4 предусмотрена возможность выключения любого из сигналов, что позволяет имитировать условия:

наличия сигналов лишь одного из основных цветов:

1)

2)

3)

наличия яркостного и отсутствия цветоразностных сигналов:

4)

отсутствия сигналов одного из основных цветов:

5)

6)

7)

8) наличия всех видов сигналов.

наличия яркостного и одного из цветоразностных сигналов:

9)

10)

11)

наличия яркостного и двух цветоразностных сигналов:

12)

13)

14)

наличия цветоразностных сигналов и отсутствия яркостного сигнала:

15)

Определение координат цветности осуществляется путем совмещения измеряемой цветной полосы с контрольной, цветность которой изменяется при помощи регулировок X и Y.

6.2. Программа экспериментальных исследований

6.2.1. Подготовка к выполнению работы

Перед началом работы необходимо:

изучить соответствующие разделы рекомендованной литературы [3];

выполнить предварительные расчеты формы сигналов и цветовых координат воспроизводимых цветов в соответствии с заданием преподавателя и представить их в виде таблиц и графиков.

6.2.2. Порядок выполнения работы

Включить лабораторную установку.

В соответствии с заданием установить параметры тракта формирования, передачи и приема сигналов.

Зарисовать осциллограммы сигналов в контрольных точках макета и сопоставить экспериментальные результаты с расчетными.

Определить значения координат цветности для каждой из цветных полос, воспроизводимых на экране кинескопа.

Установить параметры тракта формирования, передачи и приема, соответствующие неискаженной цветопередаче.

Ввести шум в канал яркости и измерить по осциллограмме яркостного сигнала относительный уровень шума при его пороговой заметности на изображении цветных полос.

Ввести шум в канал красного цветоразностного сигнала и измерить по соответствующей осциллограмме относительный уровень шума при его пороговой заметности на изображении цветных полос.

Ввести шум в канал синего цветоразностного сигнала и измерить по соответствующей осциллограмме относительный уровень шума при его пороговой заметности на изображении цветных полос.

По окончании работы выключить лабораторную установку.

Полученные в процессе выполнения работы экспериментальные результаты оформляются в виде отчета, анализируются, сопоставляются с ожидаемыми, выявляются и комментируются их расхождения. В конце отчета формулируются общие выводы.

Физика, электротехника решение задач