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 9

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛЕВИЗИОННОЙ КАМЕРЫ НА МАТРИЧНОМ ПЗС СО СТРОЧНЫМ ПЕРЕНОСОМ

Цель работы: изучение основных характеристик черно-белой телевизионной камеры на матричном ПЗС в различных режимах работы.

Большинство современных телевизионных камер строятся на основе матричных приборов с зарядовой связью (ПЗС). Использование ПЗС позволяет получить компактные, простые телевизионные камеры, содержащие малое число компонентов и обладающие хорошими характеристиками.

Черно-белая телевизионная камера включает в свой состав, помимо самого матричного ПЗС, синхрогенератор, вырабатывающий все импульсы управления матрицей, а также строчные и гасящие импульсы, драйвер импульсов, усиливающий по размаху импульсы, подаваемые на матричный ПЗС, а также видеопроцессор, в котором производится обработка и усиление аналогового сигнала с выхода матричного ПЗС.

В видеопроцессоре сигнал с выхода матричного ПЗС обрабатывается по методу двойной коррелированной выборки с целью устранения шума установки потенциала узла детектирования заряда и тактовой наводки [3]. После обработки сигнал попадает на схему автоматической регулировки усиления (АРУ). Схема АРУ поддерживает выходной сигнал камеры на номинальном уровне при снижении освещенности на объекте. Далее видеосигнал обрабатывается гамма-корректором, характеристика которого описывается выражением

В выходном каскаде в видеосигнал замешиваются гасящие и синхроимпульсы, производится ограничение уровня белого. Выходной видеосигнал камеры – стандартный, амплитудой 1 В на нагрузке 75 Ом.

При больших освещенностях наблюдаемой сцены используется режим электронного затвора, основанный на сбросе зарядовых пакетов, накопленных в фотодиодах и, соответственно, уменьшении времени накопления. Выходной сигнал матричного ПЗС

,

где F – световой поток, Вт/м2; A – площадь светочувствительного элемента; Q – квантовый выход, А/Вт; Tн – время накопления зарядовых пакетов. Из данного выражения следует, что выходной сигнал прямо пропорционален времени накопления и чувствительностью камеры можно управлять в широких пределах, меняя Tн.

Разрешающая способность телевизионной камеры на матричном ПЗС в первую очередь определяется числом элементов по вертикали и по горизонтали. Число строк обычно равно числу активных строк на экране видеомонитора и составляет 580. Число элементов по горизонтали равно примерно 500 или 750 для камер среднего и высокого разрешения. С другой стороны, на разрешающую способность матричного ПЗС может оказать влияние апертурно-частотная характеристика преобразователя. Так, в режиме накопления поля, когда зарядовые пакеты соседних по вертикали фотодиодов попарно складываются, спад АЧХ приводит к тому, что разрешающая способность телевизионной камеры по вертикали снижается с 580 до 380 твл.

9.1. Лабораторная установка


Лабораторная установка (рисунок) включает в свой состав черно-белую телевизионную камеру на матричном ПЗС с числом элементов 580х512 со строчным переносом, видеомонитор для наблюдения изображения, осциллограф для наблюдения осциллограмм в контрольных точках, электронный коммутатор осциллограмм, управляемый кнопочным переключателем. В синхрогенераторе возможно переключение режима накопления "Поле/Кадр", а также дискретное изменение времени накопления от 1/50 до 1/10000 с. Входящие в состав видеотракта схемы АРУ и гамма-корректора также являются отключаемыми.

9.2. Программа экспериментальных исследований

9.2.1. Подготовка к лабораторной работе

При подготовке к лабораторной работе необходимо изучить рекомендованную литературу [8]. Структурная схема лабораторной установки изображена на рисунке. Построить ожидаемые поперечные АЧХ в режиме накопления кадра и поля. Построить ожидаемую зависимость выходного сигнала ПЗС от времени накопления. Построить ожидаемую световую характеристику.

Студентам рекомендуется оформить результаты своей подготовки в виде материалов к отчету, содержащих структурную схему установки и ожидаемые результаты в виде расчетов, оценочных значений, ожидаемых осциллограмм и т.п.

9.2.2. Порядок выполнения работы

Установить переключатели "Поле/Кадр" в режим "Поле", "Время накопления" в 1/50 с, АРУ – "Вкл.", гамма-корректор – "Выкл." Зарисовать осциллограммы в контрольных точках, измерить полезный сигнал и тактовую наводку на выходе матричного ПЗС и на выходе схемы ДКВ.

По элементу таблицы с зонами Френеля снять поперечную АЧХ.

Установить переключатель "Поле/Кадр" в режим "Кадр" и повторить измерения по п. 2.

Установить переключатель "Поле/Кадр" в режим "Поле". По градационному клину снять световую характеристику. Включить гамма-корректор, повторить измерение световой характеристики.

Выключить гамма-корректор и схему АРУ. Определить зависимость выходного сигнала матричного ПЗС от времени накопления.

Выключить освещение тест-таблицы. Отключить гамма-корректор. Измерить шумы на выходе матричного ПЗС при включенной и выключенной схеме АРУ. По полученным результатам рассчитать коэффициент усиления схемы АРУ.

Физика, электротехника решение задач