[ Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
по дисциплине «Основы телевидения»
для студентов заочной формы обучения
направления 6.050901 — «Радиотехника»
Севастополь
2010
УДК 621.396
Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы телевидения» для студентов заочной формы обучения направления 6.050901 — «Радиотехника» / СевНТУ;
сост. Ю.П. Михайлюк. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010. — 16 с.
Целью методических указаний является оказание помощи студентам в изучении принципов построения и расчета основных параметров телевизионных систем. Контрольная работа посвящена расчету параметров разложения телевизионных систем и характеристик, определяющих качество телевизионных изображений.
Теоретические вопросы охватывают основные разделы дисциплины: физические основы телевидения, телевизионные преобразователи, принципы построения систем аналогового телевидения.
Методические указания предназначены для студентов заочной формы обучения направления 6.050901 — «Радиотехника».
Методические рекомендации утверждены на заседании кафедры радиотехники и телекоммуникаций 2 декабря 2010 года, протокол № 5.
Рецензент:
доцент кафедры радиотехники и телекоммуникаций, канд. техн. наук, доцент Слезкин В.Г.
Ответственный за выпуск:
заведующий кафедрой радиотехники и телекоммуникаций, д-р техн. наук, профессор Гимпилевич Ю.Б.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение1. Задание № 1 «Расчет параметров разложения телевизионной системы» 1.1. Краткие теоретические сведения
1.2. Исходные данные и порядок выполнения задания № 1
2. Задание № 2 «Расчет параметров телевизионного изображения».......... 2.1. Краткие теоретические сведения
2.2. Исходные данные и порядок выполнения задания № 2
3. Теоретические вопросы контрольной работы
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ
Целью методических указаний является оказание помощи студентам в изучении принципов построения и расчета основных параметров телевизионных систем.Контрольная работа включает в себя два расчетных задания и письменные ответы на два теоретических вопроса.
Выполнение расчетных заданий предполагает изучение методик расчета основных технических показателей телевизионных систем.
Задания посвящены расчету параметров разложения телевизионных систем и характеристик, определяющих качество телевизионных изображений.
Подготовка ответов на теоретические вопросы, тематика которых охватывает основные разделы дисциплины, способствует усвоению общих принципов построения систем телевидения, а также углублению знаний студентов о современных телевизионных устройствах и системах.
Список теоретических вопросов является одновременно списком вопросов для подготовки к зачету по дисциплине.
Контрольные работы выполняется на листах формата А4 или в тетради с соблюдением требований кафедры по оформлению текстовых документов [7].
Перед решением или ответом необходимо привести исходные данные для расчета и формулировку вопроса.
В конце ответа должны быть проанализированы полученные результаты и сделаны выводы.
Выбор варианта исходных данных для выполнения расчетных заданий производится по предпоследней М и последней N цифрам номера зачетной книжки в соответствии с таблицами 1.1 и 2.1.
Выбор номеров теоретических вопросов контрольной работы производится также по предпоследней М и последней N цифрам номера зачетной книжки в соответствии с таблицей 3.1.
Контрольные работы, выполненные не по своему варианту, с серьезными нарушениями требований настоящих указаний, не содержащие выводов, к проверке и рецензированию не принимаются.
1. ЗАДАНИЕ № РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ
Методика расчета основывается на следующих основных принципах телевидения:
разложение целостного изображения передаваемого объекта на элементарные площадки (элементы);
поочередная передача информации о яркости каждого элемента изображения.
Разложение изображения на элементы осуществляется, например, путем периодического движения электронного луча передающей трубки по изображению, или путем развертки.
При движении луча по горизонтали им прочерчивается линия — строка; в результате движения луча в вертикальном направлении строки располагаются друг под другом и за период кадровой развертки образуют растр. Частота генератора кадровой развертки определяется, исходя из критической частоты мельканий fкр, характеризующей инерционность зрительной системы человека [1,2].
При определении частоты смены кадров fк необходимо учесть заданный тип развертки телевизионного изображения — чересстрочная.
При выборе параметров разложения существенную роль играет формат кадра k, определяемый как отношение горизонтального (а) и вертикального (h) размеров растра Число строк z телевизионного разложения при заданном числе элементов вдоль строки zгор и известной величине формата кадра k определяется из выражения Для расчета полосы пропускания телевизионного канала связи fтк необходимо определить значения нижней fн и верхней fв частот спектра телевизионного сигнала.
При расчете значения fн необходимо учесть то обстоятельство, что эта частота соответствует изображению с минимальным числом изменений яркости за один период кадровой развертки.
Верхняя частота видеосигнала зависит от скорости развертки изображения.
Если для развертки одного элемента изображения требуется время э, то верхняя граничная частота спектра телевизионного сигнала определяется следующим соотношением [1,2] При периоде кадровой развертки Tк верхняя граничная частота спектра телевизионного сигнала определяется по формуле [1,2] С учетом времени обратного хода по строке tz обр и времени обратного хода по кадру tк верхняя граничная частота спектра видеосигнала определится следующим образом [1,2] где коэффициент, учитывающий допустимое снижение верхней граничной частоты спектра, вызванное особенностями субъективного восприятия человеком изображения ( = 0,75…0,85);
, коэффициенты, учитывающие соотношение прямого и обратного хода строчной и кадровой разверток соответственно.
Коэффициенты и определяются из соотношений где Tz период строчной развертки.
1.2. Исходные данные и порядок выполнения задания № Телевизионная система прикладного назначения с растровой разверткой имеет следующие параметры:
число элементов разложения вдоль строки z гор ;
длительность обратного хода строчной развертки tz обр;
длительность обратного хода кадровой развертки tк обр составляет C периодов строчной развертки: t к обр = CTz ;
Используя числовые значения параметров системы, приведенные в таблице 1.1, необходимо выполнить следующие расчеты:
рассчитать частоту генератора кадровой развертки;
рассчитать число строк в телевизионной системе;
определить частоту генератора строчной развертки;
рассчитать полосу пропускания телевизионного канала связи с учетом длительностей обратного хода по строке и по кадру;
определить, как изменится полоса пропускания телевизионного канала связи при изменении числа элементов разложения вдоль строки в d раз;
определить полосу пропускания телевизионного канала связи при значении формата кадра k1, равном обратной величине от исходного: k1 = 1 k ;
привести изображения растра для каждого из полей при чересстрочной развертке.
Таблица 1.1 Исходные данные к заданию №
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННОЙ
СИСТЕМЕ
2.1. Краткие теоретические сведения Одним из важнейших параметров в телевизионных системах является яркость элемента изображения. Качество системы оценивается по степени соответствия изменений яркости изображения изменениям яркости исходного объекта.Зависимость яркости телевизионного изображения Bиз от яркости объекта телевизионного наблюдения Bоб называется световой характеристикой телевизионной системы (часто используется в качестве синонима наименование «сквозная амплитудная характеристика телевизионной системы»).
В общем виде эта зависимость может быть выражена степенной функцией где коэффициент контрастности, определяющий форму сквозной амплитудной характеристики системы (для идеального случая = 1);
A коэффициент пропорциональности.
В телевизионной системе выполняется преобразование по схеме «от света к свету»: «свет» (яркость объекта) «электрический сигнал» «свет» (яркость телевизионного изображения).
Качество этого преобразования зависит от характеристик основных устройств телевизионной системы: входного оптоэлектронного преобразователя (ОЭП); телевизионного канала связи (ТВКС); выходного электроннооптического преобразователя (ЭОП).
Качество входного ОЭП (например, матрицы на основе приборов с зарядовой связью ПЗС матрицы, видикона и др.) оценивается по световой характеристике преобразователя где 1 коэффициент, определяющий форму световой характеристики ОЭП;
Uc1 амплитуда сигнала на выходе ОЭП;
A1 коэффициент пропорциональности.
Основной характеристикой ТВКС (например, канала эфирного наземного вещания, канала кабельного вещания, канала спутникового вещания) является его амплитудная характеристика где 2 коэффициент, определяющий форму амплитудной характеристики ТВКС;
U с2 амплитуда сигнала на выходе ТВКС;
A2 коэффициент пропорциональности.
Для выходных ЭОП (например, кинескопа, плазменной панели, жидкокристаллического преобразователя) применима модуляционная характеристика преобразователя где 3 коэффициент, определяющий форму модуляционной характеристики ЭОП;
A3 коэффициент пропорциональности.
В итоге получаем результирующую характеристику телевизионной системы (световую характеристику, сквозную амплитудную характеристику) Коррекция нелинейных искажений в телевизионном тракте, основными источниками которых являются входной ОЭП и выходной ЭОП, осуществляется при помощи устройств, традиционно называемых гамма-корректорами [1,2].
2.2. Исходные данные и порядок выполнения задания № В задании предполагается, что в телевизионной системе передается изображение объекта в виде S вертикальных полос при отключенном гаммакорректоре. Яркость полос объекта нарастает ступенчато от нулевого значения до максимального значения Bоб макс по линейному закону.
Используя числовые значения параметров системы, приведенные в таблице 2.1, необходимо выполнить следующие расчеты:
рассчитать и построить диаграмму перепада яркости объекта (при расчетах величину коэффициента А принимают равной единице);
рассчитать и построить диаграмму перепада яркости изображения на экране ЭОП;
построить световую характеристику телевизионной системы.
Привести схему и объяснить принцип действия гамма-корректора, обеспечивающего устранение искажений телевизионного изображения.
Таблица 2.1 Исходные данные к заданию №
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Необходимо дать ответы на два теоретических вопроса, выбираемых по таблице 3.1.Таблица 3.1 К выбору задания по теоретической части работы 1) Опишите особенности зрительной системы человека, её параметры.
Связь параметров зрительной системы с параметрами телевизионной системы.
2) Опишите характеристики зрительной системы человека, связанные с восприятием цветных изображений.
3) Опишите и сравните колориметрические системы RGB и XYZ. Приведите цветовой график, проанализируйте его свойства, приведите примеры использования графика для оценки параметров цветных изображений.
4) Приведите способы преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Сформулируйте определения основных параметров разложения в телевизионных системах.
5) Опишите особенности телевизионной развертки, виды ТВ разверток.
6) Приведите и опишите основные характеристики ТВ сигнала.
7) Приведите показатели качества телевизионного изображения; определите их связь с параметрами зрительной системой человека.
8) Проанализируйте спектр телевизионного сигнала, сформулируйте его основные особенности, в частности, при чересстрочной развертке.
9) Приведите основные характеристики оптоэлектронных преобразователей. Сформулируйте и опишите принцип накопления зарядов. Опишите устройство и принцип действия видикона.
10) Опишите устройство, принцип действия и основные параметры оптоэлектронных преобразователей на основе приборов с зарядовой связью.
11) Опишите устройство и принцип действия катодолюминесцентного кинескопа; сравните конструкции и параметры компланарного и дельтовидного кинескопов.
12) Опишите устройство и принцип действия электроннооптического преобразователя на основе жидкокристаллических элементов.
13) Опишите устройство и принцип действия электроннооптического преобразователя в виде плазменной панели.
14) Приведите структурную схему телевизионной вещательной системы, опишите её работу.
15) Опишите принципы построения развертывающих устройств ТВ систем;
сравните параметры генераторов строчной и кадровой развертки.
16) Сформулируйте требования к устройствам синхронизации в телевизионных системах. Виды синхроимпульсов и их параметры. Приведите структурную схему синхрогенератора и её описание.
17) Приведите и опишите функциональную схему двухканального монохромного телевизионного приемника, сравните с одноканальной схемой.
18) Приведите и опишите функциональную схему одноканального монохромного телевизионного приемника, сравните с двухканальной схемой.
19) Проанализируйте основные виды искажений в ТВ системах. Опишите искажения геометрического подобия, приведите способы их коррекции.
20) Проанализируйте основные виды искажений в телевизионных системах. Яркостные и апертурные искажения. Методы их коррекции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Телевидение: учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Я.В. Друзин [и др.]; под ред. В. Е. Джаконии. М.: Радио и связь, 1997. 640 с.2. Домбругов Р.М. Телевидение / Р. М. Домбругов. К.: Вища шк., 1988.
215 с.
3. Телевидение: учебник для вузов / В.Е. Джакония, А. А. Гоголь, Н.А. Ерганжиев [и др.]; под ред. В. Е. Джаконии. М.: Радио и связь, 1986. 456 с.
4. Колин К.Т. Телевидение / К.Т. Колин, Ю.В. Аксентов, Е.Ю. Колпенская.
М.: Радио и связь, 1987. 248 с.
5. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений / М.И. Кривошеев.
М.: Радио и связь, 1989. 608 с.
6. Лукьянчук А.Г. Спутниковые системы связи, вещания и навигации: учеб.
пособие / А.Г. Лукьянчук, Ю.П. Михайлюк, А.А. Савочкин. — Севастополь:
Изд-во СевНТУ, 2002. — 335 с.
7. Методические указания по оформлению текстовых работ для студентов дневной и заочной форм обучения направления 6.050901 — «Радиотехника»/СевНТУ; сост. В.Г. Слёзкин. — Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2010. — Заказ № от « _» _ 2010 г. Тираж 50 экз.
«