1.2 Аналого-цифровое преобразование (ацп) сигнала яркости

Формула, для пересчета амплитуды аналогового сигнала яркости в цифровой:

Y=219Е’_у+16

где Е'_у — аналоговый сигнал яркости, меняющийся от 0... 1В; Y- цифровой сигнал яркости, меняющийся от 16 до 235.

У цветоразностных сигналов резервные зоны по 16 уровней квантования сверху и снизу. На АЦП поступают компрессированные цветоразностные сигналы, формируемые

Есr = 0,713E’_R-Y, Есв = 0,564E’ _В-Y.

Есr и Есв изменяются от -0,5 ... 0,5 В.

АЦП цветоразностных сигналов

C_R = 224E'_CR+128=159,712 Е’R-y +128 = 160 Е’R-y +128,

С_в = 224Е'_СВ +128 = 126,336 Е'_В-Y +128=126 Е'_В-Y +128.

128-й уровень квантования соответствует нулевому значению цветоразностных сигналов.

Рекомендация ITU 60 :

п -количество разрядов квантования ;

п = 8, что дает 256 уровней квантования - N_кв = 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.

1.3 Графики изменения сигналов яркости и цветности.

Изменения этих сигналов во времени в строчном периоде для тестового изображения «градационный клин» приведены на рисунке 1.7 .

В пояснительной записке к курсовой работе необходимо привести графическое построение этих сигналов, отметив на них рассчитываемые по варианту цвета.

1.4 Координаты точки внутри цветового треугольника.

Цветовой треугольник внутри локуса приведен на рисунке 1.9.

Координаты точки определяются по варианту в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки, по таблице 1.2. Полученный оттенок цветности точки с заданными координатами необходимо разложить на составляющие основных цветов R,G,B.

Таблица 1.2

Вариант	х	у
0.	0,2	0,15
1.	0,3	0,4
2.	0,3	0,4
3.	0.4	0,3
4.	0.3	0.3
5.	0,5	0,35
6.	0,25	0,25
7.	0,4	0.3
8.	0,35	0,4
9.	0,55	0,3

Рисунок 1.10 Цветовой треугольник внутри локуса

1.5 Теоретический вопрос в соответствии с вариантом

Вариант задания выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

1 Назначение отдельных составляющих ПТВС. К каким последствиям может привести изменение соотношений различных составляющих ПТВС? 2 Какие искажения ТВ-изображения возникают в приемнике, если в нем не восстанавливается постоянная составляющая сигнала?

3 Как изменится четкость ТВ-изображения в вертикальном направлении при изменении длительности КГИ (времени обратного хода кадровой развертки)? 4 Поясните, каким образом по тракту передачи ТВ-сигнала, состоящему из усилителей переменного тока, передается постоянная составляющая, пропорциональная средней яркости изображения?

5 Почему ТВ-сигнал при построчном принципе формирования растра является избыточным?

6 Принцип компенсации фазовых искажений в системе PAL. 7 Преимущества в качестве изображения телевизоров со 100 Гц разверткой. 8 Область применения построчного, чересстрочного и с кратностью деления на “3” принципа формирования растра.

9 Как изменится четкость ТВ-изображения в горизонтальном направлении при изменении длительности СГИ (времени обратного хода строчной развертки)? 10 Почему длительность кадровых и строчных синхроимпульсов (КСИ и ССИ) выбрана существенно различной?

Ниже приводится решение расчетно-графической работы для одного из вариантов

Таблица 1 – Исходные данные к заданию 1-3

№ варианта	Сигналы	Цвета
95	EB-Y; EY	Белый, желтый

Таблица 2 – Исходные данные к заданию 4

Вариант	x	Y
5	0.5	0.35

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

1. Расчет амплитуды аналоговых яркостного и цветоразностного сигналов при воспроизведении зеленого и голубого цвета

Формула для расчета аналогового сигнала яркости:

Е_Y=0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B. (1)

Рисунок 1.11 Формирование сигналов различных цветов

При воспроизведении белого цвета (рисунок 1.11):

E_R=1; E_G=1; E_B=1

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B=1.

При воспроизведении желтого цвета (рисунок 1.11):

E_R=1; E_G=1; E_B=0

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B =0.89.

Формула для расчета аналогового сигнала цветности:

E_B-Y=E_B-E_Y= E_B-0.3·Е_R-0.59·Е_G-0.11·Е_B=-0.3·Е_R-0.59·Е_G+0.89·Е_B. (2)

При воспроизведении белого цвета (рисунок 1.11):

E_B-Y = -0.3·E_R-0.59·Е_G+0.89·Е_B=0.

При воспроизведении желтого цвета (рисунок 1.11):

E_B-Y = -0.3·E_R -0.59·Е_G+0.89·Е_B=-0.89.

2. Матрица на девяти сопротивлениях для формирования Ey и E_R-Y ; E_B-Y сигналов, расчет коэффициентов матрицирования.

Рисунок 1.12 Структурная схема кодирующей матрицы

При воспроизведении белого цвета (рисунок 1.13)

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G+0.11·Е_B

E_R-Y = 0.7·Е_R-0.59·Е_G-0.11·Е_B

E_B-Y = -0.3·E_R-0.59·Е_G+0.89·Е_B

При воспроизведении желтого цвета (рисунок 1.14)

Сопротивления R3, R6, R9 стремятся к бесконечности.

Е_Y =0.3·Е_R+0.59·Е_G

E_R-Y = 0.7·Е_R-0.59·Е_G

E_B-Y =-0.3·Е_R-0.59·Е_G

Рисунок 1.13 Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении белого цвета

Рисунок 1.14 Структурная схема кодирующей матрицы при воспроизведении желтого 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 N_КВ = 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 белого цвета Е'_Y = 1 В, т. е.:

Y=219·Е'_Y+16=219·1+16=235=11101011

При воспроизведении желтого цвета Е'_Y = 0.89 В, т. е.:

Y=219·Е'_Y+16=219·0.89+16=210.91=211=11010011

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'_B-Y изменяется от -0.5 до 0.5 В.

АЦП цветоразностного сигнала:

C_B=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 белого цвета E'_B-Y = 0, т. е.:

E'_CB=0.564·E'_B-Y = 0.564·0=0 В;

C_B=224·E'_CB+128=224·0+128=128=10000000.

При воспроизведении желтого цвета E'_B-Y = -0.89, т. е.:

E'_CB=0.564·E'_B-Y = 0.564·(-0.89)=-0.50196 В;

C_B=224·E'_CB+128=224·(-0.50196)+128=15.56=16=10000.

2. Графики изменения сигналов яркости и цветности во времени в строчном периоде для текстового изображения «градационный клин» (рисунок 2).

Рисунок 1.15

2. Цветовой треугольник внутри локуса

X=0.5; Y=0.35

Рисунок 1.16 Цветовой треугольник внутри локуса

R=0.2, G=0.1, B=0.8

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

ТВ-сигнал при построчном принципе формирования растра является избыточным потому, что чтобы свечение экрана приемной трубки воспринималось зрителем без мельканий, необходимо повторять возбуждение всего поля 48-50 раз в секунду, а для воспроизведения изображений движущихся объектов вполне достаточно передавать 13-16 фаз движения, т.е. статических изображений в секунду – кадров. Полоса частот прямо пропорциональна числу передаваемых в секунду кадров, и избыточное их число ограничивают при помощи чересстрочной развертки.