Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Преобразования изображения и звука при киносъемке
.pdf
Рис. 6.1. Колесо легкового автомобиля с пятью лучами диска
вращающегося колеса, то зритель воспринимает вращение
колеса прежде всего через круговое движение лучей или
крупных отверстий диска колеса. Обычно их количество на
колесе от 3 до 18. Для грузовых автомобилей основным элементом, характеризующим вращение колеса, чаще всего является круговое движение контрастного рисунка протектора
шины. Элементы дорожного рисунка протектора образуют
продольные и поперечные р¸бра и канавки. Нас интересует
в первую очередь рисунок протектора на боковой стороне
шины, поскольку он ч¸тко виден и гораздо крупнее, чем на
кол¸сах легковых автомобилей. На фотографии, привед¸нной на рис. 6.2, боковой рисунок протектора состоит из
24 элементов.
Предположим, что колесо автомобиля содержит
íàè-
k
более крупных повторяющихся структур, например лучей
n
диска, а скорость вращения колеса составляет
оборотов
ê
в секунду. Тогда в киносъ¸мочном аппарате освещ¸нность
участка светочувствительной матрицы или участка кино-
81
Рис. 6.2. Колесо грузового автомобиля с 24 повторяющимися элементами в рисунке протектора шины
пл¸нки, через который проходит изображение лучей диска
колеса, будет изменяться с частотой
kn
.
ê
(6.4)
ν=
ýë
В результате дискретизации киноизображения по времени при киносъ¸мке регистрируется последовательность кадров, смещ¸нных во времени друг относительно друга на пе-
риод смены кадров
1
=
T
,
ñ
ν
ñ
ãäå
ν
частота киносъ¸мки.
ñ
Согласно теореме Котельникова, без искажений переда-
ν
ются только частоты
ñ
При этом ограничении ложные
ýë
.
<
2
ν
спектры, возникающие в результате дискретизации сигнала
киноизображения, не будут накладываться друг на друга и
на основной спектр. Поэтому минимальной частотой
*
в дискретном сигнале будет частота
ν
ýë
, ò. å.
νν
ýë min
ν
=
*
ýë min
ýë
è
искажений первого рода не будет.
82
ν
Если же частота
ν
будет больше
ýë
ñ
, òî äàæå ïðè ïðè-
2
менении идеального частотного фильтра до или во время
демонстрации кинофильма, в киноизображении будут присутствовать искажения первого рода, поскольку ложные
временные спектры, возникшие в результате дискретизации,
′
наложатся на основной спектр киноизображения.
Величину минимальной ложной частоты
ν
ýë min
можно
*
определить следующим образом: надо последовательно отнимать от частоты
ν
частоту киносъ¸мки
ýë
ν
äî òåõ ïîð,
c
пока не будет получено минимальное по абсолютной величине значение ложной частоты.
Рассмотрим неподвижный автомобиль, постепенно начи-
нающий набирать скорость. При временных частотах
ν
ñ
лучи диска колеса в киноизображении увеличивают
<
ν
ýë
2
′
скорость поворота и движутся в направлении, соответствующем направлению вращения колеса автомобиля (частота
ν
положительная).
ýë
ν
Когда
ν
станет равной
ýë
ñ
, лучи диска в киноизобра-
2
жении колеса как бы одновременно вращаются с двумя час-
тотами
ν
ñ
2
è
ν
ñ
Зритель воспринимает такое киноизобра-
.
−
2
жение как неподвижное или чаще как неустойчивое (изображение колеса вращается то в одну, то в другую сторону в
результате разницы в размерах лучей и различий их расположений друг относительно друга, а также в результате
малейших изменений скорости движения автомобиля). Число
лучей диска у колеса зритель видит удвоенным.
При увеличении скорости движения автомобиля в диапа-
ν
зоне частот
ñ
νν
<<
2
минимальная по абсолютной величи-
ýë ñ
не ложная частота равна
*
ýë min
=−
ýë ñ
. Е¸ значение будет
ννν
83
в пределах
ν
ýë min
2
0
. Зритель увидит в кинофильме, что
ν
*
ñ
−
<<
колесо вращается замедленно, так как лучи диска сменяются
не с частотой
ν
, а с меньшей частотой
ýë
*
ν
ýë min
. Åñëè áû
при этом в кадре было бы одно только колесо, то зритель не
узнал бы, что колесо в киноизображении вращается медленнее, чем оно вращалось при киносъ¸мке. Но зритель видит
не только колесо, но и автомобиль (или его часть), проезжающий относительно других объектов съ¸мки, в том числе неподвижных. Поэтому зритель оценивает скорость движения автомобиля в кинофильме и невольно сопоставляет е¸ с
видимой скоростью вращения колеса и в результате замечает, что воспринимаемые им скорости автомобиля и колеса не
согласуются между собой, сочетаются не так, как зритель
видит в реальной жизни. Но это может быть не очень существенным в оценке зрителя по сравнению с проявлением сущ-
*
ности знака «» в значении частоты
ν
. Çíàê «» îçíà-
ýë min
чает, что в киноизображении колесо вращается в противоположном направлении! Именно это искажение вращение
колеса в киноизображении не в ту сторону, как оно должно
вращаться, как оно вращалось в реальности, в соответствии
с направлением движения автомобиля, зритель, конечно же,
увидит, и этот дефект киноизображения будет его раздражать.
При частоте
íóëþ:
ννν
*
=−=
ýë min
νν
ýë ñ
минимальная ложная частота равна
ýë ñ
0
. Такое значение частоты означает,
=
что в киноизображении положение каждого луча диска колеса от кадра к кадру меняться не будет. Но такое колесо зритель видит неподвижным, и никак иначе, несмотря на видимое движение автомобиля в киноизображении.
Дальнейшее увеличение скорости движения автомобиля
привед¸т к повторениям рассмотренного цикла изменения частот движения лучей диска колеса, которые в киноизображении никогда не будут превышать половины частоты ки-
84
носъ¸мки: минимальная ложная частота по абсолютной величине всегда меньше половины частоты киносъ¸мки. При
этом лучи диска в изображении колеса будут вс¸ больше и
больше смазанными.
Определим, при каких скоростях движения автомобиля
возникают рассматриваемые искажения, называемые искажениями первого рода. Для этого рассмотрим 25 наиболее продаваемых автомобилей на российском
рынке в 2016 году (таблица 6.1), список
которых взят с сайта https://motor.ru
B
H
[48], а сведения о заводской комплектации автомобилей с сайта http://
www.shinservice.ru [44]. Привед¸нные в
таблице 6.1 параметры шин показывают, что их размеры существенно разли-
D
чаются.
Свяжем скорость движения автомобиля со скоростью вращения колеса.
Шины колеса характеризуются
(рис. 6.3) посадочным диаметром D, шириной профиля B и высотой профиля H.
ê
r
Характеристики шины наносятся на е¸
боковую поверхность: сначала приводится ширина профиля Â в миллиметрах;
затем после косой черты значение H/B,
умноженное на 100; буква R, указывающая на радиальную конструкцию каркаса; и в конце посадочный диаметр
в дюймах. Например, шина самого продаваемого автомобиля в России в 2016
году Hyundai Solaris маркирована
Рис. 6.3. Основные
геометрические размеры шины колеса
автомобиля: D ïî-
садочный диаметр,
B ширина профиля, H высота профиля, rк радиус
качения
185/65R15.
Тогда радиус качения колеса (в миллиметрах) может
быть рассчитан следующим образом:
H
rBD
=
ê
1
×
B
100
+
12,7
.
(6.5)
85
Таблица 6.1
Самые продаваемые автомобили на российском рынке
â 2016 ãîäó
-îðïîâòñå÷èëîK
îòñåÌüëåäîÌ
1siraloSiadnuyH08309
2atnarGadaL62778
3oiRaiK26678
4atseVadaL47155
5oloPnegawskloV20774
6retsuDtluaneR1004461R56/512
74VARatoyoT30603
8aviNtelorvehC44892
9nagoLtluaneR5659251R56/581
01sugraLadaL1439251R56/581
11orednaStluaneR7558251R56/581
21yrmaCatoyoT36082
314x4adaL4727261R08/571
41dipaRadokS13952
51DW2aterCiadnuyH92912
61aivatcOadokS95712
71anilaKadaL28902
éåëèáîìîòâàõûííàä
èèññîÐâ
óäîã6102â
íèøÿèðåÑ
51R56/581
61R55/591
31R07/571
41R06/581
51R56/581
61R55/591
51R56/581
61R55/591
41R07/571
51R06/581
71R56/522
81R55/532
51R57/502
61R56/512
61R06/512
71R55/512
51R06/581
61R54/512
61R56/502
71R06/502
51R56/591
61R55/502
31R07/571
41R56/571
86
Окончание таблицы 6.1
Самые продаваемые автомобили на российском рынке
â 2016 ãîäó
-
îðïîâòñå÷èëîK
îòñåÌüëåäîÌ
éåëèáîìîòâàõûííàä
èèññîÐâ
íèøÿèðåÑ
óäîã6102â
81yarXadaL34991
51R56/591
61R55/502
91toirtaPZAU1839161R07/542
61R07/512
02egatropSaiK30091
71R06/522
91R54/542
61R56/512
12iaqhsaQnassiN32781
71R06/512
81R55/512
91R54/522
22liarT-XnassiN68871
71R56/522
81R06/522
32aroirPadaL3557141R56/581
71R56/522
425-XCadzaM09751
81R06/522
91R55/522
51R56/591
52d'eecaiK18051
61R55/502
71R54/522
Для рассматриваемого в качестве примера автомобиля
Hyundai Solaris радиус качения колеса составляет
r
=×+×=
0,65 185 12,7 15 311
ê
ìì.
Рассчитанные по формуле (6.5) радиусы качения кол¸с
приведены в таблице 6.2.
V
Скорость движения
ν
следующей зависимостью:
ýë
V
à
автомобиля связана с частотой
à
2
π
ν
r
ê
ýë
2
=π =
rn
êê
k
.
(6.6)
87
Таблица 6.2
Соответствие размеров радиальных шин
серии 80, 70, 65, 60
¹08ÿèðåÑ07ÿèðåÑ56ÿèðåÑ06ÿèðåÑ
121R07/541452
221R07/55131R06/561462162
331R07/541
431R07/551
31R56/551
31R56/561
31R56/561
31R56/571
41R56/551
31R06/571272662
31R06/581
41R06/561
31R06/571
531R08/53131R07/55131R56/561
31R06/581
41R06/561
631R08/54131R07/561
731R08/55131R07/57141R56/571
831R08/56131R07/58141R56/581
931R
07/59141R56/591
0131R07/502
1141R07/561
2141R07/571
3141R08/56141R07/581
4141R08/57141R07/59151R56/591
5141R08/58141R07/502
61
41R07/591
51R07/571
31R56/571
41R56/561
51R56/581
51R56/591
41R56/571
41R56/581
41R56/581
41R56/591
41R56/591
51R56/581
51R56/502
51R56/512
51R56/581
51R56/591
31R06/581
41R06/571
31R06/502
41R06/581
41R06/591
41R06/502
41R06/502
51R06/591
51R06/502813903
41R06/581
41R06/591
41R06/502603892
51R06/591
51R06/502
51R06/502
51R06/512
51R06/512
51R06/522
51R06/502
51R06/512
ñóèäàÐ
r
,
ÿèíå÷àê
r
,
ê
ê
ìì
972272
082072
882872
292782
403392
703103
892192
713503
223313
133023
023113
88
Окончание таблицы 6.2
Соответствие размеров радиальных шин
серии 80, 70, 65, 60
ñóèäàÐ
¹08ÿèðåÑ07ÿèðåÑ56ÿèðåÑ06ÿèðåÑ
7151R08/561
81
41R07/502
51R07/581
51R07/591
51R07/502
51R56/591
51R56/502
51R56/502
51R56/512
9151R07/50251R56/522
02
51R07/512
51R07/522
61R56/51261R06/532843043
51R06/512
51R06/522
61R06/512233623
61R06/512
61R06/522
ÿèíå÷àê
r
,
r
,
ê
ê
ìì
723713
343433
Таким образом, скорость движения автомобиля, при которой начинаются искажения воспроизведения частоты вра-
щения колеса, линейно зависит от частоты киносъ¸мки
количества лучей диска или отверстий в колесе
r
качения колеса
.
ê
k
и радиуса
ν
c
Для определения максимально допустимой скорости
движения автомобиля
V
à max
приравняем частоту
ν
ýë
ïîëî-
,
вине частоты киносъ¸мки
ν
ýë
и подставим в форму-
2
ν
ñ
=
ëó (6.6):
V
à max
=
Очевидно, что чем больше
.
k
r
ν
è
ê
и чем меньше k, тем
c
(6.7)
π
ν
r
ê
ñ
при большей скорости автомобиля его киноизображение будет записано без искажений. Например, если на колесо автомобиля установлена шина 225/70R15, а количество лучей
диска колеса равно 3, то при телевизионной съ¸мке с частотой 25 кадр/с движение автомобиля будет записано без искажений в диапазоне скоростей от 0 до 32,8 км/час. А для
шины 145/70R12 и 18 лучей диска колеса от 0 до 4 км/час.
89
Таблица 6.3
Качество записи киноизображения движущегося
автомобиля Hyundai Solaris
при частоте киносъ¸мки 24 кадр/с
îâòñå÷èëîK
àêñèäéå÷óë
àñåëîê
3
5
8
21
81
3
5
8
21
81
3
5
8
21
81
3
5
8
21
81
3
5
8
21
81
Скорость движения
автомобиля
ñ/ìñà÷/ìê
7,79
V <
à
4,68
V <
à
<
V
2,92
à
1, 9 5
V <
à
<
V
1, 3 0
à
7,79
V =
à
4,68
V =
à
2,92
V =
à
=
V
1, 9 5
à
1, 3 0
V
=
à
7,79 15,58
V<<
à
4,68 9,35
V<<
à
2,92 5,84
V<<
à
1,95 3,90
V<<
à
1, 3 0 2, 60
V<<
à
=
V
15, 58
à
9,35
V =
à
=
V
5,80
à
3, 90
V =
à
2,60
V =
à
15,58 23,37
V<<
à
9,35 14,0
V<<
à
5,80 8,80
V<<
à
<<
V
3,90 5,84
2,60 3,90
à
V<<
à
28,0 56,1
16,8 33,7
10,5 21,0
7,0 14,0
4,7 9, 3
56,1 84,1
33,7 50,5
21, 0 31, 6
14,0 21,0
9,3 14,0
ÿëèáîìîòâà
28, 0
V <
à
16,8
V <
à
10, 5
V <
à
7,0
V <
à
4,7
V <
à
28, 0
V =
à
16,8
V =
à
10,5
V =
à
7,0
V =
à
4,7
V =
à
V<<
à
V<<
à
V<<
à
V<<
à
V<<
à
=
V
56,1
à
33, 7
V =
à
=
V
2 1, 0
à
14, 0
V =
à
=
V
9,3
à
V<<
à
V<<
à
V<<
à
V<<
à
<<
V
à
ÿèíåæèâäüòñðîðêÑ
àêñèä
ìîíæîëîïîâ
èèíåëâàðïàí
îñåëîK
îíæèâäîïåí
þüòñîðîêñ
àêèòñèðåòêàðàÕ
èñèïàçàâòñå÷àê
ÿèíåæàðáîçèîíèê
éèíåæàêñèçåÁ
-
éîòñóåíîñåëîK
îíæèâäîïåíîâè÷
èëîêìûííåîâäóñ
-
éå÷óëìîâòñå÷
ÿñòåàùàðâîñåëîK
-
îêñéåøüíåìñ
èòîðïâèþüòñîð
-
îíüëåòèñîíòî
àñåëîêîãîíüëàåð
ÿñòåàùàðâîñåëîK
ìîíüëèâàðïâ
,èèíåëâàðïàí
éîííåëäåìñîí
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]