Система цветного телевидения SECAM
«Некоммерческое акционерное общество»
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра
радиотехники
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
Тема: «Система цветного телевидения SECAM»
Специальность:
5В0719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникация»
Выполнил:
студент группы МРТ-11- 08
Винтенко А.В
Проверила:
Урусова Т.А
Алматы 2014
ЗАДАНИЕ
1. Рассчитать амплитуды аналоговых сигналов яркости и цветности, при
передачи элементов определённой цветности. Нарисовать матрицу на девяти сопротивлениях
для формирования EY и ER-Y; EB-Y сигналов, рассчитать коэффициенты
матрицирования.
2. Перевести рассчитанные амплитуды сигналов яркости и цветности в
цифровую форму, согласно Рекомендации ITU 601.
. Построить графики изменения этих сигналов во времени в строчном
периоде для тестового изображения «градационный клин» и отметить рассчитанные
значения амплитуд сигналов.
. Отметить на цветовом треугольнике (внутри локуса) точку с
заданными координатами.
. Ответить на теоретический вопрос: преимущества в качестве
изображения телевизоров со 100 Гц разверткой.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Сигналы: EY; ER-Y;
Цвета: черный, пурпурный;
Координаты точки внутри цветного треугольника: x=0.4; y=0.3
ВВЕДЕНИЕ
Технологии телевидения не были изобретены одним человеком и за один раз.
В основе телевидения лежит открытие фотопроводимости селена, сделанное Уиллоуби
Смитом (англ. Willoughby Smith) в 1873 году. Изобретение сканирующего диска
Паулем Нипковым в 1884 году послужило толчком в развитии механического
телевидения, которое пользовалось популярностью вплоть до 1930-х годов.
Во второй половине XX-века телевидение получило широкое распространение.
Его роль в мире подчеркнула ООН, установив памятный день - Всемирный день
телевидения.
Телевидение (греч. теле - далеко и лат. видео - вижу) - система связи для
трансляции и приёма движущегося изображения и звука на расстоянии.
На сегодняшний день телевидение развивается очень стремительно и входит в
новую фазу - фазу цифрового телевещания.
1. РАСЧЁТ
АМПЛИТУДЫ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ЯРКОСТИ
На рисунке 1.1 представлена структурная схема кодирующей матрицы для
общего случая.
Рисунок 1.1 - Структурная схема кодирующей матрицы
Для определения амплитуд аналоговых сигналов яркости и цветности формулы
(14.4) и (14.5) [1]:
,
, (1.1)
,
где
- относительные яркости основных цветов.
Итак,
формула для расчета аналогового сигнала яркости:
ЕY=0.3·ЕR+0.59·ЕG+0.11·ЕB (1.2)
Формула
для расчета аналогового сигнала цветности:
Y=ER - EY = 0.7·ЕR - 0.59·ЕG - 0.11·ЕB (1.3)
Используя
график (рисунок 1.2), находим:
а)
для черного цвета:
ER=0; EG=0; EB=0=0.3ER+059EG+0.11EB=0 (В)Y=
0 - 0 = 0 (В)
б)
для пурпурного цвета:
ER=1; EG=0; EB=1=0.3ER + 0.59EG + 0.11EB = 0.3 + 0.11
= 0.41 (В)
ER-Y = 1 - 0.41 = 0.59 (В)
Рисунок 1.2 - Формирование сигналов различных цветов
На рисунках 1.3-1.4 изображены матрицы на девяти сопротивлениях для
формирования EY и ER-Y сигналов.
Расчет коэффициентов матрицирования:
а) для черного цвета:
ЕY = 0
ER-Y = 0
Все сопротивления стремятся к бесконечности.
б) для пурпурного цвета:
EY=0.3ER + 0.11EB
ER-Y = 0.7·ЕR - 0.11·ЕB
Сопротивления R 2, R5 стремятся бесконечности
Рисунок 1.3 - Структурная схема кодирующей матрицы для черного цвета
Рисунок 1.4 - Структурная схема кодирующей матрицы для пурпурного цвета
2.
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (АЦП) СИГНАЛА ЯРКОСТИ
Формула, для пересчета амплитуды аналогового сигнала яркости в цифровой:
=219·Е'Y+16, (2.1)
где Е'Y - аналоговый сигнал яркости,
меняющийся 0... 1В
Y-
цифровой сигнал яркости, меняющийся от 16 до 255.
У цветоразностных сигналов резервные зоны по 16 уровней квантования
сверху и снизу. На АЦП поступает компрессированный цветоразностный сигнал,
формируемый:
'cr=0.713·E'R-Y, (2.2)
где E'R-Y изменяется от
-0.5 до 0.5 В.
АЦП цветоразностного сигнала:
=224·E'cr+128=159.712·E'R-Y+128=160·E'R-Y+128, (2.3)
где 128-й уровень квантования соответствует нулевому значению
цветоразностного сигнала.
Рекомендация ITU 601:
n -
количество разрядов квантования;
n = 8,
что дает уровней квантования NКВ =
28;
Уровень черного Ey -
16-й уровень квантования;
Уровни 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.
Для черного цвета:
Y=219E’Y+16=219∙0+16=16 (00010000)
Ecr=0.713E’R-Y =0.713∙0=0
(В)
CR=224
E’cr+128=160∙E’R-Y +128 = 128 (10000000)
Для пурпурного цвета:
Y=219E’Y+16=219∙0.41+16= 105.79 ≈ 106 (01101010)
Ecr=0.713E’R-Y =0.713∙0.59
= 0.42 (В)
CR=224
E’cr+128 = 160∙E’R-Y +128=160∙0.59 +128 = 222 (11011110)
3. ГРАФИКИ
ИЗМЕНЕНИЯ СИГНАЛОВ ЯРКОСТИ И ЦВЕТНОСТИ
Графики изменения сигналов яркости и цветности во времени в строчном
периоде для текстового изображения «градационный клин» приведены на рисунках
3.1-3.2
Рисунок 3.1 - График
изменения сигналов яркости
Рисунок 3.2 - График изменения сигналов цветности
4. КООРДИНАТЫ
ТОЧКИ ВНУТРИ ЦВЕТОВОГО ТРЕУГОЛЬНИКА
Рисунок 4.1 - Цветовой треугольник внутри локуса
По заданным координатам отметим точку внутри цветового треугольника
(рисунок 4.1), полученный оттенок разложим на составляющие основных цветов RGB:
x=0.4;
y=0.3
R=0,78;
G=0,65;
B=0,35.
Получен оранжевый оттенок.
5.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС
Преимущества в качестве изображения телевизоров со 100 Гц разверткой.
Главным, на сегодня, недостатком 50-герцового формата является эффект
"мерцания" при выводе изображения на экран телевизора. Электронный
луч "рисует" строки каждого полукадра последовательно, одну за
другой, и в результате, когда луч "дорисовывает" последние строки,
первые строки этого же полукадра уже успевают погаснуть. Мало того, что
изображение "мерцает" с частотой 50 Гц, что уже можно заметить, но и
горизонтальные линии "дрожат" с частотой 25 Гц. Эффект "дрожания"
усиливается за счет особенностей системы кодирования цвета SECAM, главный
принцип действия которой - последовательная передача цвета (если совсем грубо
объяснять, то в одной строке передается красная составляющая, а в другой, -
синяя). Десятилетия назад, когда были заложены основы 50-герцового формата,
данные недостатки не были существенны, к тому же телевизоры, как правило, имели
небольшие размеры. У современных телевизоров диагональ экрана может быть
значительно больше, а чем больше размер экрана, тем более заметными становятся
мерцание и строчная структура, особенно на ярких участках.
Кроме всего вышесказанного, на наше восприятие телевизионного изображения
также оказывают влияние и компьютеры, а точнее - компьютерные мониторы, имеющие
частоту более 60 Гц. При длительной адаптации (во время рабочего дня) глаз
привыкает к более высокой частоте и начинает замечать мерцание на меньших
частотах.
Для борьбы со всеми этими недостатками созданы две основных технологии -
прогрессивная развертка и частота 100 Гц.
Надпись "100 Гц" означает, что данный телевизор обновляет
картинку на своем экране с частотой 100 Гц, то есть "полукадры"
появляются вдвое чаще, чем при 50-герцовой развертке. Это можно считать первой
ступенью в развитии 100-герцовой технологии. При этом на кинескопных телевизорах
уменьшаются мерцание изображения на экране телевизора, что делает просмотр
более комфортным. Однако такие телевизоры довольно чувствительны к качеству
сигнала - шумы и помехи на них более заметны.
Чтобы получить от существующего формата вещания максимум качества, в
телевизоре, помимо 100-герцовой развертки, применяют цифровую систему обработки
сигнала, например, когда при 100-герцовой развертке каждый из полукадров не
просто удваивается (нечетный-нечетный-четный-четный), но и чередуется
(нечетный-четный-нечетный-четный). В этом случае частота смены полукадров с
четными и нечетными строками составляет уже 100 Гц, и дрожание становится
практически незаметным.
Кроме того технология 100 Гц имеет несколько минусов, среди которых оцифровка
изображения и цифровой шлейф при быстром передвижении объектов. Для лучшей
передачи быстро меняющихся изображений в телевизорах с разверткой 100 Гц
применяются специальные технологии цифровой обработки сигналов, такие как
Digital Scan с функцией Natural Motion (Philips), Digital Plus (Sony), Digital
Mastering и Intelligent Mastering (Thomson), Digital Scan и Super Digital Scan
(Panasonic), Full Digital с системой DMI (Digital Motion Interpolation) (Loewe)
и другие. В этих системах по специальному алгоритму происходит создание
промежуточного кадра, который вставляется между теми кадрами, из которых он
формируется. В результате быстро перемещающиеся объекты на экране выглядят
более естественно. При этом следует отметить, что 100 Гц модели, не оснащенные
этими технологиями, зачастую уступают по качеству изображения 50 Гц.
Однако, если речь идет о LCD
телевизорах, то говорить о снижении мерцания нет смысла. Благодаря своей
технологии ни один LCD телевизор не имеет мерцания и для получения устойчивой и
четкой картинки просто не требуется ничего увеличивать.
Однако для того чтобы уменьшить размытость динамического (быстро
меняющегося) изображения в LCD телевизорах применяют различные технологии.
Одной из них и является так называемая технология 100 Гц.
Цель этой технологии вовсе не в том, чтобы уменьшить мерцание, которого и
так нет, а в том, чтобы увеличить количество отображаемой на экране информации.
Тем самым увеличить скорость смены кадров и сделать изображение менее
дискретным и размазанным.
Работу технологии 100 Гц на LCD телевизорах можно увидеть не вооруженным
глазом на примере простой текстовой бегущей строки, при отображении которой
происходит смена быстродвижущихся черно-белых полос. Без удвоения частоты часть
быстродвижущегося объекта накладывается на соседние пиксели, тем самым, понижая
четкость отображения букв на экране.
Вместе с тем, 100-герцовая развертка на LCD телевизоре, скорее всего,
есть величина относительная и не точная. Какой бы быстрый процессор не был бы
установлен на телевизоре, все равно матрица будет конечным преобразователем.
Здесь вступает в силу такое понятие как время отклика, и если кристаллы не
способны менять свое положение с заданной скоростью, то положенных 100 Гц тоже
не будет.
Таким образом, получается, что если матрица по своим физическим характеристикам
не вписывается во временное значение, то технология 100 Гц в LCD телевизоре не
более чем рекламный ход производителя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На сегодняшний день телевидение развивается очень стремительно и входит в
новую фазу - фазу цифрового телевещания.
Цифровое телевидение прочно занимает свои позиции на рынке телевещания:
огромное количество телевизионных провайдеров, Интернет-вещание, передача
нескольких программ в одном частотном спектре и т.д.
В США законодательно уже принят новый стандарт на цифровое телевидение
высокой четкости (HDTV), одобрены
правила выдачи 1600 бесплатных лицензий на вещание, а 240 миллионов нынешних
телевизоров признаны устаревшими, в связи с чем по существующей системе будет
полностью прекращено. По этому стандарту число строк увеличивается вдвое,
формат кадра будет 16:9. В качественном отношении телевидение совершает
огромный скачок, сравнимый с переходом от механической развертки к электронной
в середине 30-х годов XX века.
сигнал
яркость телевизор качество
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов
А.В. Основы цифрового телевидения. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001.
2. Джакония
В. Е. Телевидение. - М.: Радио и связь, 2000.
. Мамаев
Н. С. Цифровое телевидение. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001.