16264

Вектороскоп

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №8. Вектороскоп. 1 Цель работы: 1.1 Изучить параметры телевизионного сигнала системы PAL. 2 Литература: 2.1 Джакония В.Е. Телевидение. М.: Радио и связь 1980. 2.2 Телевизионная техника. Справочник./ Под редакцией Зубарева Ю.Б .и Глориозова Г.Л.М.: Ради...

Русский

2013-06-20

491.5 KB

10 чел.

Лабораторная работа №8.

Вектороскоп.

1 Цель работы:

1.1 Изучить параметры телевизионного сигнала системы PAL.

2 Литература:

2.1 Джакония В.Е. Телевидение. - М.: Радио и связь, 1980.

2.2 Телевизионная техника. Справочник./ Под редакцией Зубарева Ю.Б .и Глориозова Г.Л.-М.: Радио и Связь, 1994.

2.3 Приложение А.

2.4 Приложение Б.

2.5 Приложение В.

2.6 Приложение Г

3 Подготовка к работе:

3.1 Повторить систему PAL..

3.2 Ответить на вопросы допуска к работе:

3.2.1 Чем система PAL отличается от системы NTSC?

3.2.2 Какие сигналы цветности передаются в системе PAL?

3.2.3 Как в системе PAL происходит компенсация искажений цветового тона?

3.2.4 Перечислите варианты декодирования в системе PAL?

3.3 Подготовить бланк отчёта.

4 Основное оборудование:

4.1 Персональный компьютер с платой нелинейного монтажа DV RAPTOR max.

4.2 Монитор СТХ PR 750F.

5 Задание:

5.1 Познакомиться с программой EDIUS.

5.3 Изучить принцип переключения фазы сигнала цветности (Приложения В, Г).

5.2 Зарисовать осциллограммы ПЦТС, яркостного сигнала, а также векторные диаграммы сигнала цветности в соседних строках.

6 Порядок выполнения работы

6.1 Включить компьютер.

6.2 Запустить программу EDIUS (Приложение А).

6.3 Зарисуйте ПЦТС, яркостный сигнал, а также векторные диаграммы сигнала цветности.

6.4 Каждый из сигналов дополните уровнями гашения и синхроимпульсами, на ПЦТС изобразите «вспышку».

6.5 Заполнить таблицу 1 согласно показаний вектороскопа и приложению Б.

Таблица 1- Показания вектороскопа

Белый

Жёлтый

Голубой

Зелёный

Пурпурный

Красный

Синий

Чёрный

IRE

Y:

U:

V:

R:

G:

B:

6.6 Выйти из программы EDIUS.

6.7 Выключить компьютер.

7. Содержание отчёта:

7.1 Наименование работы.

7.2 Цель работы.

7.3 Основное оборудование

7.4 Содержание работы:

7.4.1 Основные схемы.

7.4.2 Формулы для расчёта.

7.4.3 Таблицы.

7.4.4 Графики, диаграммы, характеристики.

7.4.5 Выводы и анализ полученных результатов.

8 Контрольные вопросы:

8.1 В какой четверти располагается красный цвет прямого сигнала?

8.2 К чему приводит ограниченная полоса частот сигнала цветности?

8.3 Чему равна поднесущая цветности системы?

8.4 Какие искажения вносит система?.

8.5 Какую задержку должна давать линия задержки, чтобы обеспечить совпадение фаз прямого и задержанного сигналов?

8.6 По каким причинам полустрочный сдвиг не может быть использован в системе PAL?

8.7 Что такое масштабирование?


Приложение А.

(информационное)

Работа с программой EDIUS.

1 Запуск программы.

1.1 Дважды щёлкните на ярлыке программы EDIUS.

1.2 В появившемся диалоговом окне (рисунок 1) запустите новый проект, нажав кнопку New.

Рисунок 1- Окно запуска проектов

1.2 Появится диалоговое окно (рисунок 2) Project Settings (Настройки проекта). Согласитесь со всеми настройками, нажав ОК.

Рисунок 2- Окно настройки параметров проекта Project Settings.

1.3 Откройте БИН-окно, нажав кнопку Show Bin (рисунок 3).

Рисунок 3- Интерфейс программы EDIUS.

1.4 В БИН-окне нажмите кнопку запуска нового клипа New Clip и выберите функцию Color Bars (рисунок 4).

Рисунок 4- Расположение кнопки New Clip.

1.5 Появится диалоговое окно настройки цвета градационного клина Color Bars Setup (рисунок 5).

Рисунок 5- Окно настройки цветовой таблицы.

1.6 В строке Color Bar Type нажмите на стрелку и выберите 100/х/100/х Color Bar. Затем нажмите ОК.

1.7 В БИН-окне появится изображение цветных полос. С помощью мыши перетащите его на дорожку.

2 Работа с вектороскопом.

2.1 Запустите вектороскоп, нажав кнопку Vector Scope/Wave Form (рисунок 6).

Рисунок 6- Интерфейс вектороскопа.

2.2 Зарисуйте осциллограммы ПЦТС.

2.3 С помощью кнопки IRE переключитесь на яркостный сигнал и зарисуйте его осциллограмму.

2.4 Зарисуйте векторные диаграммы сигнала цветности для прямой и задержанной строк, подпишите все цвета.

1.10 Выйдите из программы.


Приложение Б

(информационное)

Определение цифровых сигналов Y, CR, CB

Цифровые сигналы могут быть получены из сигналов яркости Е’y, ER-Ey, EB-Ey, а также из сигналов основных цветов ER, EB и EG.

2.1 В первом случае оцифровка производится в 2 этапа: масштабирование и расстановка уровней.

2.1.1 Формирование масштабированных цветоразностных сигналов Е’CR, Е’CB.

Необходимо свести диапазон изменений обычных цветоразностных сигналов к единице (уровни от 0,5 до -0,5) с помощью масштабных коэффициентов КR и KB.

Масштабированные красный и синий цветоразностные сигналы описываются формулами (1) и (2).

Е’CR= 0,713*(ER-Ey)= 0,500*ER-0,419*EG-0,081*EB                     (1)

Е’CB= 0,564* (EB-Ey)= -0,169* ER-0,331*EG+0,500* EB             (2)

2.1.2 Расстановка уровней квантования для цифровых сигналов Y, CR, и CB.

Поскольку при 8-разрядном кодировании для сигнала яркости выделяется только 220 уровней квантования, причём его уровень чёрного совмещается с уровнем 16, то десятичное значение аналогового сигнала яркости, подаваемого на АЦП, выразится формулой (3).

                                           = 219* Е’y+16                                        (3)

После квантования соответствующим номером уровня становится ближайшее целое число.

Для каждого цветоразностного сигнала выделяется 225 уровней, а его нулевой уровень совмещается с уровнем 128. Десятичное значение цветоразностных сигналов до квантования выразится формулами (4) и (5).

                                         V= R= 224* Е’CR+128                                (4)

                                                            U= B= 224* Е’CB+128                                (5)

После квантования соответствующим номером уровня становится ближайшее целое число.

Эквивалентные цифровые видеосигналы обозначены как Y, CR, CB.


Приложение В

(информационное)

Квадратурная модуляция в системах цветового телевидения

В системах NTSC и PAL сигнал цветности образуется путём квадратурной модуляции цветовой поднесущей двумя цветоразностными сигналами. Квадратурная модуляция - амплитудная балансная модуляция двух сдвинутых на 90° составляющих одной поднесущей (каждая своим сигналом) и сложение их в единый сигнал. Результирующий сигнал приобретает амплитудную и фазовую модуляции:

 US = U1*sinωt + U2*cosωt = U*cos(ωt+φ), (1)

где  - амплитуда несущей;

φ = arctgU1/U2 – начальная фаза несущей.

На рисунке 1 показана векторная диаграмма сигнала цветности при передаче изображения цветных полос.

Рисунок 1 - Векторные диаграммы сигнала цветности при квадратурной модуляции

На рисунке показаны вектора для желтого(Ж), голубого (Г), зеленого (З), пурпурного (П), красного (К) и синего (С) цветов. Не трудно видеть, что белый и черный цвета находятся в начале координат, что говорит об отсутствии поднесущей цветности. Отсюда одно из достоинств систем с квадратурной модуляцией: при передаче неокрашенных изображений ПЦТС превращается в ПТС.

Сигналы в приёмнике разделяют путём синхронного детектирования – умножения принятого колебания US на синусоиду той же частоты, фаза которой совпадает с фазой полезной составляющей, и последующей НЧ фильтрации продуктов умножения. Рассмотрим этот процесс с точки зрения математики:

Для детектирования сигнала R-Y на синхронный детектор вместе с сигналом цветности US подается sinωt. Таким образом, на выходе синхронного детектора будет действовать сигнал, описываемый выражением:

US*sinωt = Ucos(ωt+φ) * sin ωt (2)

Для решения этого выражения распишем косинус суммы:

 

 Ucos(ωt+φ) = U(cosωt * cosφsinωt * sinφ) (3)

Таким образом:

 US*sinωt = sinωt * U(cosωt * cosφ – sinωt * sinφ)=

 

=U sinωt * cosωt * cosφ - U sin2ωt * sinφ (4)

Спектр сигнала, описываемого последним выражением можно оценить, разложив его в ряд Фурье.

 (5)

Для упрощения этого процесса будем пользоваться следующими рассуждениями:

После перемножения, как это было сказано выше, следует низкочастотная фильтрация, после которой из спектра последнего выражения останется только низкочастотная составляющая. По этому из всего спектра нас интересует только низкочастотная составляющая, описываемая первым коэффициентом ряда Фурье а0, который находится по выражению:

 (6)

Из выражения (4) только составляющая U sin2ωt * sinφ будет иметь коэффициент а0, т.к. это выражение описывает четную функцию. Выражение, U sinωt * cosωt * cosφ описывает нечетную функцию, поэтому не имеет коэффициента а0 и нас не интересует.

Подставив вторую часть выражения (4) в (6) и решив интеграл получим:

  (7)

Для детектирования сигнала B-Y на синхронный детектор вместе с сигналом цветности US подается cosωt. Таким образом, на выходе синхронного детектора будет действовать сигнал, описываемый выражением:

 US*sinωt = Ucos(ωt+φ) * cos ωt (8)

Производя аналогичные решения и умозаключения: а0=U2.

Таким образом, синхронный детектор выполняет операцию проецирования вектора US на вектор опорной поднесущей, так что мешающий сигнал, ортогональный последнему, подавляется.

Правильное детектирование сигнала цветности возможно только при правильном восстановлении фазы поднесущей цветности на приемном конце Информацию об опорной фазе модуляции передают пакетом колебаний поднесущей частоты (вспышкой), расположенным в интервалах гашения по строкам. На рисунке 2 показана часть строки ПЦТС систем NTSC или PAL отрицательной полярности со вспышкой на задней площадке строчного гасящего импульса.

Рисунок 2 – Вспышка. Расположение на строчном гасящем импульсе

Недостатком системы NTSC является ее подверженность фазовым искажениям. Фазовая ошибка опорной поднесущей δ вызывает перекрёстные искажения сигналов U1 и U2 со значением tgδ. При фазовой ошибке δ>50 искажения цвета начинают быть заметны.


Приложение Г

(информационное)

Компенсация фазовых искажений в системе PAL

Система PAL - вариант системы NTSC, в которой возможна компенсация фазовых искажений. Для этого фаза одной из квадратурных составляющих поднесущей (вектора UR-Y) изменяется от строки к строке на 180°, а частота цветовой поднесущей имеет не полустрочный, а четвертьстрочный офсет. Фаза чередуется для подавления дифференциально-фазовых и фазочастотных искажений сигнала цветности; полустрочный офсет при этом непригоден, так как указанное чередование фазы фактически ликвидирует его для составляющей UR-Y. Модулирующие сигналы здесь те же, что в NTSC в полосе частот до 0.6МГц, и обозначаются U=0.493*UB-Y, V=0.877*UR-Y. Вектор сигнала цветности в одной строке такой же, как в NTSC, US=U-jV, а в следующей перевернут относительно оси U (рисунок 1, сплошная линия). Вариант компенсации фазовых искажений рассмотрим для пурпурного цвета.

Рисунок 8-Векторные диаграммы сигнала цветности PAL в соседних строках

Поэтому направление поворота фаз на одних и тех же цветовых переходах от строки к строке меняется на обратное. Фазовые искажения в одной строке увеличивают фазу вектора цветности, а в следующей уменьшают её на то же значение. В итоге вызванные ими искажения цветного тона в соседних строках и кадрах направлены встречно и компенсируют друг друга. Компенсация достигается суммированием сигналов соседних строк, для чего в приёмнике используют линию задержки на время строки; в наиболее простых из них это достигается и без суммирования, путём усреднения  соседних строк и кадров зрением наблюдателя. Фаза опорной вспышки S от строки к строке изменяется на 90°, занимая положение +135° (в строке n на рисунке 8) или -135° (в строке n+1); тем самым передаётся информация цветовой синхронизации.  Сигналы U и V чередуются непрерывно во всех полях и кадрах, так что цикл составляет 4 поля; с учётом четырёхкадрового изменения фазы поднесущей при ¼- строчном офсете полный цветной кадр PAL состоит из восьми полей, что необходимо учитывать при видеомонтаже во избежание паразитных скачков фазы.


Тсси = 4.7 мкс

PAGE  3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22919. Метод Гауса розв’язання систем лінійних рівнянь (метод виключення змінних) 84.5 KB
  Отже за теоремою Крамера система має єдиний розв’язок. Але на практиці цей розв’язок зручніше знаходити не за формулами Крамера. Система має нескінчену кількість розв’язків змінні системи діляться на дві частини – базисні та вільні змінні.
22920. Поняття підпростору 47 KB
  1 в підпросторі M існують два лінійно незалежні вектори a1 і a2. З іншого боку пара лінійно незалежних векторів утворює базис площини R2. Це означає що будьякий вектор простору лінійно виражається через a1 і a2. 2 в підпросторі M існує лише лінійно незалежна система що складається з одного вектора a.
22921. Однорідні системи лінійних рівнянь 49 KB
  Будемо розглядати однорідну систему лінійних рівнянь з змінними 1 Зрозуміло що така система рівнянь сумісна оскільки існує ненульовий розв’язок x1=0 x2=0xn=0. Цей розв’язок будемо називати тривіальним. Можна зробити висновок що якщо однорідна система лінійних рівнянь має єдиний розв’язок то цей розв’язок тривіальний. Однорідна система лінійних рівнянь має нетривіальний розв’язок тоді і тільки тоді коли її ранг менше числа невідомих.
22922. Поняття фундаментальної (базисної) системи розв’язків 55.5 KB
  Як показано вище множина M всіх розв’язків однорідної системи лінійних рівнянь утворює підпростір. Фундаментальною базисною системою розв’язків однорідної системи лінійних рівнянь називається базис підпростору всіх її розв’язків. Теорема про фундаментальну систему розв’язків.
22923. Теорема про розв’язки неоднорідної системи лінійних рівнянь 43 KB
  Теорема про розв’язки неоднорідної системи лінійних рівнянь. Нехай дана сумісна неоднорідна система лінійних рівнянь 3 L множина всіх її розв’язків а деякий частковий розв’язок M множина всіх розв’язків відповідної однорідної системи 4. Нехай a=γ1γ2γn і припустимо що b=λ1λ2λn довільний розв’язок системи 3 тобто b є L.
22924. ЛЕМА ПРО ДВІ СИСТЕМИ 37.5 KB
  bk – дві системи векторів кожен вектор першої системи лінійно визначається через другу систему. Якщо m k то перша система лінійно залежна. Нехай а1 а2 аm і b1 b2 bk – дві системи векторів кожен вектор першої системи лінійно виражається через другу систему. Якщо перша система лінійно незалежна то m≤k.
22925. Поняття базису 25.5 KB
  aik лінійно незалежна; Всі вектори системи a1 a2 am лінійно виражаються через ai1ai2. Базисом простору Rn називається система векторів a1 a2 an є Rn така що система a1 a2 an лінійно незалежна; Кожний вектор простору Rn лінійно виражається через a1 a2 an. Звідси α1= α2==αn=0 лінійна коомбінація тривіальна і система лінійно незалежна. Будьякий вектор простору лінійно виражається через e1e2en .
22926. Властивості базисів 33.5 KB
  Оскільки при m n система з m векторів лінійно залежна то m≤n. Якщо m n то за означенням базису всі вектори простору а тому і вектори системи e1e2en лінійно виражаються через базис a1 a2 am .Тоді за лемою про дві системи вектори e1e2en лінійно залежні. Отже В просторі Rn будьяка лінійно незалежна система з n векторів утворює базис простору.
22927. Поняття рангу 47.5 KB
  В довільній системі векторів a1a2am візьмемо всі лінійно незалежні підсистеми. Число векторів в цій фіксованій підсистемі будемо називати рангом системи векторів a1 a2 am . Таким чином рангом системи векторів називається максимальна кількість лінійно незалежних векторів в системі. Зрозуміло що ранг лінійно незалежної системи дорівнює числу всіх векторів в системі.