Методические указания по выполнению КР по дисциплине Видеотехника

Методические указания по выполнению КР по дисциплине «Видеотехника»

Рекомендации по написанию курсовой работы

Вариант задания определяется последней цифрой шифра студента. Номера задач, представленных для решения, приведены в таблице. Работа выполняется на… Задание на курсовуюработу выдается индивидуально каждому студенту. Объем пояснительной записки не должен превышать 15 листов текста (формата А4) и двух листов демонстрационных чертежей…

Задачи

Задача 1.Заданы значения коэффициентов нелинейности световой (сигнал-свет) характеристики преобразовате­ля света в сигнал типа «бегущий луч» _бл = 1,0 и модуляционной харак­теристики кинескопа приемника _к = 2,8. Определить коэффициент не­линейности характеристики гамма-корректора γ_гк, необходимый для получения линейной зависимости L_и = KL₀где L_и- яркость изображения на экране кинескопа, L₀ - яркость передаваемой сцены.

Задача 2. Микроструктура спектра видеосигнала. Номер гар­моники частоты строк= 30, число строк в кадре=625, частота кад­ров= 25 Гц, частота строк= 15625 Гц. Представить на рисунке со­ставляющие спектра видеосигнала при= 26 и= 27; определить из рисунка частоты,,,.

Задача 3.Построение чересстрочного растра. Построить че­ресстрочный растр, если:число строк в кадре = 7; число строк в одном поле развертки= 3,5; за время прямого хода по кадру (по вертикали) развертывается активное число строк в одном поле=2,5;за время обратного хода по кадру (по вертикали) развертыва­ется число строк= 1; длительность обратного хода по строкам=0.

Задача 4.Четкость телевизионного изображения по горизонта­ли (в ТВЛ). Заданы: число элементов изображения = 300 000, часто­та кадров = 25 Гц, относительная длительность строчного обратно­го хода = 0,2, Кэлл-фактор = 0,75, число строк в кадре=525, развертка чересстрочная. Определить количество различимых в изображении вертикальных линий (черных плюс белых), макси­мальную частоту видеосигнала , длительность одного элемента изображения (форма сканирующего элемента - эллипс).

Задача 5.Синус-квадратичный импульс sin²x. Заданы: дли­тельность импульса sin²x равна T₀ = 83 нc, частоты f₁ = 3 МГц, f₂ = 6 МГц, f₃=9МГц, f₄ = 10 МГц, f₅= 12 МГц. Определить амплитуды спектраль­ных составляющих этого импульса S(ω) на заданных частотах. По­строить график этого спектра в зависимости от величины произведе­нияfТ₀.

Задача 6.Параметры чересстрочной развертки. Число строк разверткиZ= 525, частота полейf_п= 60 Гц. Определить частоту кад­ров, длительности поляи кадра, частоту строк, длительность строки.

Задача 7.Число строк в кадре= 1251, частота полей= 80 Гц. Определить частоту кадров , длительность поля, длительность кадра, частоту строк, дли­тельность строки.

Задача 8.Скорость движения электронного луча на экране ки­нескопа. Ширина изображения= 50 см, длительность прямого хода строчной развертки= 52 мкс, длительность обратного хода стро­чной развертки=12 мкс. Определить скорость движения элект­ронного луча по экрану кинескопа во время прямого и обратного хо­дов строчной развертки.

Задача 9.Число строк в кадре. Число строк в кадре; чис­ло строк, затраченных в поле на обратный ход по кадру (по вертикали в одном поле).Определитьв формулеи

Задача 10.Ширина спектра видеосигнала. Число строк в кадре=625; частота полей= 50 Гц; формат кадра; относи­тельные длительности обратных ходов развертки=0,18,=0,08.Определить частоту кадровпри чересстрочной развертке и макси­мальную частотуспектра видеосигнала.

Задача 11.Ширина спектра видеосигнала. Число строк в кадре= 1051, частота полей= 60 Гц, формат кадра, числострок, затрачиваемых на обратный ход по вертикали в двух полях (в кадре)= 50. Длительность обратного хода по строке=10 мкс. Определить при чересстрочной развертке частоту кадров, частоту строк, длительность одной строки, длительности поляи кадра , длительность обратного хода по кадру (по вертикали), относи­тельные длительности обратных ходов по строкам и по кадрам (по вертикали)и.

Задача 12.Ширина спектра видеосигнала. Развертка чересстро­чная, число строк в кадре= 1875; частота кадров= 30 Гц; длитель­ность поля= 17 мс; относительная длительность строчного обрат­ного хода= 0,300; формат кадра= 16/9 = 1,78. Определить максимальную частоту спектра видеосигнала.

Задача 13.Угол охвата зрением наблюдателя высоты экрана. Высота экрана= 50 см, ширина экрана= 70 см, расстояние от глаз наблюдателя до экрана= 3,0 м. Определить формат кадра, отно­сительное расстояние наблюдения, углы охвата зрением наблюда­теляисоответственно ширины и высоты экрана.

Задача 14.Глубина резкости передаваемой сцены. Съемочный объектив передающей телевизионной камеры имеет диаметр вход­ного зрачка= 30 мм, его фокусное расстояние= 50 мм. Расстояние от мишени видикона до передаваемой сцены= 3,0 м, высота этой сцены=180 см, диаметр кружка рассеяния= 0,015 мм. Опреде­лить масштаб изображения, размер изображения на мишени види­кона, относительное отверстие объектива, глубину резкости пе­редаваемой сцены

Задача 15.Число горизонтальных телевизионных линий (ТВЛ). Пусть заданы угол разреше­ния по вертикали = 2 мин, относительное расстояние наблюдения изображения горизонтальных полос = 4. Определить число разли­чимых горизонтальных линий (в ТВЛ).

Задача 16.Четкость телевизионного изображения по горизонта­ли (в ТВЛ). Заданы: число элементов изображения = 300 000, часто­та кадров = 25 Гц, относительная длительность строчного обратно­го хода = 0,18, Кэлл-фактор = 0,75, число строк в кадре=625, развертка чересстрочная. Определить количество различимых в изображении вертикальных линий (черных плюс белых), макси­мальную частоту видеосигнала , длительность одного элемента изображения (сканирующий элемент СЭ представляет собой эллипс).

Задача 17.Связь между количеством ТВЛ в телевизионном изо­бражении и шириной спектра видеосигнала. Телевизионное изобра­жение испытательной таблицы создается в системе телевиде­ния на 625 строк с шириной спектра видеосигнала = 6 МГц. Определить число горизонтальных и вертикальных линий в те­левизионном изображении этой таблицы при формате кадра . Сканирующий элемент имеет форму круга.

Задача 18.Число элементов в телевизионном изображении. Ширина телевизионного изображения = 70 см, его высота = 52 см. Число строк в кадре= 625, частота кадров = 25 Гц, Кэлл-фактор=0,8. Число различимых горизонтальных линий = 469 ТВЛ, коэф­фициент= 1 (здесь - размер по оси у одной горизонтальной полосы, черной или белой;- размер по оси у сканирующего эле­мента). Определить формат кадра, частоту строк, частоту полей , длительность строки вместе со строчным обратным ходом, чис­ло элементов изображения в кадре , в строке , по вертикали .

Задача 19.Относительный контраст изображения, функция пе­редачи модуляции (ФПМ). Заданы контрастность изображения = 2,яркость объекта L₀= 200 кд/м², яркость фона L_ф = 100 кд/м². Опреде­лить относительный контраст изображения К₀(глубину модуляции, ФПМ) и контраст объекта относительно фона К_ф.

Задача 20.Четкость телевизионного изображения по вертика­ли. В телевизионном изображении различается число ТВЛ горизон­тальных линий (черных плюс белых полос одинаковой толщины). От­носительное расстояние наблюдения ρ = 4, угол охвата зрением (угол разрешения) толщины одной полосы φ = 1 мин. Определить чи­сло М.

Задача 21.Ширина спектра видеосигнала при СЭ в виде верти­кального эллипса. Телевизионное изображение содержит N = 600 вертикальных линий (черных плюс белых полос равной ширины). Число строк в кадре z= 625, частота кадров f_K= 25 Гц, относительная длительность строчного обратного хода = 0,18. Определить шири­ну спектра видеосигнала f_max, необходимую для получения изобра­жения заданного числа N вертикальных полос.

Задача 22.Скорости движения электронного луча по горизон­тальным строкам v_xпо вертикали v_уна экране кинескопа и отноше­ние v_x/v_y. Ширина изображения на экране кинескопа l = 60 см, развер­тка чересстрочная, длительность активной части строки Н_а = 52 мкc, число строк в кадре z_K = 625, формат кадра К = 4:3; относитель­ные длительности обратных ходов по строкам = 0,19, по кадрам = 0,05.

Определить скорость движения электронного луча СЭ вдоль строки v_xпо вертикали v_y, отношение v_xlv_y в одинаковых единицах измерения.

Задача 23.Скорости движения электронного луча по экрану ки­нескопа, пространственные частоты изображения, временные час­тоты изображения. На экране кинескопа создано телевизионное изо­бражение по отечественному стандарту на z = 625 строк, длительность поля Т_п = 20 мс, частота кадров

f_K= 25 Гц. Число разли­чимых в изображении горизонтальных (черных плюс белых) полос М = 0,75 z = 469 ТВЛ, относительная длительность кадрового обрат­ного хода (по вертикали) = 0,080. Ширина изображения / = 60 см, его высота h = 45 см, относительная длительность строчного обратного хода

= 0,1875. Определить длительность активной части строки Н_а, скорости движения электронного луча СЭ по экрану по горизонтали v_хи по вертикали v_y, отношение v_x/v_y, пространственные частоты изо­бражения по горизонтали (по строкам) n_хи по вертикали n_у, времен­ные частоты (Гц) видеосигнала, создавшего это изображение (по го­ризонтали f_xи по вертикали f_y).

Задача 24.Скорость движения СЭ на мишени видикона, про­странственные частоты изображения на мишени видикона, времен­ные частоты видеосигнала. На мишени видикона создано оптичес­кое изображение, развертка которого производится электронным лучом по отечественному стандарту на z = 625 строк. Частота кадров f_K = 25 Гц, длительность строки H = 64 мкс, длительность поля развер­тки T_П = 20 мс. Это изображение состоит из хорошо различимых черных плюс белых горизонтальных полос, число которых R = М = 0,75z = 469 TBЛ. Относительные длительности обратных ходов раз­вертки: кадрового (по вертикали) = 0,080, строчного = 0,1875. Ши­рина оптического изображения

/ = 1,28 см, его высота h= 0,96 см. Оп­ределить длительность активной части строкиН_а, скорость движения электронного луча СЭ по мишени по горизонтали v_xи по вертикали v_y, отношение v_x/v_y, пространственные частоты оптичес­кого изображения (мм^-1), временные частоты видиосигналы (Гц), со­здаваемого этим изображением по горизонтали f_xи по вертикали f_y.

Задача 25.Временные частоты видеосигнала на входе кине­скопа. Число активных строк в кадреz_a = 575, высота изображения на экране кинескопа h= 45 см, частота строк f_z= 15625 Гц, скорость дви­жения СЭ по экрану кинескопа по горизонтали v_x= 11,5∙10³ м/с, про­странственная частота изображения по горизонтали n_х= 0,520 мм^-1. Определить пространственную частоту изображения по вертикали n_у (мм ^-1), временную частоту видеосигнала на входе кинескопа по го­ризонтали f_xи по вертикали f_y, Гц.

Задача 26. Пространственная частота изображения по гори­зонтали (пл/град). Временная частота видеосигнала по горизонтали f_x= 6 МГц; длительность активной части строки Н_а= 52 мкс, угол охва­та глазом наблюдателя ширины экрана кинескопа φ_г = 19°. Опреде­лить пространственную частоту изображения по горизонтали f^х, вы­раженную числом пар линий на 1 град.

Задача 27.Пространственная частота изображения по верти­кали, выраженная числом (пл/град). Число активных строк в кадре на экране кинескопа z_a = 575; относительное расстояние наблюдения р = 4; частота кадров f_K = 25 Гц. Определить пространственную час­тоту изображения по вертикалиf_y, выраженную числом пар линий на 1 град (пл/град).

Задача 28.Число пар линий на ширине и высоте изображения. На экране кинескопа число активных строк в кадре z_a = 575; формат кадра К = 4: 3 = = 1,33. Определить пространственные частоты изобра­жения по горизонтали и вертикали F^x и F^y, выраженные числом пар линий на ширине и на высоте изображения.

Задача 29.Ширина спектра импульса. Длительность фронта импульса _ф= 80 нс. Определить необходимую ширину полосы про­пускания усилителя, через который должен проходить этот импульс без искажений его фронта.

Задача 30.Длительность края импульса. Прямоугольный ви­деоимпульс проходит через усилитель с полосой пропускаемых частот f_max= 10 МГц. Определить длительность переднего края (фронта) импульса _ф на выходе усилителя.

 

Примеры решения задач

 

Пример 1.Построить че­ресстрочный растр, если: а) число строк в кадреz = 7; за время прямого хода по кадру (по вертикали) развертывается активное число строк в одном полеz_ап=3,5; за время обратного хода по кадру (по вертикали) развертыва­ется число строк z_охв= 0;б)z = 7, число строкz_п = 3,5, z_ап = 2,5, z_охв=1,Т_охс= 0.

Решение. На рис. 1 и 2 показано построение растра в этой задаче.

 

а б

 

Рисунок 1 - Чересстрочная развертка растра при мгновенном

обратном ходе по вертикали

 

 

а б

Рисунок 2 - Чересстроч­ная развертка растра при конечной дли­тельности

обратного хода по вертикали (при z = 7, z_п = 3,5, z_ап = 2,5, z_охв=1)

 

а) На рис. 1 показаны растры в полях 1 и 2 при= 7,=3,5 и = 0. Сканирующий элемент (СЭ) из точки а развертывает стро­ку 1 поля 1 и приходит в точку б (совершая прямой ход по строке); затем происходит строчный обратный ход и СЭ приходит в точку в в начале строки 3, развертывает строку 3, затем строку 5 (т.е. не­четные строки) и половину строки 7. Из точки гСЭ переходит в точ­ку д, совершая мгновенно обратный ход по вертикали и на этом за­канчивается проход поля 1. Далее СЭ начинает развертку поля 2 из точки д в точку е (четные строки размещаются междунечетны­ми); затем СЭ совершает обратный ход по строке и приходит в на­чало строки 2, развертывает ее, а также строки 4 и 6, совершая прямой ход по кадру (по вертикали). Развертывая четные строки СЭ приходит в точку ж, завершая развертку поля 2 в точке а (закон­чена развертка одного кадра), после чего процесс развертки пов­торяется.

б) На рис. 2 показаны растры в полях 1 и 2 приz = 7, z_п = 3,5, z_ап = 2,5, z_охв = 1. Здесь СЭ в поле 1 из точки а переходит в точкуб, совершая прямой ход по строке. Из точки б СЭ переходит в то­чку в, совершая строчный обратный ход. Затем СЭ развертыва­ет строку 3, приходит в точку л, переходит в начало строки 5 и по ней в точку г, далее в точку к(это прямой ход по строке) и одно­временно движется из точки г вверх, совершая кадровый обрат­ный ход. Из точки к СЭ совершает строчный обратный ход в точку ни затем прямой ход в точку д. Участок пути н-д является поло­виной строки, который СЭ проходит за время, равное половине строчного прямого хода. На этом развертка поля 1 заканчивает­ся. Из точки д СЭ совершает в поле 2 прямой ход в точку е за вре­мя половины строчного прямого хода. Затем развертываются строки 2 и 4 и СЭ приходит в точку р, закончив прямой ход по вер­тикали. Из точки р СЭ совершает строчный обратный ход в точку ш и из нее - строчный прямой ход в точку м, далее - строчный прямой ход в точку м, затем строчный обратный ход в точку а (на­чало строки 1 поля 3). На этом развертка поля 2 (т. е. кадра) за­канчивается.

Пример 2.Ширина изображенияl= 50 см, длительность прямого хода строчной развертки= 52 мкс, длительность обратного хода стро­чной развертки=12 мкс. Определить скорость движения элект­ронного луча по экрану кинескопа во время прямого и обратного хо­дов строчной развертки.

Решение. По формулам и находим:

= 50/(52) = 10м/с = 10 км/с = 36000 км/ч;

= 50/(12) = 4м/с = 40 км/с =150000 км/ч.

Пример 3.Пусть номер гар­моники частоты строк= 30, число строк в кадре=625, частота кад­ров= 25 Гц, частота строк= 15625 Гц. Представить на рисунке со­ставляющие спектра видеосигнала при= 30 и= 31; определить из рисунка частоты,,,.

Решение. =15625Гц; 30* =3015625 = 468750 Гц;=30+=3015625 + 25 = 468750 + 25 = 468775 Гц;=468775 + 25 =468800 Гц; 31* =3115625 = 484375 Гц;=484375 + 25 =484400 Гц;= 484400 + 25 = 484425 Гц.

Спектр видеосигнала приведен на рис. 3.

Рисунок 3 – Микроструктура спектра видеосигнала

Пример 3.Для чересстрочной развертки число строк в кадре= 1875; частота кадров= 30 Гц; длитель­ность поля= 17 мс; относительная длительность строчного обрат­ного хода= 0,300; формат кадра= 16/9 = 1,78. Определить максимальную частоту спектра видеосигнала.

Решение. По формуле находим

Пример 4.Дано: угол разреше­ния по вертикали = 2 мин, относительное расстояние наблюдения изображения горизонтальных полос = 4. Определить число разли­чимых горизонтальных линий (в ТВЛ – телевизионных линиях).

Решение. Из выражения для угла обхвата зрением высоты объекта tg(β/2) = 0,5/ρ получим tg(β/2)= 0,5/4 = 0,125. Отсюда β/2 =7⁰;β = 14=1460 = 840 мин. Получим из (3.3) =840/2 = 420 ТВЛ.

Пример 5.Пусть заданы число элементов изображения = 300 000, часто­та кадров = 25 Гц, относительная длительность строчного обратно­го хода = 0,18, Кэлл-фактор = 0,75, число строк в кадре=625, развертка чересстрочная. Определить количество различимых в изображении вертикальных линий (черных плюс белых), макси­мальную частоту видеосигнала , длительность одного элемента изображения (форма сканирующего элемента СЭ - эллипс).

Решение. Из (3.10) имеем = 300000/(0,75625) = 640. Из (3.11) имеем= 30000025/[20,75 (1 - 0,18)] = 6,1Гц = 6,1 МГц. Из (3.12) величина= 0,5/6,1 = 0,08 мкс = 80 нс.

Пример 6.На мишени видикона создано оптичес­кое изображение, развертка которого производится электронным лучом по отечественному стандарту на z = 625 строк. Частота кадров f_K = 25 Гц, длительность строки H = 64 мкс, длительность поля развер­тки T_П = 20 мс. Это изображение состоит из хорошо различимых черных плюс белых горизонтальных полос, число которых R = М = 0,75z = 469 TBЛ. Относительные длительности обратных ходов раз­вертки: кадрового (по вертикали) = 0,080, строчного = 0,1875. Ши­рина оптического изображенияl = 1,28 см, его высота h= 0,96 см. Оп­ределить длительность активной части строки Н_а, скорость движения электронного луча СЭ по мишени по горизонтали v_xи по вертикали v_y, отношение v_xlv_y, пространственные частоты оптичес­кого изображения (мм^-1), временные частоты видиосигналы (Гц), со­здаваемого этим изображением по горизонтали f_xи по вертикали f_y.

Решение. Используем формулы для , , , , , .

Определяем соответствующие параметры видикона:

f_z = 625∙25 = 15625 Гц; К= 1,28/0,96 = 1,33 = 4 : 3;

Н_а= 64 (1 - 0,1875) = 64∙0,8125 = 52 мкс;

v_x= 0,0128/(52∙10^-6) = 246,1 м/с;

v_y= 0,96 ∙10^-2/[20∙10^-3 (1 - 0,080)] = 0,5217 м/с;

v_x/v_y= 246,1/0,5217 = 471; n_х = 1,33∙469/(2∙12,8) = 24,37 мм^-1; n_у =

= 469/(2∙9,6) = 24,43 мм^-1;

f_x = 246,1∙ 24,37∙10⁶ = 6∙10⁶ Гц = 6 МГц;

f_y= 15625/2 = 7812,5 Гц.

Пример 7.Определить значение функции sinc(x) при f_max = 4 МГц и t= 0,100 мкс.

Решение. По формуле для щелевой функцииполучим:

ω_max= 2f_max = 24∙ 10⁶ = 25,12 ∙ 10⁶ рад/с;

х = ω_maxt = 25,12∙10⁶∙0,1 ∙10^-6 = 2,512 рад = 2,512∙57,3 = 143,94 град. Отсюда sin 143,94° = sin 53,94° = sin 54° = 0,809. Поэтому sinc x = (sin x)/x = 0,809/2,512 = 0,322.

Вид щелевой функции показан на рис.4.

 

 

Рисунок 4 –График щелевой функции sinc(x)

Варианты заданий на курсовую работу

Студенты выполняют курсовую работу в соответствии с одной из предложенных тем.

Таблица 1

№ п.п.	Вариант	Тема курсовой работы	Примечание
	1, 16	Формирование сигнала изображения	Вар. 1 Принципы формирования ТВ систем, вар.2 формирование ТВ сигнала № задач: 2,4,5,7,17
	2, 17	Преобразователи изображений мгновенного действия и использование принципа накопления зарядов	Вар 2. - на базе ЭЛТ, вар 17 - ПЗС № задач: 11,13,15,17,19
	3, 18	Аналоговая обработка сигналов изображения	№ задач: 2,4,6,8,10
	4, 19	Цифровая обработка сигналов изображения	№ задач: 6,8,15,17,21
	5, 20	Преобразователи изображения с твердотельными мишенями	Вар.5 – видикон, вар. 20 –плюмбикон № задач: 21,23,25,27,29
	6, 21	Цифровое кодирование сигналов изображения	Система цифр. DVB-T ТВ для вар. 6, DVB-Sдля вар. 21 № задач: 13,17,19,21,23
	7, 22	Приборы с зарядовой связью	№ задач: 2,8,11,15,17
	8, 23	Способы модуляции, используемые в цифровой видеотехнике	№ задач: 12,14,16,18,20
	9, 24	Системы цветного телевидения с частотным уплотнением спектра	Цифровые системы вар. 9, аналоговые вар. 24 № задач: 22,24,26,28,30
	10, 25	Методы кодирования видеоинформации	Вар. 10 – MPEG-2, вар. 25 – помехозащитное кодир. № задач: 18,23,24,26,28
	11, 26	Стандарты цифрового телевизионного вещания	Вар. 11- системы аналогового ТВ, вар. 26 - системы цифрового ТВ № задач: 2,5,11,15,23
	12, 27	Формирование и системы воспроизведения изображений	Вар. 12 - КАМ-64, вар. 28 – OFDM № задач: 2,6,15,20,26
	13, 28	Принципы магнитной видеозаписи. Форматы видеозаписи.	№ задач: 4,13,17,22,27
	14, 29	Кодирование в стандарте Семейства MPEG	Вар. 14 – MPEG-2, вар. 29 - MPEG-4 № задач: 7,9,14,18, 25
	15, 30	Стандарты цифрового телевизионного вещания	Стандарты DVB-2T, DVB-S, DVB-H, DVB-C для обоих вариантов № задач: 5,19,23,24,29

 

 

Литература

Основная:

1. Мамчев Г. В. Основы радиосвязи и телевидения: учеб.пособие для вузов/ Г. В. Мамчев.- М.: Горячая линия - Телеком, 2007

2. Быков Р. Е. Основы телевидения и видеотехники: учеб.для вузов / Р. Е. Быков.- М.: Горячая линия - Телеком, 2006

3. Телевидение: учебник для вузов/В.Е.Джакония, А.А.Гоголь, Я.В.Друзин и др.; под ред. Джаконии В.Е. – 4-е изд., стереотип. - М.:Горячая линия-Телеком, 2007

Дополнительная:

1. Мамчев Г. В. Системы мобильного телевидения: монография / Г. В. Мамчев.- Новосибирск: Изд-во ГОУ ВПО "СибГУТИ", 2009

2. Гребенюк Е. И. Технические средства информатизации: учеб.для СПО / Е. И. Гребенюк, Н. А. Гребенюк.- 4-е изд., стереотип.- М.: Академия, 2008

3. Тюхтин М. Ф. Системы интернет-телевидения / М. Ф. Тюхтин .- М.: Горячая линия - Телеком, 2008

4. Карякин В. Л. Цифровое телевидение: учеб.для вузов / В. Л. Карякин.- М.: СОЛОН-Пресс, 2008

5. Василевский Ю. А. Техника аудио- и видеозаписи: толковый словарь / Ю. А. Василевский.- М.: Горячая линия - Телеком, 2006.