ПОВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра ТВ и РВ
Одобрено методическим советом ПГАТИ
“ ”____________2006 г.
Методические указания к лабораторной работе №1
“Исследование принципов развертки изображений”
Для специальностей 200700,
201000, 201100, 201400, 55040
Автор: к.т.н., доцент Балобанов В.Г.
Рецензент: к.т.н., доцент Шаталов В. Г.
Самара – 2006 г.
Введение.
Лабораторная работа №1 открывает цикл лабораторных работ по телевидению, выполняемых на персональном компьютере. Исследование сложных радиотехнических систем (РТС), их отдельных узлов и блоков очень удобно проводить на электронных моделях. Компьютерное моделирование работы РТС широко используется в исследованиях при разработке новой аппаратуры. При этом экономится время, сокращаются расходы на проектирование дорогостоящего оборудования.
В учебном процессе компьютеризация особенно желательно при проведении лабораторных работ, так как она позволяет решать задачи первостепенной важности:
- правильные навыки работы на ЭВМ;
- частично решает проблемы модернизации и обновления оборудования учебных лабораторий;
- вносит элементы дистанционного оборудования в учебный процесс;
- дает возможность студентам выполнять лабораторные работы на компьютере в домашних условиях, полученные результаты рассчитать и представить преподавателю.
Персональный компьютер позволяет модулировать работу принципиальных схем с использованием программы ELECTRONICS WORKBENCH 5.12 и моделировать сложные РТС на уровне структурных схем с применением программного обеспечения Microsoft Visual Basic 6.0.
Лабораторная работа №1
“Исследование принципов развертки изображений”
1.Цель работы: Исследование основных законов развертки изображений и изучение принципов построения схем формирования сигналов для моделирования заданных растров, их применение в вещательном и кабельном ТВ. Визуальное наблюдение построения растров.
2. Литература:
2.1Телевидение / Под ред. проф. Джаконии В. Е. – М.: Радио и связь, 2000, с.41-56.
2.2 Самойлов В. Ф., Хромой Б. М. Телевидение. – М.: Связь, 1975, с. 33-39, 135-137.
2.3Зубарев Ю. Б., Глориозов Г. Л. Передача изображений. – М.: Радио и связь, 1982, с. 38-50.
2.4ГОСТ 7855-92. Система вещательного ТВ. Основные понятия и методы измерений.
2.5Конспект лекций.
Подготовка к работе (необходимые материалы к допуску)
3.1Проработать материал по рекомендованной литературе.
3.2Подготовить таблицу 1.
3.3Рассчитать частоты задающего генератора , строчной развертки и коэффициенты деления делителей для получения построчного растра с параметрами Z=25 строк и = 25Гц и чересстрочного растра с Z=25и = 25Гц.
3.4Рассчитать граничные частоты спектра видеосигнала для п. 3.3 при форматах кадра k=1 и 4/3.
3.5Построить точные временные диаграммы пилообразных напряжений строчной и кадровой разверток по п. 3.3.
3.6Построить построчный и чересстрочный растры с числом строк Z=17 и числом полей в кадре
4. Структурная схема макета.
4.1 Основным принципом передачи современного телевидения является принцип последовательной передачи изображений – элемент за элементом, т.е. принцип развертки изображений. Порядок передачи отдельных элементов изображения называется способом развертки. В телевидении различают следующие способы разверток: построчная, чересстрочная, спиральная, синусоидальная, треугольная (без обратных ходов) и другие. В телевидении наиболее широкое применение нашли построчная и чересстрочная развертки. В вещании, при передачи ТВ сигналов по каналам связи, используется чересстрочная развертка, позволяющая в 2 раза сократить полосу частот ТВ канала связи. В современных телевизорах благодаря использованию БИС памяти на 1-2 кадра принятый видеосигнал записывается в память, а считывается из памяти методом построчной развертки со скоростью более 50 кадров в секунду без заметных визуальных мельканий и мерцаний строк.
В компьютерной техники используется только построчная развертка со скоростью развертки изображения 60-100Гц.
В прикладном телевидении при решении специальных задач применяется спиральная развертка, которая позволяет наблюдать вращающиеся объекты на экране монитора неподвижными.
При построчной развертке частота кадров , число строк Zв кадре (растре) и частота строк связаны простым соотношением:
, (1)
это и определяет частоту задающего генератора .
С помощью ряда делителей частота делится на Z, в результате чего на выходе схемы получается частота кадровой развертки (рис. 1а.).
Рис. 1а. Структурная схема задающей части синхрогенератора (СГ) при построчной развертке
При чересстрочной развертке каждый кадр состоит из 2-х полей. Число строк в кадре должно быть нечетным, то есть
, (2)
где m – целое число.
Число строк в поле, равное Z / 2,получается дробным:
,(3)
где - период следования полей (полукадров) или период кадровой развертки;
- период строчной развертки;
n- частота полей (кадровой развертки).
Если каждый кадр состоит из 4-х полей, то число строк в кадре должно быть также нечетным
, (4)
где m – целое число, а цифра 4 означает число полей в кадре.
Число строк в поле будет равно:
, (5)
Из формулы (3) частота задающего генератора при чересстрочной развертке будет равна:
. (6)
Построение делителей с дробным коэффициентом деления весьма затруднительно. Поэтому поступают следующим образом. Задающий генератор работает на удвоенной частоте строк
. (7)
Эта частота ( ) делится на целое число Z и на выходе делителя получаем частоту полей n. Для получения числа строк частоту делят на 2 (рис. 1б.).
Рис. 1б. Структурная схема задающей части СГ при чересстрочной развертке.
Для многостандартной ТВ системы и системы ЦТ частота задающего генератора (ЗГ) выбирается из условия .
Обычно: , (8)
где k - любое целое число.
Параметры развертки однозначно определяют нижнюю и верхнюю частоты видеосигнала:
, , (9)
где n – частота полей,
– частота кадров.
k – формат кадра.
Обобщенная структурная схема, учитывая вышеизложенное, может быть представлена в следующем виде (рис. 2).
Рис. 2. Обобщенная структурная схема СГ для многостандартной ТВ системы и системы ЦТ
В соответствии с вышеизложенным структурная схема исследуемого макета представлена на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема макета
Макет позволяет получить на экране монитора ПК построчный и чересстрочный растры с различными параметрами разверток. С этой целью частота задающего генератора для всех стандартов разверток выбрана равной наименьшему общему кратному частот , , n. Путем последующего деления частоты получается любая из требуемых частот строчной и кадровой разверток.
Схема макета позволяет получить растры с заданным числом строк при построчной и чересстрочной развертках, наблюдать на экране осциллографа монитора ПК в программе EWB-5.12 осциллограммы сигналов в контрольных гнездах Гн 1-10. Имеется возможность изменить частоту задающего генератора и коэффициенты деления в каналах строчной и кадровой частот. Выбранная схема макета СГ позволяет визуально наблюдать в отдельности каждый из сигналов строчной и кадровой частот, визуально сравнивать эти сигналы на 2-х лучевом осциллографе и получать растры с любым числом строк, как для построчной, так и для чересстрочной разверток. В целях наглядности число строк в растре берется в пределах 25-50 строк. Это облегчает визуальное наблюдение формирования растра.