Осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке ?
Осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке ?
1.Кадровый СИ
2.Часть полного видеосигнала
3.Строчный СИ
4.Сигнал SDA шины I2C
Лучший ответ
Полный цветной видеосигнал одной строки.. (без двух первых и одной последней клетки!)
Остальные ответы
2.Часть полного видеосигнала
На часть полного видеосигнала похоже, если тебе от этого станет легче.
Давно занимался транскодированием. По моему СЕКАМ, 1 строка.
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Тема: Осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке ?
Осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке ?
Осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке ?
Миниатюры
- Поделиться
- Поделиться этим сообщением через
- Digg
- Del.icio.us
- Technorati
- Разместить в ВКонтакте
- Разместить в Facebook
- Разместить в MySpace
- Разместить в Twitter
- Разместить в ЖЖ
- Разместить в Google
- Разместить в Yahoo
- Разместить в Яндекс.Закладках
- Разместить в Ссылки@Mail.Ru
- Reddit!
08.08.2016, 14:06 #2
Живу здесь Регистрация 24.04.2007 Адрес Новороссийск Сообщений 13,101 Поблагодарили 4719 Поблагодарил 1715
Какой приз в вашей викторине?
- Поделиться
- Поделиться этим сообщением через
- Digg
- Del.icio.us
- Technorati
- Разместить в ВКонтакте
- Разместить в Facebook
- Разместить в MySpace
- Разместить в Twitter
- Разместить в ЖЖ
- Разместить в Google
- Разместить в Yahoo
- Разместить в Яндекс.Закладках
- Разместить в Ссылки@Mail.Ru
- Reddit!
R3DE Сказал спасибо.
Андрей
08.08.2016, 14:12 #3радиолюбител Регистрация 24.12.2012 Адрес Гурово Возраст 60 Сообщений 3,278 Поблагодарили 1186 Поблагодарил 1227
- Поделиться
- Поделиться этим сообщением через
- Digg
- Del.icio.us
- Technorati
- Разместить в ВКонтакте
- Разместить в Facebook
- Разместить в MySpace
- Разместить в Twitter
- Разместить в ЖЖ
- Разместить в Google
- Разместить в Yahoo
- Разместить в Яндекс.Закладках
- Разместить в Ссылки@Mail.Ru
- Reddit!
Алексей RU4A — ex: UA4ABS (since 1979), UB4ABP(restart 2013) EPC# 28418 https://www.qrz.com/db/RU4A
08.08.2016, 14:23 #4Заблокирован Регистрация 23.12.2006 Сообщений 3,390 Поблагодарили 505 Поблагодарил 378
Сообщение от R7CA 
Какой приз в вашей викторине?
Ни какого приза там нет, хочу скачать прошивку на видео регистратор, а там заставляют пройти тест. Если отвечу на все вопросы, то скачаю прошивку.
Вот тут и нужен правильный ответ.
———————————
Судя по осциллограмме, это строчный СИ импульс. Это я так считаю.- Поделиться
- Поделиться этим сообщением через
- Digg
- Del.icio.us
- Technorati
- Разместить в ВКонтакте
- Разместить в Facebook
- Разместить в MySpace
- Разместить в Twitter
- Разместить в ЖЖ
- Разместить в Google
- Разместить в Yahoo
- Разместить в Яндекс.Закладках
- Разместить в Ссылки@Mail.Ru
- Reddit!
Осциллограмма
При настройке электронного оборудования, мониторинге сигналов в промежуток времени на экране осциллографа отслеживается осциллограмма. Ремонт аудио,- и видеоаппаратуры становится намного легче, если процессы, происходящие в электрической цепи, можно не только измерить, но и увидеть.
Осциллограмма на дисплее прибора
Значение слова осциллограмма
В переводе с греческого языка осциллограмма – это качающееся изображение. Действительно, на экране осциллоскопа можно наблюдать колеблющуюся светящуюся линию. Этот движущийся график способен показать, как изменяется электрический сигнал с течением периода времени.
Определение угла сдвига фаз на осциллограмме
Чтобы измерить угол сдвига фаз на графиках двух сигналов, следует подавать на первый канал максимальное напряжение. Это улучшит синхронизацию картинки на экране. Величина сдвига измеряется не в секундах, а в градусах. Визуально можно проследить расположение двух графиков электрического сигнала относительно друг друга в конкретный период времени. Синусоидальная форма сигнала позволяет фиксировать сдвиг фаз. Для повышения точности результата можно растягивать изображение в длину или установить для сигналов разную амплитуду, чтобы отличать один от другого.
Применение осциллографа
Прибор используют для наблюдения на дисплее графика изменения параметров исследуемого сигнала или сигналов. Что измеряет осциллограф? С его помощью можно одновременно контролировать напряжение, силу тока, частоту и сдвиг фаз. Измерение сигналов, подаваемых на вход осциллоскопа, проводят как в стационарных, так и в полевых условиях.
Принцип функционирования
Общий принцип работы прибора прост. Он регистрирует любое изменение напряжения испытуемого сигнала и выводит его на дисплей. Со времён самописца, придуманного Андре Блондалем, где индуктивная катушка управляла колебаниями маятника, идея претерпела изменения. После изобретения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) прибор стал полноценным измерителем. Органы управления находятся на передней панели.
Поданный на вход сигнал может иметь разную амплитуду. Расположенный на передней панели регулятор «В/дел», позволяет растягивать или уменьшать получаемую картинку по оси Y. Ручка «длительность» изменяет скорость движения луча по дисплею. Это частота развёртки.
К сведению. Луч постоянно перемещается слева на право, вертикальное отклонение ему задаёт импульс, приходящий на вход. В результате на дисплее получается синусоида или иные колебания.
С помощью частоты развёртки добиваются остановки картинки. Когда она близка или совпадает с частотой сигнала, то картинка замирает и становится статичной. Вот главный принцип работы прибора.
Классификация
Так как осциллоскоп работает с входящими сигналами, то по виду обработки импульсов приборы делятся на:
В аналоговых аппаратах применяются ЭЛТ с электростатическим смещением.
Внешний вид аналогового осциллографа
Цифровые аппараты оснащены жк-дисплеем. Они имеют память, позволяющую рассматривать уже зафиксированные сигналы, делать их скриншоты. ЖК-цветной монитор способствует улучшению восприятия картинки.
Следующее деление можно провести по числу лучей:
- однолучевые;
- двухлучевые;
- многолучевые.
Важно! N-лучевой прибор показывает сразу n-графиков на дисплее. У него n-входов. Но количество входов (каналов) не всегда равно количеству лучей. Так, двухканальный измеритель может отображать два сигнала одним лучом, но не одновременно.
Цифровой прибор с осциллограммой на жк дисплее
Цифровые осциллографы можно разделить на модели:
- стробоскопические;
- запоминающие;
- люминофорные;
- виртуальные.
Стробоскопические осциллографы сжимают спектр исследуемого сигнала путём моментального стробирования в определённой точке. С каждым новым появлением сигнала точка смещается по кривой, пока не простробируется сигнал. На дисплей выдаётся преобразованная кривая, повторяющая форму основного сигнала, но состоящая из мгновенных значений.
В запоминающих моделях цифровой формат информации позволяет сохранять результаты измерений в памяти или выводить на печать. У большинства моделей в наличии накопитель, где можно хранить картинки в виде файлов.
Технология «цифрового люминофора» даёт возможность имитировать изменение интенсивности картинки, присущее аналоговым моделям, но уже в цифровом формате. Люминофорные осциллографы выдают на дисплей модулированные сигналы в мельчайших подробностях, как и аналоговые устройства. При этом они обеспечивают измерение, сравнение и хранение, как цифровые запоминающие модели.
Отдельный класс виртуальных осциллографов может быть внешним или внутренним дополнительным гаджетом на базе ISA или PCI карт. ПО любого виртуального осциллоскопа разрешает полностью управлять прибором и предоставляет линейку сервисных опций: цифровая фильтрация, экспорт и импорт данных и иные возможности.
Двухканальный прибор
Модели типа «два канала – один луч» имеют два канала вертикальной развёртки и однолучевую ЭЛТ. Конструктивно это переключаемые электронным переключателем входы Y1 и Y2. Переключатель поочерёдно соединяет выходные сигналы каналов с пластинами вертикального отклонения.
Устройство
Упрощённая блок-схема осциллографа отображает структурное строение аналогового прибора. Это входной делитель, усилитель горизонтальной развёртки и схема синхронизации, усилитель вертикального отклонения, блок питания и электронно-лучевая трубка.
Блок-схема аналогового осциллографа
Цифровые измерители осциллограмм имеют в своём составе:
- входной делитель;
- нормализующий усилитель;
- аналого-цифровой преобразователь;
- блок памяти;
- устройство управления;
- устройства отображения.
Устройство отображения представляет собой жидкокристаллическую панель чёрно-белого или цветного отображения картинки.
Экран
Способность изображать изменения исследуемых гармонических колебаний – есть основная задача этого прибора. До появления жк-дисплеев эту роль выполняла ЭЛТ. Это стеклянный конусообразный баллон, дно которого покрыто люминофором. Он издаёт видимое свечение при попадании на него электронного луча. На экран нанесена калибровочная сетка с делениями.
Устройство электронно-лучевой трубки
Сигнальные входы
Количество входов прибора обозначает число его каналов. Наличие 2 и более каналов обозначает многоканальный осциллограф. Входные импульсы от каждого канала подаются на Y-вход и усиливаются собственным усилителем вертикальной развёртки.
Важно! Такой усилитель всегда выполнен по схеме усиления постоянного тока. Значит, нижняя граница частоты – 0 Гц. Это даёт возможность измерить постоянное напряжение, отображать несимметричные сигналы и контролировать постоянную составляющую сигнала.
Управление развёрткой
График, который получится в результате подачи напряжения на вертикально расположенные пластины, напоминает зубья пилы. Разность потенциалов нарастает, потом резко падает. При наблюдении за движением луча видно, что он бегает слева направо. Такие пилообразные движения называются вертикальной и горизонтальной развёрткой. Горизонтальную развёртку ещё зовут строчной. Периодичность повторения пилообразных импульсов определяет частоту развёртки.
Синхронизация развёртки с исследуемым сигналом
Эта функция необходима для того, чтобы картинка луча в циклах развёртки была неподвижной. Значит, что при повторении каждого следующего движения по экрану луч должен проходить свой путь по одной и той же траектории. Этим занимается синхронизация развёртки. Она запускает развёртку с заданной точки. При частоте повторения больше 20 Гц, в результате инерционности человеческого зрения, наблюдается неподвижное изображение.
Информация. Схема синхронизации задерживает запуск развёртки до какого-либо заданного события. Это событие задаёт оператор. Этот импульс может задаваться в режимах внутренней и внешней синхронизации.
Оперируют всегда с двумя настройками:
- уровень запуска – по напряжению;
- тип запуска – по фронту или спаду импульса.
Применительно к работе с цифровыми устройствами запуск развёртки происходит при совпадении заданного двоичного кода с кодом на шине микропроцессора.
Применение
Работа с осциллографом позволяет выполнять ряд действий, не связанных с визуализацией:
- измерение амплитуды сигнала;
- контроль временных интервалов;
- настройку каналов звука в радиоаппаратуре;
- наблюдение фигур Лиссажу;
- курсорные измерения в современных моделях;
- математические операции-функции;
- захват строки телевизионного сигнала.
Это только некоторая часть опций, которые можно выполнить при помощи этого прибора.
Наблюдение фигур Лиссажу
При необходимости подстроить частоту сигнала одного источника под частоту другого применяют этот приём. Для работы используют два генератора частоты и осциллограф с опцией XY-режима. Фигуры Лиссажу – это рисунки, созданные точкой, колеблющейся в одной плоскости, но в двух взаимно-перпендикулярных направлениях.
Интересно. Если подать на каждый канал двухканального прибора сигналы от двух разных генераторов и включить на устройстве режим XY, то на экране получится фигура. Фигуры будут менять свои очертания в зависимости от кратности частот генераторов.
На практике метод используется для определения неизвестной частоты, при сравнении её с известной частотой. Зная, осциллограмма какого сигнала изображена на рисунке, по фигуре, которая получилась, можно определить искомый параметр.
Таблица с фигурами Лиссажу
Курсорные измерения
В аппаратах современного поколения имеется вспомогательный интерфейс в виде курсоров. Это прямые линии, выводимые на экран. Они могут быть расположены и перпендикулярно друг к другу. Курсор можно наводить на любую точку графика сигнала и видеть её координаты. Это уровень напряжения и момент времени по осям X и Y.
Курсорные измерения упрощают считывание характеристик исследуемых сигналов. Отпадает зависимость от подсчёта количества клеток по шкале и умножения на цену деления по обеим осям.
Математические функции
К математическим операциям с функциями, определяемым с помощью осциллографа, относятся:
- сложение и вычитание;
- абсолютное значение;
- преобразования Фурье;
- интегрирование.
Если остановиться на этих опциях, то сложение и вычитание мгновенных значений исследуемых осциллограмм выполняется быстро, результат выводится на экран в виде сигнала.
Следующая функция определяет абсолютное значение сигнала и отображает его в вольтах.
Определить гармонические частоты (компоненты сигнала) поможет математическая функция преобразование Фурье.
Интеграл исследуемого сигнала можно вычислить с помощью математической функции интегрирования.
Захват строки телевизионного сигнала
В осциллоскопах с ЭЛТ, а также в современных специальных моделях встречается особый режим – телевизионная синхронизация. Одну или несколько телевизионных строк можно отобразить на экране, выбрав их из видеопакета. При помощи таких осциллографов в телестудиях контролируют технические характеристики записывающей и передающей аппаратуры.
Настройка
Перед работой с прибором производят калибровку его входов при помощи встроенного калибратора. Осуществляя калибровку высокочастотных моделей, используют кабель с двумя разъёмами. Разъёмы подключаются к выходу калибратора и входу прибора. Калибруя низкочастотные устройства, нужно кратковременно приставить щуп к выходу калибратора. Далее выполняются следующие шаги:
- регулятором «вольт/дел» устанавливается сигнал калибратора на 3-4 деления сетки дисплея;
- канал включается на переменное напряжение, и контролируется появление сигнала;
- регулятор развёртки выставляется так, чтобы наблюдать 6-7 периодов импульсов;
- отмечается точное совпадение сигнала по делениям на промежутке полученных периодов (±4 деления от центра);
- при несовпадении ручкой плавной регулировки развёртки добиваются нужного положения периодов, следя за соответствием амплитуды сигнала значениям, указанным на калибраторе;
- в случае несоответствия значений амплитуды их приводят к норме регулятором «вольт/дел».
При чувствительности канала в 250 мВ сигнал амплитудой 1В занимает 4 деления шкалы. Если это так, то калибровка устройства произведена.
История
Трудность создания осциллографа заключалась в том, что регистрирующие части первых приборов имели большую инерцию. Смог с этим справиться Ульям Дадделл. В 1897 году он использовал зеркальный измерительный элемент. Так был создан светолучевой прибор. В качестве приёмника использовалась светочувствительная пластина. На неё записывался поданный сигнал. Только изобретение Карлом Брауном кинескопа позволило Йонатану Зеннеку выполнить в нём горизонтальную развертку. Так, в 1899 году появилось устройство, похожее на современные осциллографы. Уже в 30-е годы следующего столетия Владимир Зворыкин совершил прорыв в этой области, создав свой кинескоп, который был надёжнее.
Интересные факты
Катодные лучи, открытые Юлиусом Плюккером в 1859 году, хоть и распространяются линейно, но подвержены действию электромагнитных полей. Это установил Уильям Крукс. Он выявил, что катодные лучи, попадая на некоторые вещества, заставляют их светиться.
Разрешающая способность на пути от аналога к цифре
Разрешающая способность оборудования CCTV, все в большей степени начинает волновать пользователей. В журналах, на интернет-форумах можно найти множество материала посвященного именно разрешающей способности, способам измерения и контроля этого параметра. Однако все разговоры о разрешающей способности в той или иной степени замыкаются на испытательных таблицах и прочих тест-мирах, которые вроде бы позволяют ответить на поставленный вопрос. Но сегодня, в связи с широкомасштабным использованием разнообразных способов искусственного увеличения резкости (разрешающей способности), испытания оборудования по тест-таблицам не только не помогают ответить на поставленный вопрос, а просто вводят пользователей в заблуждение. Усугубляет этот процесс и многолетнее освещение понятия «разрешающая способность» однобоко, в отрыве от других неразрывно связанных с ней характеристик.Поэтому разговор о разрешающей способности начнем с рассмотрения стандартной телевизионной строки видеосигнала, которую каждый из нас может увидеть на осциллографе.
Рис. 1 Телевизионная строка передает информацию об освещенности объекта за счет изменяющейся амплитуды видеосигнала рис. 1 (синяя линия это видеосигнал). Чем меньше амплитуда сигнала, тем темнее деталь объекта, которую строка выводит на монитор. Минимальный уровень сигнала называется «уровнем черного», но обычно на этом уровне присутствуют собственные шумы камеры и видеосигнал на экране монитора не виден. Максимальный уровень сигнала (0,7 вольт) передает на монитор белый цвет, присутствующий на объекте и называется «уровнем белого». Все промежуточные амплитуды сигнала передают соответственно и промежуточные полутона между черным и белым цветом объекта. Справа на рис. 1 изображена серая шкала, которая ориентировочно показывает, какой цвет соответствует какой амплитуде сигнала. Максимально возможный размах видеосигнала, который мы отчетливо видим на мониторе (не уровень, а именно размах) определяется уровнем собственных шумов видеокамеры или видеотракта, а как характеристика видеокамеры присутствует в виде отношения сигнал/шум. Чем меньше уровень шумов, тем более темные полутона объекта видеокамера способна вывести на монитор и тем больше максимальный размах видимого видеосигнала. В идеале при отсутствии шумов размах видеосигнала простирался от уровня черного до уровня белого. Но это только в идеале. В реальной действительности такого не бывает. Собственные шумы видеокамеры или видеотракта всегда «маскируют» видеосигнал, передающий темные элементы объекта. С увеличением уровня собственных шумов снижается максимальный размах видеосигнала, что приводит к уменьшению количества градаций яркости, которыми прорисовывается объект. Другими словами качество картинки на мониторе, при уменьшении максимального размаха видеосигнала (отношения с/ш) ухудшается. Количество градаций яркости в видеосигнале можно интерпретировать с количеством красок (цветов) которые художник может использовать, рисуя картину при условии, что смешивать краски, он не может. Поэтому чем больше у художника выбор цветовой палитры (градации яркости), тем более выразительней и точнее он может перенести увиденное на холст.
Рис. 2 А где же на осциллограмме мы можем увидеть «разрешающую способность» видеокамеры или видеотракта? Или где на осциллограмме элементы изображения, которые передают минимальный размер объекта, соответствующий максимальной разрешающей способности видеокамеры? Поскольку строка видеосигнала на рис.1 это временная развертка, то горизонтальная ось на рисунке это ось времени. Поэтому разрешающая способность оборудования будет заключаться в минимальной на временной оси длительности импульса сигнала. На рис.1 длительность импульса «с» значительно меньше импульса с длительностью «а», значит и элемент изображения, передаваемый импульсом «с» значительно меньше т.е. разрешение, необходимое для его воспроизведения должно быть больше. Но разрешающую способность оборудования, ни кто не определяет по длительности импульса, а используют другой способ, основанный на снижении модуляции (до выбранного критерия, обычно 0,1) при уменьшении ширины штрихов испытательной таблицы. Обратимся к рис.2 на котором изображена тест-таблица с уменьшающейся шириной штрихов. Для наглядности дальнейшего пояснения происходящих процессов она разбита на четыре части – I, II, III и IV. Ниже тест-таблицы изображена осциллограмма одной строки видеосигнала, по которой мы постараемся разобраться, что же происходит с сигналом при уменьшении пространственных размеров объекта (полосы на тест-таблице) перед видеокамерой. Пусть элемент изображения тест таблицы рис. 2 (широкая белая полоса – I) в данный момент времени должен быть выведен на экран монитора. Чтобы видеооборудование начало отображать его на мониторе ему нужно затратить некоторое время (длительность фронта) для перехода из уровня черного к уровню белого. Аналогично, когда на тест таблице заканчивается белая полоса оборудованию нужно некоторое время (длительность спада) чтобы из уровня белого перейти к уровню черного. На переходных областях фронта и спада, т.е. когда сигнал находится в процессе перехода между белым и черным цветом на экране монитора присутствуют несуществующие на тест таблице цвета. Причем чем продолжительней переходной процесс, тем сильнее заметны искажения на границах смены цвета, выводимые на экран монитора — I (рис. 3). Теперь допустим, что ширина черной и белой полосы на тест таблице, при их пересчете относительно длительности строки видеосигнала (в наносекундах) равны длительности фронта (спада) оборудования – II (рис. 2). В этом случаи сигнал достигает уровня черного (белого) в том момент, когда цвет тест таблицы изменяется на белый (черный). В результате изображение на экране монитора (рис. 3) претерпело некоторые изменения относительно оригинала (тест-таблицы). Обратите внимание, что максимально черный (белый) цвет изображения занял место не точно под черной (белой) полосой тест таблицы, а сместился к границе смены цвета. Это пространственное смещение изображения относительно оригинала для CCTV уже является искажением и очень серьезным. Но при всем этом размах видеосигнала максимальный, а модуляция изображения равна М1=(Umax1 – Umin1)/(Umax1 + Umin1).
Рис. 3 Уменьшим ширину штрихов на тест-таблице — III (рис. 2). В этом случае оборудование не успевает за длительность белой (черной) полосы на тест таблице из черного цвета перейти в белый (черный). А в момент смены цвета на тест-таблице успевает «дойти» до светло серого цвета, создавая модуляцию изображения М2=(Umax2 – Umin2)/(Umax2 + Umin2). Уменьшение модуляции изображения хорошо видно на III (рис. 3), как отсутствие совершенно черных и белых тонов. Еще уменьшим ширину штрихов на тест-таблице – IV (рис. 2). В результате размах сигнала уменьшился еще больше, а модуляция стала равна М3 =(Umax3 – Umin3)/(Umax3 + Umin3). Если полученная модуляция равна 0,1, то мы с Вами определили предельную разрешающую способность оборудования, которая будет выражаться в количестве линий (белых и черных), укладывающихся на всю ширину строки. Для получения размерности предельного разрешения в телевизионных линиях (твл) это количество линий нужно умножить на 0,75, если отношении сторон кадра равно 3/4. Но обратите внимание на вид тест-таблицы — IV и на ее изображение на мониторе (рис. 3). Разве можно считать изображением, то, что мы получили при модуляции М3=0,1? На мой взгляд, это уже не изображение тест-таблицы. Скорее всего, это искаженный до предела, как в тоновом, так и в пространственном отношении сигнал.
Рис. 4 Что бы ни у кого не возникали сомнения в том, что приведенные выше рисунки это просто иллюстрации и не имеют ни какого отношения к реальной действительности приведу фрагмент тест-таблицы рис.4. Сравнивая увеличенный фрагмент тест-таблицы (рис. 4) и рассматриваемый нами рис. 3 даже не будучи специалистом можно найти большое сходство. Приведу формулировку разрешающей способности из [2]: «1.1.18 Разрешающая способность (разрешение) СОТ — максимальная степень индивидуализации или детализации объекта контроля, которую может обеспечить система». Как мне кажется, эта формулировка не подходит для нашего случая. Да и выражения «индивидуализация» и «детализация» создают впечатление, что на экране монитора мы действительно увидим мельчайшие детали объекта. Для нашего случая гораздо правильнее было бы сказать так: «Предельная разрешающая способность СОТ это количество линий минимальных размеров, изображения которых, относительно оригинала искажено в цветопередаче на 90%.». Эта формулировка не вводит читателя в заблуждение, будто он увидит мельчайшие детали объекта, она акцентирует внимание именно на том, какие детали увидит наблюдатель и, какую информацию они могут донести до наблюдателя. Выше приведенные рассуждения заставляют задуматься, а разрешающую способность чего мы измеряем? Ведь изображения уже нет. Или оно искажено настолько сильно, что даже если мы его и увидим на мониторе, то оно скорее введет нас в заблуждение, чем даст правильную информацию о деталях объекта. И это только одна сторона медали. Стоит задуматься еще и о том, что тест таблица имеет максимальную модуляцию, т.е. представляет собой абсолютно черные и белые полосы. И измеренная нами предельная разрешающая способность оборудования справедлива для объектов идеально белых и черных т.е. с модуляцией равно 1. А много ли в реальных сюжетах, которые камеры выводят на монитор таких элементов? В вечернее время кроме фонарей белого цвета на изображении нет вообще. Тогда что нам дает параметр предельная разрешающая способность? Кроме путаницы, ни какой конструктивной информации, которую можно было бы использовать при проектировании, этот параметр не дает. Что бы как то исправить такое положение можно пойти путем изменения критерия по модуляции с 0,1 на любое другое значение. Но в результате мы получим характеристику разрешающей способности только для выбранного значения модуляции. Поскольку эта проблема присуща не только CCTV, а любым системам, работающим с изображением, то целесообразно посмотреть, как ее решают в смежных с CCTV областях, а именно в цифровой фотографии. Прежде всего, в фотографии не используют параметр «разрешающая способность», выраженный в телевизионных линиях. Для широкого круга пользователей цифровыми фотоаппаратами применяют более простую характеристику показывающую общее количество пикселов в ПЗС матрице (например — 5 мегапикселов). Эта характеристика дает возможность обывателю легко сравнивать различные модели фотоаппаратов. Ведь количество пикселов в ПЗС матрице однозначно характеризует ее разрешающую способность, как степень дискретизации физической структуры. Для специалистов в фотографии существует более сложная зависимость, характеризующая разрешающую способность изображения, создаваемую оборудованием во всем возможном диапазоне модуляций. По этой характеристике опытный пользователь получает полный объем информации о фотоаппарате или объективе. Эта зависимость называется — функция передачи модуляции (ФПМ) [3]. Причем ФПМ в фотографии основной своей целью ставить показать, как оборудование ухудшает контраст исходного изображения, т.е. какие искажения в цветопередаче нужно ожидать на изображении. Разрешающая способность в фотографии обычно задается тремя значениями, для которых и строят графики ФПМ. В CCTV все наоборот. Всех интересуют предельные разрешения, а качество изображения уходит на второй, а то и третий план.
Рис. 5 Но какая бы не была совершенная зависимость все равно гораздо удобнее, если характеристика оборудования приводится в виде одного числа. Очень удобно приводить разрешающую способность изображения при модуляции 0,5. Почему именно 0,5? Да потому, что этот уровень модуляции позволяет легко определить поведение ФПМ на всем протяжении пространственных частот тест-таблицы. Обратимся к рис. 5 на котором приведены ФПМ двух устройств. Их предельная разрешающая способность при глубине модуляции 0,1 одинакова и равна 520-530 твл. И любой из нас имея в распоряжении только информацию о предельной разрешающей способности не отдал бы ни одному из этих устройств предпочтения. Но разве можно считать, что качество формируемого изображения у этих устройств будут одинаковые. Конечно же, нет. Устройство, график, которого изображен, синей линией буквально с 50 твл (крупный объект на экране монитора) начинает искажать исходный контраст объекта, в то же время, устройство, график которого изображен красным цветом вплоть до предельных значений разрешающей способности лишь незначительно снижает модуляцию до уровня 0,7.
Рис. 6 Но если бы мы имели в распоряжении информацию о разрешающей способности на уровне модуляции 0,5 (реальная разрешающая способность) любой бы из нас отдал предпочтение устройству, график ФПМ которого изображен красным цветом. Потому что в характеристиках на эти устройства был бы записан параметр реальной разрешающей способности в виде ФПМ(0,5)=220твл и ФПМ(0,5)=490 твл.. Теперь давайте подойдем к разрешающей способности оборудования, которое использует различные способы искусственного увеличения резкости (разрешающей способности). Явными представителями, широко использующими этот способ, являются мегапиксельные и IP-камеры. С появление IP камер вопрос об их разрешающей способности еще больше взволновал пользователей CCTV сообщества. И действительно на экране монитора картинка тест-таблицы от IP камер выглядят значительно лучше, чем у аналоговых камер. На рис.6 приведен такой же пример, как и на рис.4, но для IP камеры. Вертикальные черно-белые полосы великолепно различимы и мы не наблюдаем никаких искажений в цветах, тем более пространственного их смещения. Но так ли это на самом деле? Если видеокамера в IP исполнении такая высококачественная, то почему же не выпускают эти «качественные» камеры в обычном, аналоговом варианте? А не выпускают потому, что сами камеры ни чем не отличаются друг от друга. В IP камерах используются стандартные камеры, которыми мы в своей повседневной деятельности зачастую недовольны. А вот кажущееся «высококачественные» картинки IP камер это не продукт, созданный видеокамерой, а результат специальной обработки, которая происходит в видеокамере. Такая обработка видеосигнала получила название шарпинг.
Рис. 7 Попробуем разобраться в этом с помощью тест-таблицы и изображений, которые пользователь видит на экране монитора. Фрагмент оригинала испытательной таблицы приведен на рис. 7. Что мы видим на этом фрагменте? Во-первых, абсолютно белый фон, на котором в вертикальном и горизонтальном направлениях расположены самые темные элементы серой шкалы (8, 9, 10). Во-вторых, окружность с расходящимися от центра черно-белыми клиньями. Основная задача видеокамеры и всего видеотракта донести до нас, в виде изображения на мониторе, весь яркостной диапазон, присутствующий на тест-таблице. Это значит, что на мониторе мы должны увидеть такой же диапазон цветов от чисто белого до насыщенного черного. Для анализа изображения будем использовать такой же фрагмент тест-таблицы, но полученный с IP камеры (рис. 8). Что бросается в глаза? Во-первых, белый фон, на котором изображены элементы серой шкалы, превратился в серый. Белого цвета на тест-таблице не стало.
Рис. 8 Во-вторых, черный цвет на серой шкале (10) превратился в темно серый цвет. В-третьих, окружность с расходящимися от центра черно-белыми клиньями сохранила белый и черный цвета на клиньях. Причем белые и черные клинья, прорисованы четко и соответствуют высокому значению разрешающей способности. Каким образом могло произойти такое. Ведь белого и черного цвета нет даже на крупных элементах изображения тест-таблицы, которую вывела на монитор IP камера.
Рис. 9 Но, тем не менее, высокая различимость мелких элементов клина это факт и они, достаточно черные и белые. Следовательно, увеличение разрешающей способности должно быть получено за счет снижения, какого, то другого параметра, связанного с разрешением. Что бы разобраться с этим, давайте проанализируем, каким образом такое могло произойти.
Рис. 10 «Возьмем» аналоговую видеокамеру и направим ее на тест таблицу, состоящую из двух цветов – белый и черный. В результате на мониторе получим изображение, как показано на рис. 9. Процесс смены цвета с черного на белый изобразим на одной телевизионной строке как видеосигнал изменяющий свое значение от уровня черного до уровня белого (красная линия). Собственными шумами будем пренебрегать. Весь диапазон градаций яркости от уровня белого до уровня черного разобьем на 10 полутонов, по аналогии с тест таблицей рис. 7, и приведем их в правой части рис. 9. Теперь мы видим, что видеосигнал от камеры имеет динамику по градациям яркости от насыщенного черного (10) до совершенно белого (1), а переход от одного цвета в другой занимает время t1. За этот промежуток времени (t1) на экране монитора создается переходная область между белым и черным цветом. Чем больше время t1 тем толще переходная область на экране монитора и тем сильнее ощущение размытости контуров изображения или недостаточной разрешающей способности. Теперь возьмем IP камеру и направим ее на ту же тест таблицу, состоящую из черной и белой полосы. В результате на мониторе (рис. 10) насыщенный черный цвет пропал, а вместо него мы видим темно серый цвет. Аналогично и с белым цветом, которого то же нет на мониторе, а присутствует светло серый. В результате нашего эксперимента мы повторили ситуацию, которую рассматривали с тест-таблицей рис. 8. Теперь нам осталось разобраться, почему же такое происходит. Нам хорошо известно, что для искусственного увеличения резкости в настоящее время широко используется технология шарпинга [1]. В его основе положен способ, основанный на подчеркивании яркостных переходов со стороны светлых тонов в еще более светлые, а со стороны темных тонов в еще более темные. Другими словами шарпинг в видеосигнале создает предискажения в виде выбросов, как в сторону белого, так и в сторону черного (рис. 10). Но каким образом технология шарпинга может создать предискажения в видеосигнале исходный размах, которого и так простирается от уровня черного до уровня белого (рис. 9)? Ответ на это вопрос достаточно тривиален. Технология шарпинга должна сузить динамический диапазон видеосигнала по градациям яркости. Это можно увидеть на рис. 10. Если аналоговая видеокамера работала в диапазоне градаций яркости от 1 до 10 (по серой шкале с право на рисунке), то IP камера, использующая шарпинг, может воспроизводить видеосигнал всего лишь в диапазоне градаций яркости от 3 до 8. Градации яркости от 1 до 2 и от 9 до 10 заняты предискажениями технологии шарпинга. В результате мы получили сужение динамического диапазона по градациям яркости. Для нашего случая это приводит к тому, что яркие и темные элементы в видеосигнале будут отображаться на мониторе с искажением цветопередачи.
Рис. 11