Формиране и колориметрично кодиране на цветови сигнали на изображение



Дата17.08.2018
Размер228.8 Kb.








КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ

1700 София, ул. “ Акад. Стефан Младенов “ 1

Централа: +(359 2) 623 021 Факс: +(359 2) 623 025


К У Р С О В А Р А Б О Т А


по дисциплина: ВИДЕОТЕХНИКА
Тема: Формиране и колориметрично кодиране на цветови сигнали на изображение

Изготвил: Стоимен Иванов Якимов Ръководител: ................

Фак. № 120236, група 5, специалност – РКИС (гл.ас.инж.А.Филипов)




София 2011


СЪДЪРЖАНИЕ

1. ПОНЯТИЕ ЗА ЦВЯТ………………………………………………………3

2. ЦВЕТОВИ ТРИЪГЪЛНИК………………………………………………..6

3. ЦВЕТОВА ДИАГРАМА…………………………………………………..8

4.СТАНДАРТНИ ИЗТОЧНИЦИ НА БЕЛИЯ ЦВЯТ………………………11

5. ЕДНОВРЕМЕННО И ПОСЛЕДОВАТЕЛНО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ…………………………………………………………………13

6. СИСТЕМА ЗА ЦВЕТНА ТЕЛЕВИЗИЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛНО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ……………………………………………..14

7. СИСТЕМА С ЕДНОВРЕМЕННО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ……15

8. ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА…………………………………………..18

ОСНОВНИ СВЕДЕНИЯ В КОЛОРИМЕТРИЯТА


1. ПОНЯТИЕ ЗА ЦВЯТ

Цветът е усещане, предизвикано в нашите зрителни органи от ви­димите светлинни лъчи. В кол ори метри ята (науката за цветовете) цве­тът се определя с три величини: яркост, цветови тон и наситеност.



Яркостта на светещия източник зависи от големината на лъчис­тия поток, попадащ от този източник в нашите очи. Очевидно колкото е по-голяма яркостта, толкова по-силно светлинно дразнене се полу­чава в очите.

Цветовият тон на наблюдавания обект е свързан със спектралния състав на излъчването. По цветовия тон на обекта можем да съдим за оцветяването му — син, зелен, червен и т. н. Отделните участъци на видимия светлинен спектър се различават по оцветяването, т. е. предизвикват усещане за различен цвят. Затова е удобно цветовият тон да се характеризира с цифра, определяща дължината на вълната (X) на спектралното излъчване.

Да приведем за пример следните цветови тонове на екрана на кине-скопа за цветна телевизия и съответствуващите им дължини на вълни­те на еквивалентните спектрални излъчвания: на червения цветови тон съответствува Хч = 620 nm, на зеления — Х3 = 540 nm, на синия — ^ = 470 nm.



Наситеността (обикновено се означава с буквата р\ характеризи­ра степента на „разреждането" на цветовия тон с бял цвят. Например яркочервена (наситена) боя може да се разреди с бяла бс-я (вар, цинк-вайс). При такова разреждане цветозият тон не се мени, а се изменя само наситеността. Розовата и червената боя не се различават по цве­товия тон. а само по наситеността си.

Най-голяма наситеност имат монохромните (едноцветните) източ­ници, излъчващи светлина само с една дължина на вълната. Насите­ността на такъв източник е максимална: р= 100%. За белия („неоцве-тен") цвят р=0.

Яркостта характеризира количествено големината на излъчването; мощността, светлинният поток, цветовият тон и наситеността пред­ставляват качествени характеристики на светлинния източник. Тези характеристики често се обединяват в едно понятие — цветност. Така

Предварително да отбележим, че пълният сигнал на цветната теле­визия освен информация за яркостта на различните участъци на изоб­ражението (както в черно-бялата телевизия) трябва да съдържа допъл­нителна информация, съответствуваща на качествената характерис­тика — цветността.

Светлочувствителната повърхност на окото — ретината, е обра­зувана от два вида светлочувствителни елементи — пръчици и колбички.



Пръчиците са нервни светлочувствителни елементи, добре реагира­щи на яркостта, неспособни да определят цветността на източника на

излъчването.



Колбичките нямат голяма чувствителност към яркостта на свет­линния източник, добре различават цветовия тон и наситеността му. т. е. цветността. В сумрак, при малка осветеност, слабочувствителните колбички не създават зрително усещане. Работят само пръчиците, за­това в полумрак ние не виждаме (не различаваме) цветовете. Имаме само усещане за яркостта на полутъмните предмети.

Академик И. П. Павлов изучава дълго и плодотворно висшата нервна дейност при животните и установи безспорно, че възприятието на цветовете при повечето от животните е значително по-лошо в сравнение с човешкото. Кучетата например не различават цветовете. Всич­ки изображения, даже най-ярко оцветените, се възприемат от тези животни, в черно-сиво-бели тонове.

Известно е. че цветът е свързан с дължината на вълната на свете­щия източник (фиг. 1.1). Например монохромното излъчване с дъл­жина на вълната λ„.,= 550 nm се усеща като жълто-зелено излъчване, а при λ4 = 700 nm източникът се възприема като червен.

Обаче вследствие на своеобразни свойства на зрението източници, рязко отличаващи се от монохромните, могат да създадат такива усе­щания за цветовете, както и монохромните. Например усещане за оранжев цвят може да се получи от монохромен източник, излъчващ енергия с дължина на вълната около 600 nm, а така също и от смес на източници на червено (λ, = 700 nm) и зелено (λ, = 500 nm) излъчване в съответни енергетични пропорции. При правилен подбор на относи­телните енергии на тези източници очите практически не могат да различат качествено цветността на тази смес от монохромния източ­ник на жълт цвят.

Изобщо зададена цветност на видим от очите източник може да бъде създадена от безброй съчетания на светлинни излъчвания в съот­ветни пропорции.

Нормалното човешко око различава около 180 цветови тона (по­степенни преходи, едва забележими от очите, от червено до оранжево, от оранжево до жълто и т. н.). Означава ли това, че за предаване на всички цветови тонове цветната телевизия трябва да има в сравнение с черно-бялата канал за връзка със 180 пъти по-голяма пропускателна способност? Това не е така. Тук се използува забележителното свойст­во на човешкото зрение, състоящо се в това, че всеки от 180-те цветови тона може да се представи на цветовото зрително възприятие във вид на смес само от три основни цвята: червен, зелен и син. Чрез съотве­тен подбор на яркостта на всяка от тези съставки на сместа може да се получат всичките 180 цветови оттенъка.

Трите основни цвята се означават в колориметрията с латинските букви: червеният (R), зеленият (G) и синият (В)'.

Възможността за получаване на разнообразни цветови тонове чрез смесване в необходими пропорции на основните цветове R, G и В се обяснява от специалистите с обстоятелството, че цветочувствителните колбички на светлочувствителната повърхност в окото (ретината) серазделят, изглежда, на три вида според цветочувствителността им — „червени", „зелени" и „сини". Едновременното възбуждане в различни пропорции на тези различни групи колбички от светлината, постъпва­ща от наблюдавания обект, предизвиква разнообразни цветови усеща­ния.

Трите основни цвята R, G и В са взаимнонезависими. Това означа­ва, че нито един от тях не може да се получи чрез събиране (смесване) на двата други.

Опитите за смесване на цветовете се провеждат удобно с помощта

на равнобедрена призма, имаща бели матови повърхности — страни­те А и Б (фиг. 1 .1α).

Фиг. 1.1. Събиране на цветовете с помощта на призми:

а трите съставки са положителни ; б съставката R е отрицателна;
На едната страна пада изследваният светлинен поток F, на другата — светлинните потоци на основните цветове R, G и В.

Регулирайки стойностите на тези потоци, може да се постигне при наблюдение еднаква яркост и цветност по двете страни на призмата. В този случай се изпълнява по качество и количество основното коло-риметрично уравнение


(1.1) F=r'R+g'G+b'B

В това уравнение R, О и В са единиците светлинен поток на основ­ните източници на светлина — на червения, на зеления и на синия. Коефициентите г, g и b', показващи какво количество единици Л, Си В с необходимо да се вземат, така че в резултат да се получи по яркост и по цветност зададеният светлинен поток F, се наричат компоненти (съставки) на потока F.

В колориметрията за основни цветове за измервателни цели са приети следните монохромни излъчвания: за R—λ„=700 nm; за G—%a~ 546,1 nm и за Β— λ5=435,8 nm (спектралната линия на живач­ните пари).

Такава група основни цветове определя общоприетата колориметрична система R, G, В.

В посочената система R G В за някои цветове не е възможно да се получи качествено и количествено равенство при каквото и да е съотношение между трите основни цвята. В този случай трябва да се премести единият от компонентите от дясната страна на призмата в лявата. На фиг. 1.16 е показан пример, когато наситен зелено-син по­ток не е идентичен на никакво положително съчетание на трите основни цвята. При пренасяне на червения компонент от дясната страна в лявата може, без да се изменя количествено потокът F, чрез подбор на стойностите r, g и b' да се постигне еднаквост на зрителното възпри­ятие от лявата и дясната страна на призмата. Това означава, че еди­ният от компонентите (в нашия пример червеният) влиза в уравн. {1 .1) с отрицателен знак: F+ rR=g'G+b’B или F=gG+bB-rR.

Уравнението (1.1) съдържа сведения и за трите параметъра на цве­та: яркост, цветови тон и наситеност.

Често обаче са необходими и достатъчни сведения само за качест­вените характеристики на източника — цветовия тон и наситеността, т. е. за цветността. За тази цел уравн. (1.1) се преобразува по следния

начин.


Сумата от яркостите на основните цветове r +g + b=m ce нарича модул на цветността. Разделяйки двете части на уравн. (1.1) на този модул, получаваме


Трицветните коефициенти r=r'/m,g=g'/m и b=b'(m определят отно­сителната (например процентната) стойност на цветовете в състава на даден поток f:

f= r R + gG + bВ.

Очевидно сумата на трицветните коефициенти винаги ще е равна на единица (или 100%):r+g-b=l.



2. ЦВЕТОВИ ТРИЪГЪЛНИК

За нагледно представяне на количествените и качествените съотно­шения при боравене с различни цветове в колориметрията се използу­ва така нареченият цветови триъгълник. Да си представим, че на вър­ховете на равностранния триъгълник RGB (фиг. 1.2) са разположени три светлинни източника с еднаква мощност за основните цветове — червен, зелен и син. Ако се включи само един от източниците, в зави­симост от отдалечаването интензивността на излъчваната от него светлина естествено ще намалява. За улеснение на по-нататъшните разсъждения ще считаме, че интензивността на светлината, изхожда­ща от източника R, в точките G и В практически спада до нула (необ­ходимо е триъгълникът RGB да бъде достатъчно голям). Това условие е изпълнено и за източниците G и В, т. е. излъчваната от тях светлина в противоположните върхове също практически е нула.

За провеждане на опитите,, илюстриращи законите за смесване на цветовете, ще се възползуваме от куха, матова стъклена топка, която ще ни служи за своеобразен индикатор И.


Фиг. 1.2. Цветови триъгълник Фиг. 1.3. Разположение на цветовия триъгълник в локуса



Първи опит. Включваме последователно само един от светлинните източници, например R. Топката И, разположена наблизо до източни­ка R, иде бъде червена. С отдалечаването от R по линиите RG или RB топката, оставайки червена, ще потъмнява и в точката G (или В) ще стане черна.

Втори опит. Да включим двата светлинни източника R и G. Оче­видно, че в близост с тези източници топката ще бъде или червена, или зелена. В междинните положения по линията RG цветът на топката ще се изменя, т. е. при движението на топката от източника R към източ­ника G цветът ή плавно ще преминава от червено към оранжево, от оранжево към жълто, от жълто към зелено. По този начин оранжевият и жълтият цвят могат да се получат чрез събиране (смесване) на два цвята — червен и зелен. При това оранжевият цвят се отличава напри­мер от жълтия с по-голямо количество червено.

Трети опит. Да включим двата светлинни източника В и С,а топката И да поставим на линията BG. При преместването на топката от В към G цветът й плавно ще се изменя от синьо към синьозелено, от синьозелено към зелено.

Четвърти опит. Премествайки се по линията BR, топката И после­дователно ще се оцветява в син, лилав, пурпурен, вишнев и червен цвят.

Така по страните RG, GB, BR на триъгълника RGB са разположени практически всички цветови тонове, които човешкото око може да различи.



Пети опит. Включвайки и трите източника вътре в триъгълника RGB, може да се намери такава точка Е, в която контролната топка

да бъде бяла. Така белият цвят може да се получи чрез сумиране в определени пропорции на трите основни цвята — червен, зелен и син.



Шести опит. При преместване на топката по линията RE нейният червен цвят няма да се изменя. Ще се променя само наситеността на червения цвят, т. е. разреждането на червеното с бяло. В точка R топ­ката ще е наситено червена. В зависимост от приближаването към бялата точка Е червеният цвят ще избелява и преминавайки през отте­нъците на розовото, в точка Е наситеността ще спадне до нула, топка­та ще стане бяла.

Точно така при преместването на топката по линията BE цветът и няма да се изменя (ще остане син). Ще намалява само наситеността. По тази линия топката от наситено синя ще премине през всички отте­нъци на синьото и в точка Е ще стане съвършено бяла.

Такава ще бъде картината и за линията GE и въобще за всички други прави линии, съединяващи точката £ на белия цвят с всички точки на страните на цветовия триъгълник RGB. Например движейки се от наситено оранжевата точка по линията ОЕ, топката няма да изменя оранжевия,си цвят. Ще се изменя само наситеността.

Важно е да се отбележи, че реалните светлинни източници нямат 100% наситеност. .Какъвто и червен (зелен, син) източник да избе­рем — цветен фенер, луминофор на кинескоп, наситеността на тези източници винаги ще бъде по-малка от 100%. Колориметрията е уста­новяла, че 100% наситеност теоретически има в случаи, когато източ­никът излъчва енергия само с една дължина на вълната. Към такъв източник на светлина, имащ наситеност близка до 100%, може да се отнесе лазерът, излъчващ енергия практически на една дължина на вълната.

Тъй като наситеността на червения цвят (фиг. 1.2) се увеличава с придвижването от точка Е, например по правата RE, а източникът в точка R няма 100% наситеност, 100% наситеност ще се получи в точка Д|, лежаща от точка Е по-далече,. отколкото точката R. Точката Λι съответствува на източник с монохромен цвят.

Аналогичен е случаят с не основните цветове. Например на източ­ник със 100% наситен оранжев монохромен цвят съответствува точка Ο1, отстояща от Е по-далече, отколкото точката О. Съединявайки всички монохромни точки R1, 01.c непрекъсната линия, ще получим така наречения локус, на който са разположени всички цветове със 100% наситеност (фиг, 1.3).

Да поясним как с помощта на трите основни цвята R,G и B може да се определи цветността на която и да е точка, намираща се в цветовия триъгълник. Зацелта да вземем например точката А (фиг.1.3). За определяне на трицветните коефициенти е удобно за изчисляването да приемем височината на триъгълника h за единица. Дължината на перпендикулярите, спуснати от точка А към страните на триъгълника, определя относителните стойности (трицветните коефициенти) на ос­новните цветове в светлинния поток, чиято цветност се определя с точка А. В примера на фиг. 1.3 А=0,2R+0,3G+0,5B, при което r+g+b=l.

Цветният тон на източника на светлинния поток А се определя, като се прокара права линия от точка Е през точка А до пресичането й с локуса: λA = 470 nm. Когато точката N се намира извън цветовия триъгълник, един от трицветните коефициенти (в нашия пример r) се оказва отрицателен (вж. също фиг. 1.16). И в тези случаи относител­ните съставящи се определят с дължините на отрязъците, спуснати от точка N към страните на цветовия триъгълник RGB. Обаче един от тях — в нашия пример r — пада на съответната страна отвън, т. е. той е отрицателен: r= -0,15, при което g+b-r=0,75+0,4-0,15=1. Съответствуващият на източника N цветови той е λΝ=510 nm.

Наситеността на източниците на светлинните потоци А е N може да се определи от съотношението на отрязъците:



3. ЦВЕТОВА ДИАГРАМА

На върховете на цветовия триъгълник RGB (фиг. 1.2) са разполо­жени източници на основните цветове, имащи еднаква мощност на излъчване (например R=G=B= 1W). Но в светло техниката и колориметрията е за предпочитане да се използуват основни цветове, измервани в светло технически единици — в лумени (светлинен поток), в луксове (осветеност) или в кандели на квадратен метър (яркост). Обяс­нението е в това, че например много по-лесно е да се конструира при­бор — фотометър, измерващ светлинния поток в лумени, отколкото прибор за измерване на лъчиста енергия във ватове.

В триъгълника, имащ на върховете си основни цветове, измеряеми във ватове, равно енергетичният бял цвят Е ще има еднакви координа­ти:




и изобразяващата го точка ще се окаже в центъра на триъгълника. Обаче, ако на върховете на цветовия триъгълник се разположат по-удобните за изчисление и измерване основни цветове, измеряеми в светло технически единици: R=G=B=1 lm, координатите на точката Е рязко ще се изменят и тази точка значително ще се измести към горната част на страната RG на триъгълника. Експериментално е ус­тановено, че в този случай цветовото уравнение за равно енергетичната точка Е ще има вида



Същественото различие в трицветните коефициенти на това урав­нение се обяснява с разликата в спектралната чувствителност на очите към източниците с различна дължина на вълната от видимия спектър .

Фиг. 1.4. Разположение на равно енергетичния цвят E в локуса


На фиг. 1.4 е показан цветовият триъгълник RGB c разположена в него точка на равно енергетичния бял цвят Е, имаш трицветни кое­фициенти re=0,177, gE=0,813 и be=0,01. Β този триъгълник белият цвят Е е изместен към страната GR и практически съвпада с точката на локуса λ =570 nm. За междинните цветове между белия Е и спект­ралния λ= 570 nm на цветовата диаграма не остава място. За да стане цветовата диаграма практически удобна, желателно е да й се придаде друга форма, в смисъл на разположение на точките, изобразяващи цветовете вътре в триъгълника.

От изложеното по-горе излизат наяве следните недостатъци на цветовия триъгълник RGB (lm), затрудняващи използуването му за различни цветови изчисления: 1) в основното колориметрично уравне­ние (1.1) за много реални цветове една от трите основни съставящи участвува С отрицателен знак; 2) точката на равно енергетичния бял цвят Е се оказва изместена към страната GR на цветовия триъгълник; 3) за определяне на светлинния поток (или яркостта) на даден цвят, съставен от трите основни цвята, е необходимо да се знаят стойности­те и на трите основни потока r’, g' и b'. В 1931 г. Международната комисия по осветеност (МКО) е приела нова колориметрична система Χ Υ Ζ, лишена от изброените недоста­тъци. В тази система се използува цветова диаграма във вид на равнобедрен правоъгълен триъгълник (фиг. 1.5).

Фиг. 1.5. Цветовият три­ъгълник и локусът в систе­мата XYZ

На върховете на този три­ъгълник са разположени условните (нереални цветове) Χ, Υ, Ζ, от които чрез смесване в съответни пропорции може да се получат всич­ки реални цветове с всякаква наситеност и цветови тон. Локусът, определяш заедно с пурпурната линия областта на всич­ки реални цветове, се намира вътре в триъгълника ΧΥΖ. Това означа­ва, че в основното колориметрично уравнение





съставящите χ X, у Υ, z’ Ζ за всички реални цветове влизат винаги само с положителен знак. Точките на основните цветове Χ, Υ, Ζ в разглежданата система се намират от външната страна на локуса и линията на пурпурните цветове. Това означава, че наситеността на тези точки е по-голяма от 100%, което няма физически смисъл. Именно затова цветовете Χ, Υ и Ζ са нереални, Но тази нереалност не изключва възможността те да бъдат използувани за различни колориметрични изследвания.

На фиг. 1.8 е показан цветовият триъгълник RGB на колориметричната система λR=700 nm, λG=546,1 nm и λB=435,8 nm, намиращ се вътре в триъгълника на колориметричната система XYZ. Ако стой­ностите на R, G и В се изразят в единици за светлинен поток, връзката между единиците XYZ и RGB се определя със следните уравнения:
(1.3)
Поставяйки в (1.3)R=G=B=l 1m, ще получим

От тези съотношения следва, че светлинният поток на величините X и Ζ е нула, а потокът на величината Υ е I lm. По този начин в уравн. (1.2) само членът γ Υ определя напълно стойността на светлин­ния поток.




4.СТАНДАРТНИ ИЗТОЧНИЦИ НА БЕЛИЯ ЦВЯТ
За правилното възпроизвеждане на цветовете в телевизията съ­ществено влияе изборът на източника за белия цвят. В нашите разсъ­ждения ние досега имахме предвид така наречения равно енергетичен бял цвят Е. Такъв източник има равномерно разпределена плътност на енергията по спектъра във видимата област (фиг. 1.6).

Фиг. 1.6. Графики на относителна­та плътност на излъчването за раз­лични източници на белия цвят


Източник с такова спектрално разпределение е много удобен за разсъждения и изчисления, но има един съществен недостатък — той е нереален, ни­кой природен източник в света няма и не може да има подобно спект­рално разпределение на енергията. Освен равно енергетичните източници на белия цвят Е в техниката на цветната телевизия се използуват други източници, които обикно­вено се означават с буквите А, В, С и D. Излъчването на тези източ­ници се характеризира с т. нар. цветова температура (означава се с Тцв и се изразява в градуси Келвин). За обяснение на понятието цвето­ва температура ще се обърнем към абстрактното понятие — абсолют­но черно тяло, притежаващо такова свойство, че напълно поглъща целия падащ върху него поток лъчиста енергия, нищо не отразява. Излъчването на абсолютно черното тяло зависи само от неговата температура и в границите на видимия спектър цветността на излъч­ването му се определя от неговата температура, наречена цветова.В зависимост от увеличението на цветовата температура дължина­та на вълната λmax , на излъчването, съответствуващо на максимума на това излъчване, се намалява:

Удобно е реалните източници на бял цвят да се сравняват с цвето­вата температура на излъчването на абсолютно черното тяло.




В табл. 1.1 са приведени параметрите на такива източници. Използ­вайки координатите X и У на източниците (трицветните коефициенти), на цветовата диаграма може да се построи крива на цветността за различни бели източници (фиг. 1.7).








Φηг. 1.7. Цветност на различни бели из­точници

В зависимост от увеличаването на цветовата температура цветовият тон на източника преминава от червеното към зеленото, след това към синьото, а наситеността му се намалява, което приближава този източник към бялото. На фиг. 1.6 са представени графиките на относителната плътност на излъчването на разглежданите източници. Както се вижда, за из­точника А преобладава червено-оранжевото излъчване. Характерис­тиката на източника В се приближава към характеристиката на равно-енергетичния източник Е. Графиката на относителната плътност на излъчването на източника С има подем в областта на синьото. В табл. 1,1 е показано какъв природен източник на светлина е бли­зък до източниците А, В и С.



5. ЕДНОВРЕМЕННО И ПОСЛЕДОВАТЕЛНО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ
Усещането в човешкия зрителен апарат, предизвикано от въздейст­вието върху светлочувствителната повърхност (ретината) на няколко цветови потока, може да се постигне по два начина на смесване — едновременен и последователен. При едновременния начин на смесване на цветовете върху светло­чувствителната повърхност на окото въздействат едновременно ня­колко източника с различни цветове. Като пример за едновременно, смесване може да послужи следният прост опит (фиг. 2.1).

На екран се прожектират три светлинни потока от три светло източника: червен, зелен и син. При включване само на два от прожекторите, например на червения и зеления, светещите кръгове при наслагването им на екрана ще дадат съгласно фиг. 1.2 оранжев и жълт цвят, като цветовият тон ще зависи от относителната интензивност на червения и зеления поток. В съответствие с основните правила на колориметрията синият и червеният светлинен поток ще дадат на екрана пурпурни цветове, като в зависимост от интензивността на синьото и червеното светещото петно на екрана може да има лилав, пурпурен или вишнев оттенък. Включвайки и трите източника — червения, зеления и синия, и под­бирайки в нужната пропорция светлинните им потоци, на екрана може да се получи бяло петно. Последователното смесване на цветовете е възможно благодаре­ние на инертността на светлинното възприятие в човешкото съзнание (фиг. 2.2). Да си представим мигащ светлинен източник, създаващ пе­риодически повтарящи се яркостни импулси (светвания). Вследствие на инертността на зрителния апарат при достатъчно висока честота на тези импулси FКР= 1/ТКР отделните светвания с яркост В се възпри­емат като усещане на непрекъснатото светене S. Като пример за последователно смесване на цветовете може да служи устройството, показано на фиг. 2.3. Конусният светлинен поток от бяла светлина, създаван от един източник, минава през въртящ се диск със светло филтри. Те представляват сектори от оцветени про­зрачни пластинки- Например диск с два светло филтъра — червен и зелен, при достатъчна висока честота на въртене (да не се забелязва мигане) създава на екрана възприятие за жълт (или оранжев) цвят. Диск с три светло филтъра — червен, зелен и син, при съответен под­бор на прозрачността (или площта) на секторите предизвиква усещане за бял цвят.

При разработката на системите за цветна телевизия са правени опити за използуване на двата начина за смесване на цветовете. При съвременното телевизионно разпръскване се използува начинът за едновременно смесване. Но при някои приложни системи за цветна телевизия често по редица причини устройствата с последователно смесване на цветовете са предпочитани.


6, СИСТЕМА ЗА ЦВЕТНА ТЕЛЕВИЗИЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛНО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ
Исторически първи са били разработени телевизионните системи с последователно смесване на цветовете. Тези системи привличали с простотата и яснотата на принципа на действие. Структурната схема на предаващото и приемното устройство на такава система е показана на фиг. 2.4.

Фиг.2.4. Структурна схема на телевизионна система с последователно смесвам.цветовете

Пред обикновена (чернобяла) предавателна камера се върти диск с три светло филтъра, оцветени в основните цветове. Честотата на вър­тенето на диска трябва да бъде избрана така, че за времето на преми­наване пред обектива на камерата на единия цвят на светло филтъра да се осъществи развивката на цялото прожектирано върху фото катода на предавателната тръба изображение. След усилване видеосигналът се подай на предавателя и след това се излъчва на носеща честота в ефира. Приетият от антената сигнал след обработка в приемника се подава от видеоусилвателя на управляващия електрод на кинескоп за черно-бяло изображение. Пред неговия екран се върти диск със свет-лофилтри, подобен иа диска в предавателната страна. Телевизионният зрител наблюдава екрана на телевизора през въртящия се диск. Дискът в предавателното устройство служи за анализ на цветовете на предаваното изображение.



Φиг . 2.5. Разлагане на многоцветното изображение Ο на три основни съставки R. G и В
Сложното по цветови състав изображе­ние Ο (фиг. 2.5) се разлага на три последователни едноцветни кадъра R,G« В. На тази фигура жълтата стена на къщата или жълтото слън­це се предават според законите на колориметрията в два кадъра — червен и зелен. Бялото прозорче — в три кадъра. При достатъчно бързо въртене на дисковете отделните едноцветни изображения се сливат на екрана на кинескопа в многоцветна картина, съответствуващо на оригинала. Очевидно е, че за правилното предаване на цветовете освен елект­ронната синхронизация на развивките в предаващата и приемната тръба е необходимо да се осъществи и механическа синхронизация и сфазираие на въртенето на електродвигателите на дисковете. На структурната схема (фиг. 2.4) необходимостта от такава синхрониза­ция е показана чрез линиите със стрелки, идващи от електродвигателя към видеоусилвателя (в предаващата страна) и от видеоусилвателя към електродвигателя (в приемната страна). В СССР в 1948—1954 г. е била разработена подобна система с последователно предаване на цветните полета и от 1953 до 1956. г. в Москва е провеждано опитно предаване по тази система. Но по при­чини, изложени по-на татък, това предаване е било прекратено. Основните преимущества на системите с последователно смесване на цветовете са: простота на идеята; използуването само на една пре­давателна тръба; един обикновен (черно-бял) кинескоп; простота на цветовата синхронизация. Създава се впечатлението, че е достатъчно само към обикновеното обзавеждане за черно-бяла телевизия да се прибави на предаващата и приемната страна по един електродвигател с въртящи се светло филтри и телевизионната система ще стане цвет­на. Действително в редица специални случаи системата с последова­телно смесване на цветовете може да бъде успешно използвана. Но за телевизионното разпръскване тя се оказва непригодна. Следните съществени недостатъци на системата са наложили изоставянето й за битови цели: много широка честотна лента на телевизионния сигнал, трудности при използуване на кинескопи с голям екран, разместване на цветовете при предаване на движещи се изображения, невъзможна съвместимост.
7. СИСТЕМА С ЕДНОВРЕМЕННО СМЕСВАНЕ НА ЦВЕТОВЕТЕ
Една от възможните структурни схеми на предавателно устройст­во на система с едновременно смесване на цветовете е представена в опростен вариант на фиг. 2.7.


Φиг . 2.7. Предавателна част на опростения вариант на телевизионна система с едновре­менно смесване на цветовете



Светлинните лъчи, отразени от предава­ния обект, попадат на цветоизбирателните (дихроични) огледала 1 и 4. Дихроичното (двуцветно) огледало притежава свойството да отразява лъчите на един цвят и да пропуска лъчите на други цветове. Например огледалото / отразява лъчите /—2 на синия цвят, а пропуска лъчите 1—4 на зеления и червения цвят. Огледалото 4 отразява червените лъчи 46 и пропуска зелените 45. По такъв начин на фотокатода на всяка от трите предавателни тръби на камерата попадат само съставките на един от трите основни цвята: R, G или В. За да могат и трите сигнала да се излъчат от един предавател, те трябва първо да се разположат в една обща честотна лента на цветови носещи сигнали (поднасящи честоти). За целта след усилване видео-сигналите постъпват в модулатори, където се подават и сигнали със съответните цветови носещи честоти fR, /G и fB. В резултат трите видеосигнала се оказват разположени по честотната ос, както е показан" на фиг. 2.8.

Фиг. 2.8. Честотен спектър на системата, дадена на фиг. 2.7


Ако се приеме еднаква спектрална широчина за трит цветови сигнала (в черно-бялата телевизия спектралната широчина з; трите цветови сигнала е около 6 MHz) F=FR=FG=FB=6 MHz, широчината на пълния честотен спектър на сигнала за едновременната система ще бъде
Fпъл = 3F + 2∆F = 3.6 + 2.1 = 20 MHz.
Защитните честотни ленти ∆F= 1 MHz са необходими за точното разделяне на цветовите сигнали от лентовите филтри в мястото на приемане. По този начин предавателят трябва да излъчва в ефира сигнал с честотна лента около 20 MHz. Структурната схема на приемното устройство на разглежданата система с едновременно смесване на цветовете е дадена на фиг. 2.9.




Фиг. 2.9. Приемна част на опростения вариант на телевизионна система с едновремен но смесване на цветовете


След антената, радиотракта и усилвателя сигналът постъпва на три лентови филтъра, всеки от които отделя само един от цветовите носе­щи сигнали fR, fG или fB , съответно модулирани с цветовите сигнали FR. Fg или Fb . След детектиране и усилване всеки от видеосигналите се подава на управляващия електрод на своя прожекционен кинескоп. Може да се използуват черно-бели кинескопи със съответствуващ светлофилтър пред екрана. Но много по-ефективни са кинескопите, при които веществото на катодолуминофора е такова, че той свети само с един от трите основни цвята: червен, зелен или син. Ако обек­тът на предаване има вида, на екрана на трите цветносветещи кинескопа ще се появи съответно едно от изображения­та R, G или В. Да напомним, че в последователната система тези изображения се появяват последователно. Тук при едновременната

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА

„Основи на цветната телевизия” – В. Самойлов, Б. Хромой





База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница