Videosignál. A3M38VBM ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer. Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha

Transkript

1 Videosignál A3M38VBM ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer 1

2 Základ CCTV Základ - CCTV (uzavřený televizní okruh) Řetězec - snímač obrazu (kamera) zobrazovací jednotka (CRT monitor) postupné čtení plošného obrazu po jednotlivých řádcích shodná tvorba obrazu na výstupu První vývoj TV pro hromadné použití před 2.sv. válkou snímač obrazu zobrazovací zařízení snímač obrazu obrazovka pohyb snímací stopy (el. svazek) pohyb zobrazovací stopy (el. svazek) Formát obrazu 4:3 2

3 Zobrazovací jednotka Historické podmínění vzniku standardu videosignálu Monochromatická černobílá CRT zobrazovač s vakuovou zobrazovací elektronkou, obrazovka, katoda, řízení proudu katody, elektronový svazek, urychlení elektrostatickým polem vysoké napětí na anodě 10 kv, černobílá, (25 kv barevná) obrazovka, vychylování elektronového svazku ve dvou osách elektromagnetickým polem - vychylovací cívky Dopad urychlených elektronů na luminofor generace světla (luminiscence) Návaznost na napájecí síť proto v Evropě vertikální půlsnímková frekvence f = 50 Hz, (v USA f = 60 Hz) vychylovací cívky katoda luminofor mřížka anoda 3

4 Vakuový obrazový snímač Jednoduchý vakuový obrazový snímač pro CCTV Vidikon (další Ortikon, Plumbikon, Superikonoskop) Fotovodivá vrstva na opticky transparentní anodě (tenká vrstva kovu na vnitřní straně skleněného pouzdra vidikonu) Element fotocitlivé plochy- jako kapacitorc elem s paralelně zapojeným s proměnným vybíjecím prvkem R elem C elem katoda vychylovací cívky fotocitlivá vrstva optické záření R elem elektronový svazek mřížka anoda R a V videosignál 4

5 Snímání s prokládaným řádkováním Snaha minimalizovat nároky na šířku pásma přenosového kanálu přenesení za periodu sítě (20 ms) pouze jeden půlsnímek. Prokládané řádkování, lichý půlsnímek, sudý půlsnímek Složení dvou po sobě následujících půlsnímků proložených (Interlaced) půlsnímků dohromady tvoří kompletní snímek přenesený za 40 ms Potřeba synchronizovat obrazový snímač a obrazovku. HesloInterlacedscanning Řešení prokládání v obrazovém senzoru - přeskakování řádků, ( součet řádků,..) lichý půlsnímek sudý půlsnímek kompletní (proložený) snímek Problém prokládaného. řádkování snímání objektu v pohybu - např. ve směru řádků 5

6 Neprokládané řádkování Progressive scanning Progressivescanning prosté čtení řádků bez prokládání použití v digitálních kamerách pro počítačové vidění, Např. nastavení camcorderu -heslo 1080P P značí progressive scan 1080I I značí interlaced scan progressive scan 6

7 Aktivní a zpětný běh paprsku Zobrazování aktivní běh paprsku zobrazování 52 us malé napětí tmavá, vyšší napětí světlá nejnižší napětí úroveňčerné pozitivní videosignál Rychlý zpětný běh (zatemněného) paprsku aktivní a zpětný běh paprsku Aby paprsek při zpětném běhu nekreslil ani působením šumů, rušení, která se dostanou do signálu při (historicky při analogovém) přenosu televizního signálu) nastavenízatemňovacíúrovně videosignálu ( černější než černá ) 7

8 Monochromatický videosignál CCIR, synchronizace Impuls řádkový synchronizační impuls, perioda řádků 64us, Frekvence řádků (řádkový kmitočet) - f H = Hz Aktivní část videosignálu v řádku 52 us, řádkový zatemňovací impuls 12 us v něm řádkový synchronizační impuls 4,5 us aktivní fotoelementy VCCD 1 snímací fotoelementy VCCD N L576 tř.623 (do 1/2) L575 tř. 309 zakryté elementy HCCD L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2) H blk 1 V H sync 1/ f pixel N-1 N 0,35 V 4,5us 12 us 52 us altivní videosignál z fotoelementů 64 us (f H = Hz) 0,3 V kompozitní videosignál - v jednom TV řádku 8

9 Videosignál, synchronizace Perioda řádků 64us, kompletní počet řádků 625 (2x 312,5) Půlsnímek celkem 312,5 řádků, z toho aktivních 287,5, ostatní snímkové zatemnění Celý snímek x 2 x287,5 = 575, prakticky z hlediska geometrie 2x 288 =576 řádků Pro čtvercový rastr by senzor měl mít (576 /3) x4 = 768 pixelů aktivní fotoelementy VCCD 1 snímací fotoelementy VCCD N L576 tř.623 (do 1/2) L575 tř. 309 zakryté elementy HCCD L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2) H blk 1 V H sync 1/ f pixel N-1 N 0,35 V 4,5us 12 us 52 us altivní videosignál z fotoelementů 64 us (f H = Hz) 0,3 V kompozitní videosignál - v jednom TV řádku 9

10 Rozlišení Celý snímek z hlediska geometrie 2x 288 =576 řádků Pro čtvercový rastr by senzor měl mít (576 /3) x4 = 768 pixelů v řádku Frekvence čtení pixelů by byla f pix = 768 /52 us = 768 / = 14,77 MHz Pokud bude senzor mít 520 pixelů bude f pix = 10 MHz Pozn. Analogické výpočty při digitalizaci videosignálu Jaká je vzorkovací frekvence pro získání 720 vzorků na řádek f vzork = 720 /52 us = 720 / = 13,85 MHz Získaný obraz nebude mít čtvercový rastr aktivní fotoelementy VCCD 1 snímací fotoelementy VCCD N L576 tř.623 (do 1/2) L575 tř. 309 zakryté elementy HCCD L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2) H blk 1 V H sync 4,5us 12 us 1/ f pixel N-1 N 52 us altivní videosignál z fotoelementů 64 us (f H = Hz) 0,3 V 0,35 V kompozitní videosignál - v jednom TV řádku 10

11 Snímková synchronizace Půlsnímkové synchronizační impulsy - již není možno kódovat úrovní, jako řádkové sync. impulsy, Proto půlsnímkové synchronizační impulsy - definovány změnou střídy dle dalšího obrázku 11

12 Videosignál standard CCIR Ideové znázornění videosignálu černo bílých kamer dle standardu CCIR Pozn. V obrázku je zakreslen též signál měřicích řádek. Toto kamery neposkytují. Autorem obrázku je Ing. Viktor Pohořelý, s inspirací knihou Český Televizní technika (tam je však videsignál negativní) 12