) O QNNHODOHYHJEHQWHUMHGKDQJRNDWDOHYHJQ\RPiVLQJDGR]iVDLWpU]pNHOM N$] OpJQ\RPiVYiOWR]iVRN ± KDQJRN ± HUVVpJpQHN MHOOHP]pVpUH D KDQJQ\RPiVV]LQWHW

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

2. gyakorlat: Hang – hallás, kép - látás 2$]HPEHULKDOOiVP&V]DNLYRQDWNR]iVDL )OQNNHODOHYHJEHQWHUMHGKDQJRNDWDOHYHJQ\RPiVLQJDGR]iVDLWpU]pNHOMN$] állandó légköri nyomáshoz (kb. 100 000 Pa) képest igen kicsiny OpJQ\RPiVYiOWR]iVRN ± KDQJRN ± HUVVpJpQHN MHOOHP]pVpUH D KDQJQ\RPiVV]LQWHW illetve a felületegységen átáramló hangtejesítmény ún. intenzitásszintjét használjuk, ezek számértékük tekintetében lényegében azonosak: L p = 20 ⋅ lg(p eff p0 ) ≅ LI = 10 ⋅ lg(I I 0 ) , ahol p 0 = 20 µPa és I 0 = 1 pW / m 2

Noha az emberi egyedek hangérzékelése eOWpU YDQQDN MHOOHP]N DPHO\HN iWODJDLGEHQWpUEHQHOpJVWDELO$]RQV]LQXV]RVKDQJUH]JpVHNLQWHQ]LWiVDDPHO\HNHW D] iWODJHPEHU pSSHQ NpSHV pU]pNHOQL  D KDOOiVNV]|E  HUVHQ IUHNYHQFLDIJJ Fülünk 4 kHz környékén a legérzékenyebb, a hallhatóság tartománya kb. 20 Hz és 20 kHz közé esik. A nagyon intenzív hangok fájdalomérzetet keltenek, a fájdalomküszöb VRNNDONHYpVEpIUHNYHQFLDIJJPLQWDKDOOiVNV]|E  kHz környékén e két küszöb intenzitásszintje egy kb. 130 dB V]pOHV WDUWRPiQ\W IRJ iW )RQWRV KRJ\ D NO|QE|] IUHNYHQFLiM~ KDQJRN RNR]WD KDQJHUVVpJpU]HW |VV]HKDVRQOtWKDWy $] D]RQRV HUVVpJ&QHN pU]HWW KDQJQ\RPiVV]LQWHNHW D IUHNYHQFLD IJJYpQ\pEHQ D] ~Q )OHWFKHU 0XQVRQ J|UEHVHUHJJHO iEUi]ROMiN $ V]XEMHNWtY KDQJRVViJpU]HW V]iPV]HU&VtWpVpUH pSSHQ H J|UEHVHUHJ SDUDPpWHUH V]ROJiO V]&NHEE pUWHOHPEHQ H]W D SDUDPpWHUW QHYH]]N KDQJHUVVpJQHN V V]HUHSpW D phon megjelöléssel (mint afféle PpUWpNHJ\VpJJHO  MHOH]]N (J\ KDQJ KDQJHUVVpJH DQQ\L phon, amennyi a vele azonos hangosságú 1 kHz frekvenciájú hang hangnyomásszintje decibellben. A hallás mechanizmusa nagyon bonyolult, számos részlete ma is tisztázatlan. 0pJ D] VHP HJ\V]HU& PLO\HQQHN PpJ V]&NHEEHQ PLO\HQ KDQJHUVVpJ&QHN pUH]]N NpW LVPHUW IUHNYHQFLiM~ LVPHUW HUVVpJ& KDQJKDWiV HUHGMpW 0iV PLQVpJ& hangérzetet keltenek a szinuszos, vagy legalább periódikus jelek és a keskenysávú ]DMRN'XUYDHJ\V]HU&VtWpVVHOpOYHWDOiQD]WOHKHWPRQGDQLKRJ\DSHULyGLNXVKDQJRN együtt vagy külön-külön zenei hatásúak. Az alapperiódus határozza meg azt az érzetet, amelyet hangmagasságnak nevezünk. Különféle magasságú hangok keveréke NHOWKHW NHOOHPHV pV NHOOHPHWOHQ pU]HWHW LV H] INpQW D PHJV]yODOy KDQJRN alapfrekvenciáinak arányán múlik. $ODSYHW IRQWRVViJ~DN D] ~Q HOIHGpVL MHOHQVpJHN (J\ YLV]RQ\ODJ HUV V]LQXV]RV YDJ\ NHVNHQ\ViY~ KDQJ PHJHPHOL D N|UQ\H] IUHNYHQFLiNRQ D KDOOiVNV]|E|W DNiU DQQ\LUD KRJ\ H N|UQ\H] KDQJRNDW QHP LV KDOOMXN 0iVUpV]W LJD] D] LV KRJ\ HJ\ KLUWHOHQ PHJV]yODOy HUV KDQJ HOWWL LOOHWYH XWiQL J\HQJpFVNH zörejek ugyancsak hallatlanok maradnak. Hallószervünk ezen fogyatékossága (ha ugyan ez fogyatékosság) éppen napjainkban vált különösképpen fontossá, jónéhány P&V]DNL HOMiUiV NLKDV]QiOMD KRJ\ D] HOIHGHWW KDQJ|VV]HWHYN iOWDOiEDQ IHOHVOHJHVHN (Feleslegesek az adott alkalmazás szempontjából, de persze nem feltétlenül azok, ha SOHJ\UHSOJpSIHNHWHGRER]iUyOYDQV]y 6]iPXQNUD NO|QOHJHV MHOHQWVpJ& KDQJMHOHN D EHV]pG pV D ]HQH $ My PLQVpJ&QHNpU]HWW EHV]pG Hz és 5 000 HzN|]|WWLMHO|VV]HWHYNEO pSO IHO D] átfogott hangnyomástartomány kb. 30 dB széles. Zenére a 40 Hz – 10 000 Hz, 60 dB V]pOHVVpJ&WDUWRPiQ\WWHNLQWKHWMNLUiQ\DGyQDN$WpUpU]HWHWD]EL]WRVtWMDKRJ\DNpW IOQNK|] D KDQJIRUUiVRN MHOHL NO|QE|] XWDNRQ MXWQDN HO V H]pUW NLFVLW NO|QE|]QHNHJ\PiVWyOHUVVpJEHQEHpUNH]pVLLGEHQVSHNWUiOLVHORV]OiVEDQ 13

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

2$QDOyJpVGLJLWiOLVKDQJMHOHNMHOOHP]L $ OHYHJ KDQJUH]JpVHLW  D OpJKDQJRW  PLNURIRQQDO DODNtWMXN HOHNWURPRV MHOOp V D] HOHNWURPRV MHOEO KDQJV]yUyYDO KR]XQN OpWUH D] HUHGHWLUH HPOpNH]WHW OpJUH]JpVHNHW $] iWDODNtWiVRN IRJ\DWpNRVViJDLYDO YDQQDN LO\HQHN EYHQ  LWW QHP foglalkozunk, azt azonban megjegyezzük, hogy éppen ezen átalakítók oldaláról van WDOiQDOHJQDJ\REEMHOHQWVpJHDEHV]pGpVD]HQHLPpQWLGp]HWWIMHOOHP]LQHN A mikrofonok szROJiOWDWWD MHO IRO\WRQRV LGHM& pV IRO\WRQRV pUWpNNpV]OHW& D]D] DQDOyJ MHO $] HOHNWURPRV MHOHW MHOHNHW HUVtWMN NHYHUMN VSHNWUiOLV NRPSRQHQVHLQHN PHJRV]OiViW PyGRVtWMXN V]&UMN  $ V]iQGpNXQNQDN PHJIHOHO hatások mellett az elektronikus feldolgozás rendszerint nemszándékolt változásokat is okoz, pl. eszközeink zaja hozzáadódik a jelhez. Ezt a hatást a visszaalakított hangjelben magunk is zajként értékeljük, a hatás mélységének jellemzésére bevált adat az ún. jel-zaj viszony, a hasznos jel és a rárakódott zaj teljesítményének az DUiQ\D$EHV]pGMyOpUWKHWVWpOYH]KHW PDUDGKDDMHO]DMYLV]RQ\QHPVOO\HG kb. 30 dB alá, a zene igényesebb, itt talán 60 dB jel-zaj viszonyt illik megkövetelni. Az analóg feldolgozási, tárolási módszerek eszközei korlátozottak, a beavatkozások nem lehetnek túl bonyolultak, pontosabban a bonyolult analóg szerkezetek drágán és/vagy rosszul reprodukálhatóak. Napjainkban az analóg eszközök a feldolgozási lánc két végén (két vége környékén) foglalnak helyet. Beszédjelek digitális megjelenítése (távközlési célokra) jellHP]HQ  kHz mintavételi frekvenciával, mintánként 8 bites kódszavak alkalmazásával történik. A 8 ELWHV NyGV]DYDN  ELWHV HJ\HQOHWHV NYDQWiOiV~ PLQWiN HJ\IpOH OHEHJSRQWRV ábrázolását végzik, így kb. 30 dBV]pOHVVpJ&GLQDPLNDWDUWRPiQ\EDQNE dB jel-zaj viszony biztosítható (a zaj forrása itt a kvantálás). Ez vpJV VRURQ  kbps DGDWV&U&VpJHW DGDWiWYLWHOL VHEHVVpJHW LJpQ\HO $ V]pOHVHEE N|]|QVpJQHN V]iQW LJpQ\HVHEE P&VRU ]HQH GLJLWDOL]iOiViUD  kHz környéki mintavételi frekvenciát (44.1 , máskor 48 kHz) alkalmaznak. A minták legalább 16 bitesek, ez ugyan a leghangosabb jelre vonatkoztatva 96 dB hivatkozási jel-zaj viszonyt biztosít, de a pianisszimók már veszélyesen közel kerülnek a zaj szintjéhez. Ezzel együtt 700800 kbps sebességgel szoktak számolni, ami a minimális térhatást biztosító két csatornán összesen kb. 1.5 Mbps sebességigényt jelent. $ GLJLWiOLV IHOGROJR]iVW YpJ] HV]N|]|N PRQGKDWQL W|NpOHWHVHQ UHSURGXNiKDWyDN ERQ\ROXOWViJXNQDN PiV WpQ\H]N SO P&N|GpVL VHEHVVpJ iU V]DEQDN KDWiUW $] iWYLWHOL MHO WiUROiVL OHKHWVpJHN iUYLV]RQ\DL PLDWW QDSMDLQNEDQ abban vagyunk érdekeltek, hogy a hangjelek (itt, most a hangjelek, de általában: a MHOHN  GLJLWiOLV OHtUiVD OHKHWOHJ W|P|U IRUPiEDQ W|UWpQMpN ~J\ KRJ\ D W|P|U IRUPiEyO LV D] DONDOPD]iVL FpOQDN PHJIHOHO PLQVpJJHO OHKHVVHQ D KDQJRW visszaállítani. Azok a tömörítési eljárások, amelyek mára széles körben elterjedtek, V]DEYiQ\RVRGWDNUpV]EHQDMHODEHV]pGD]HQH EHOVPHJKDWiUR]RWWViJDLWUpV]EHQ pedig az emberi hangérzékelés sajátosságait használják ki. Az értelmes jelekben – a NRUiEELPLQWiNHOHP]pVpYHO±IHOLVPHUWIHMOGpVLWUHQGV]iPRVD]HOHP]HWWVRUR]DWRW N|YHW PLQWD IHOMHJ\]pVpW IHOHVOHJHVVp WHKHWL H]HQ D JRQGRODWRQ DODSXOQDN D NO|QIpOH SUHGLNFLyV HOUHMHO]V  EHV]pGW|P|UtW HOMiUiVRN DPHO\HNNHO D W&UKHW PLQVpJ&EHV]pGHWQpKiQ\kbpsVHEHVVpJ&MHOIRO\DPPiOHKHWDODNtWDQL(IIpOHHOMiUiVW alkalmaz a GSM is, itt a tömörített jel sebessége kb. 10 kbps. Az igényes KDQJW|P|UtWHOMiUiVRNDOHJLVPHUWHEEHNWDOiQD]03pVD]$$& IOHJD]HOIHGpVL MHOHQVpJHNPyGV]HUHVNLDNQi]iViYDOpULNHOOHQ\&J|] WHOMHVtWPpQ\NHW SO  kbps sebesség az 1.5 MbpsKHO\HWWDOLJpV]OHOKHWPLQVpJURPOiVVDO 14

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

2$IpQ\pU]pNHOpVQpKiQ\MHOOHP]MH Szemünk idegei a 400 – 700 nm KXOOiPKRVV]WDUWRPiQ\ED HV HOHNWURPiJQHVHV VXJiU]iVW pU]pNHOLN IpQ\LQJHUQHN $] LQJHU HUVVpJH IJJ D KXOOiPKRVV]WyO D IUHNYHQFLiWyO  $] D]RQRV YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW IpQ\V&U&VpJ WHOMHVtWPpQ\WpUV]|J KXOOiPKRVV]IJJpVpWIHOWpUNpSH]YHV]HUNHV]WKHWPHJD]~QOiWKDWyViJLIJJYpQ\ (J\HV OiWyLGHJHN H KXOOiPKRVV]WDUWRPiQ\RQ EHOO LV OpQ\HJHVHQ HOWpU pU]pNHQ\VpJ&HN H NpSHVVpJNQHN N|V]|QKHW D V]tQOiWiV )UHNYHQFLDV]HOHNWLYLWiVXN QHP W~O pOHV HQQHN WXODMGRQtWKDWy KRJ\ XJ\DQD]W D V]tQpU]HWHW VRN NO|QE|] VSHNWUiOLV |VV]HWpWHO& IpQQ\HO HO OHKHW pUQL $ V]tQKDWiVRN PHVWHUVpJHV UHSURGXNFLyMD is ezen a metamer színérzeten alapul. $ V]tQLQJHUHN MHOOHP]pVH pUGHNpEHQ D V]DEYiQ\DONRWyN KiURP ~Q DODSV]tQEO LQGXOQDN NL H]HN YDODPLO\HQ MyO UHSURGXNiOKDWy D]RQRV IpQ\V&U&VpJ& N|]HO PRQRNURPDWLNXV Y|U|V ]|OG pV NpN iUQ\DODWRN 0HJIHOHO V~O\~ DUiQ\~ keverékükkel a tapasztalat szerint majd minden C V]tQLQJHU HOiOOtWKDWy tJ\ D] HOiOOtWiV V~O\WpQ\H]L D V]tQLQJHUW D YiODV]WRWW DODSV]tQHN NRRUGLQiWDUHQGV]HUpEHQ HJ\pUWHOP&HQ MHOOHP]LN & = ( R G B) . Tapasztalat, hogy bizonyos (közel azonos) V~O\WpQ\H]NNHO D KiURP DODSV]tQ HUHGMH IHKpU V WDSDV]WDODW D] LV KRJ\ D ˆ = (aR aG aB) keverék ugyanolyan színhatású, mint C, csak a láthatósága (a & világossága) függ a pUWpNpWO 7RYiEEL WDSDV]WDODW KRJ\ D] D]RQRV VSHNWUiOLV V&U&VpJ& NRPSRQHQVHNEO IHOpSO IHKpU E) és bármely S spektrálszín (tehát nemcsak az alapszínek) keveréke SHO D]RQRV V]tQH]HW& GH HOWpU WHOtWHWWVpJ& KDWiVW HUHGPpQ\H]9pJOD]LVWDSDV]WDODWNpQWV]|JH]KHWOHKRJ\PLQGD]RND & = ( R G B) színingerek azonos világosságérzetet keltenek, amelyekre az alapszínek láthatósági adatából számított y R , y G , y B együtthatójú Y = y R R + y G G + y B B összeg ugyanakkora. Van egy-két apró kellemetlenség. Az egyik, hogy ez a leírás nem független a YiODV]WRWWDODSV]tQHNWOVtJ\XJ\DQD]DV]tQPiVV~O\WpQ\H]NNHOtUKDWyOHSOD&,5 és az FCC (ez két szabványosító testület) koordinátarendszerében. A – talán V~O\RVDEEQDN W&Q ± D] KRJ\ EiUPL LV OHJ\HQ D KiURP DODSV]tQ OHV]QHN RO\DQ V]tQLQJHUHN WLSLNXVDQ D VSHNWUiOLV HQFLiQRN  DPHO\HN EHOON QHP NHYHUKHWN NL ,JD] H V]tQHNKH] PHJIHOHO IpQ\V&U&VpJ& Y|U|VHW NHYHUYH NHOHWNH]LN HJ\ (0 G B) KiUPDVVDOOHtUKDWyHUHGtJ\H]HQV]tQHNY|U|V|VV]HWHYMHQHJDWtYpUWpN& $ONDOPDV OLQHiULV WUDQV]IRUPiFLyYDO HOpUKHW KRJ\ D] pU]pNHOKHW IpQ\KDWiVRNDW MHOHQW SRQWRN YDODPHQQ\LHQ HJ\ ~M X,Y,Z (Y a világosságérzetet WNU|]L  NRRUGLQiWDUHQGV]HU HOV WpUQ\ROFDGiED NHUOMHQHN D]W D OHKHW OHJMREEDQ NLW|OWVpN V KRJ\ D IHKpU V]tQpU]HWHW MHOHQW SRQWRN D] X = Y = Z egyenesre LOOHV]NHGMHQHN $ NO|QE|] YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW iP HJ\pENpQW D]RQRV színhatásokat az origóból kiinduló egyenesek jellemzik. Az egyenes irányát az X + Y + Z = 1 „egységsíkkal” való metszéspont x és y koordinátája „normalizáltan” szolgáltatja (ennyi elég, hiszen z = 1 − x − y ). Az (x,y) pont voltaképpen a metszéspont vetülete a Z = 0 koordinátasíkra. A spektrálszíneket ebben az xy koordinátarendszerben egy – az y tengelyre és az y = 1 − x egyenesre simuló - patkó alakú görbe, az E fehéret a (1 3 ,1 3) pont jelenti. A kék és a vörös (a patkó két vége) |VV]HN|WYRQDOiQDEtERUV]tQHNIRJODOQDNKHO\HW$&,(V]tQGLDJUDPHUpQ\HKRJ\D színingereknek az alapszínek választásától független jellemzését szolgáltatja, a V]tQ|VV]HJ]pVL V]DEiO\ pUYpQ\EHQ PDUDG V D V]tQH]HW pV D WHOtWHWWVpJ pU]HWMHOOHP]N HJ\pUWHOP&HQV]iPV]HU&VtWKHWHNGRPLQiQVKXOOiPKRVV]V]tQWDUWDORP  15

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

O.2.4. Színes mozgóképmegjelenítés analóg és digitális formában $ PHJILJ\HOW WiUJ\UyO pUNH] IpQ\VXJDUDNDW V]HPQN RSWLNDL UHQGV]HUH D] ideghártyára vetíti, ott a látvány valódi képe jelenik meg, így a tárgy egyes pontjaiból induló sugarak az ideghártya jól meghatározott pontján hoznak létre ingerületet. 6]HPQNIHOERQWyNpSHVVpJpWH]pUWDOiWyLGHJHNV&U&VpJHV]DEMDPHJ(OIRJDGRWWDGDW hogy ez a felbontóképesség 2 szögperc (azaz a 2 szögpercnél kisebb látószög alatt pUNH] IpQ\VXJDUDN QDJ\MiEyO XJ\DQD]RNDW D OiWyLGHJHNHW LQJHUOLN  $ V]tQH]HWWVpJHW pU]pNHO LGHJHN VRNNDO ULWNiEEDN HVHWNEHQ  V]|JSHUFHV IHOERQWyNpSHVVpJHW szoktak emlegetni. (OWHUMHGWQp]HWKRJ\IJJOHJHV VtNEDQ NE  IRN WHUMHGHOP& NpSHNUH WXGXQN ILJ\HOQL V KRJ\ NHGYHOMN D  NpSDUiQ\W (]HNEO D] DGDWRNEyO DGyGLN KRJ\ HJ\ NpSHW  VRUEDQ  RV]ORSEDQ HOUHQGH]HWW PHJIHOHO YLOiJRVViJ~ pV V]tQ& SRQWEyO |VV]H OHKHW UDNQL ~J\ KRJ\  NHOO WiYROViJEyO V]HPOpOYH  D OiWYiQ\ V]HPFVpV mivolta nem zavaró. Régi tapasztalat, hogy a mozgás illúzióját kelti, ha a (nem túl sebesen) mozgó tárgyakról készült pillanatfelvételeket egymás után vetítjük egy HUQ\UH (OpJ PiVRGSHUFHQNpQW  NpSSHO RSHUiOQL H V]iPYHWpVEHQ D SHULyGLNXV elsötétítések okozta villogás kellemetlen hatásától eltekintünk), ez azt jelenti, hogy mozgókép tárolása, továbbítása érdekében legalább másodpercenként 600 ⋅ 800 ⋅ 25 = 12 000 000 képpont adatainak lejegyzését, továbbítását kell biztosítani. A képpontok világosságadatát 7 biten ábrázolva (ezt megint szubjektív PLQVpJpU]HWQN LQGRNROKDWMD  NE  Mbps sebességigény adódik. Színességadatra csak 5 ⋅ 5 = 25 képpontonként van szükség, s megelégedhetünk 256 színnel, ezért a fekete-fehér film kiszínezése mindössze 8 ⋅ 12 / 25 = 3.84 Mbps sebességtöbblettel jár. Napjaink analóg videojelei soronkénti letapogatással készülnek. A másodpercenkénti 12 - 12.5 millió mintából egy kb. 5 - 6 MHz ViYV]pOHVVpJ& MHO iOO össze, ez az analóg világosságjel sávszélessége. A színességadatok ritkábban YiOWR]QDN |W|GHNNRUD ViYV]pOHVVpJ LV HOpJ VRURQNpQW |W NpSSRQW XJ\DQRO\DQ V]tQ& az egymás alatti sorok hasonlóságát nem lehet ilyen könnyen kihasználni). Színességadatnak az Y-B és az Y-R színkülönbségi jeleket, illetve velük arányos jeleket szoktak használni (Y, Cb, Cr három vezetékpáron). A két „chroma” jelet olykor ügyes eljárással összeszövik egymással (S-video jel, az Y és a „chromatics” külön vezetékpáron, Y/C, YC2), illetve a világosságjellel is (kompozit video, CVBS jel). Egyes berendezések RGB jeleket szolgáltatnak, illetve fogadnak. A sorokat, képeket termináló szinkronjeleket az Y, illetve a G jellel összeolvasztva szolgáltatják. A klasszikus digitális stúdiószabvány (SDTV) az analóg világosságjelet 13.5 MHz, a színkülönbségi jeleket 6.75 MHz frekvenciával mintavételezi (ezt hívják 4:2:2 mintavételi struktúrának). Mindhárom adatot 10 bittel ábrázolva adódik a 270 Mbps sebességigény. A képpontok efféle jellemzése ahhoz hasonló, mintha a N|U~WL YLOODPRVEDQ KHO\]HWQNHW PiVRGSHUFHV LGN|]|QNpQW D I|OGUDM]L V]pOHVVpJ hosszúság adataival írnók le. Ha centiméteres pontosságú helyzetjellemzésre W|UHNV]QN VRNNDO NHYHVHEE DGDWRW LJpQ\HO KD D 3HWIL KtGKR] D] (0.eKH] D Nyugati pályaudvarhoz képest mutatkozó relatív helyzetünket adjuk meg, s amint KDODGXQN D N|U~WRQ D UHIHUHQFLiW LV PHJIHOHOHQ YiODV]WMXN (IIpOH JRQGRODWRQ alapulnak a képtömörítés mai technikái, szabványai. A széles körben elterjedt MPEG-2 szabvány pl. akár néhány Mbps VHEHVVpJ& W|P|UtWpVUH LV NpSHV pOYH]KHW PLQVpJ&V]tQHVPR]JyNpSHWV]ROJiOWDWYD

16

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

P.2.1. Bolyongás a Fletcher görbéken A szinuszos jelet szolgáltató függvénygenerátor jelét hangszóróra vezetjük. Az így HOiOOtWRWW pSSHQ KDOOKDWy  kHz frekvenciájú hang hangnyomásszintje 15 dB. A generátor frekvenciáját 1 kHz-re csökkentve, a mért hangnyomásszint 30 dB, tovább csökkentve 100 Hz-re a hangnyomásszint 0 dB OHV] D] HOiOOtWRWW MHO DPSOLW~GyMD közben nem változott!). a) Mekkora a 10 kHz-es hang hangossága phon-ban? b) Mekkora az 1 kHz-es hang hangossága phon-ban? c) Mekkora az 100 Hz-es hang hangossága phon-ban? d)0LYHOPDJ\DUi]]DKRJ\DPpUWKDQJQ\RPiVV]LQWHNHOWpUHNKRORWWPLQGDKiURP esetben azonos a generátor jelének amplitúdója? Megoldás: a) Hiába ismert a hangnyomásszint, nem ez mondja meg, milyen hangosnak halljuk. 0HNNRUD D YHOH D]RQRV KDQJRVViJpU]HWHW NHOW  kHz frekvenciájú hang hangnyomásszintje? A hang éppen hallható, vagyis a hallásküszöb közelében van. Az 1 kHz frekvenciájú, éppen hallható hang hangnyomásszintje 0 dB, tehát a 10 kHz frekvenciájú hang hangossága 0 phon. b) Az 1 kHz frekvenciájú hangra a hangosságot éppen a hangnyomásszint számértéke adja. Az 1 kHz frekvenciájú hang hangossága tehát 30 phon. c) $ )OHWFKHU J|UEpN WHNQ DODN~DN D KDOOiVN|V]|E YDQ N|]O|N OHJDOXO D]  hangosságparamétere 0 phon, legmélyebb pontja 1 kHz környékén van, s itt a hangnyomásszint 0 dB. A 0 phon SDUDPpWHU& J|UEH  Hz frekvencián jóval QDJ\REE KDQJQ\RPiVV]LQW& $  dB KDQJQ\RPiVV]LQW&  Hz frekvenciájú jel tehát jóval gyengébb a hallásköszöbnél, „negatív” hangosságú. Az emberi léptékben QHJDWtY KDQJRVViJ SHUV]H HWWO PpJ OHKHWQH pUWHOPHV MHOOHP] KD SO D PDFVNiN hangérzékelési képességét kívánjuk jellemezni. A mi szokásos feladatainkban negatív hangosság nem játszik szerepet. d) Ennek több oka is lehet. A hangszóró és a mikrofon – méreteikkel összefüggésben ± HOWpU KDWiVIRNNDO DODNtWMiN D] HOHNWURPRV MHOHW KDQJUH]JpVVp pV IRUGtWYD $ NO|QE|] IUHNYHQFLiM~ MHOHNQHN HOWpU OHKHW D WHUMHGpV N|YHWNH]WpEHQ IHOOpS FVLOODSRGiVD %HIRO\iVROKDWMD D] HUHGPpQ\W D] LV KRJ\ D IDODNRQ EHN|YHWNH] YLVV]DYHUGpVHN HOWpU KDWiV~ MHO|VV]HJ]GpVW HUHGPpQ\H]QHN D NO|QE|] PpUpVL IUHNYHQFLiNRQ 0iU FVDN H]pUW LV HIIpOH PpUpVHNHW NO|QOHJHV HOQ\HO IDO~ környezetben kell végezni, ezt hívják süketszobának.

P.2.2.$KDQJHUV]DEiO\R]iVGLOHPPiMD (OVOiWiVUDDKDQJHUV]DEiO\R]iVQHPQHKp]IHODGDWHJ\SRWHQFLyPpWHUFV~V]NiMiUyO WiSOiOYD D N|YHWNH] IRNR]DWRW HOpUKHW KRJ\ D SRWHQFLyPpWHUUHO NHGYQN V]HULQW állítsuk be a rádió hangerejét. Ez általában így is történik, de van ennek a PHJROGiVQDN KiWUiQ\RV ROGDOD LV H] NO|Q|VHQ NLV KDQJHUQpO ILJ\HOKHW PHJ KD lehalkítjuk a rádiót, akkor megváltozik a hallásélmény, a mély és a magas hangok HOVLNNDGQDN $ )OHWFKHU J|UEpN YDODPHO\HVW V]iPRW DGQDN D YiUKDWy HUHGPpQ\UO KLV]HQ D]W PXWDWMiN KRJ\ D] D]RQRV KDQJRVViJSDUDPpWHU& J|UEpN QHP „párhuzamosak”, 10 dB FVLOODStWiV QHP D]RQRV PpUWpN& KDQJRVViJYiOWR]iVW MHOHQW

17

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

1 kHz-en és 100 Hz-en. Az a 10 dB csillapítás, ami 10 phon hangosságcsökkenést okoz az 1 kHz frekvenciájú hangon, a hallásköszöb alá szoríthatja a jel 100 Hz-es |VV]HWHYLW GH PLQGHQNpSSHQ  phon-nál nagyobb hangosságcsökkenést okoz a 100 HzN|UQ\pNL|VV]HWHYN|Q /HKHW RO\DQ HUVtWW FVLOODStWyW  NpV]tWHQL DPLQpO D KDQJHUV]DEiO\]y KDQJROiVDIUHNYHQFLDIJJHUVtWpVYiOWR]iVWRNR]PpJSHGLJ~J\KRJ\D]HJ\HQOHWHV KDQJRVViJYiOWR]iVWLGp]]HQHO9DQDNLV]HUHWLKDV]QiOQLYDQDNLQHP

P.2.3. A zaj pszofometrikus értékelése $ KDQJMHO PLQVpJpW pOYH]KHWVpJpW V]iPRV WpQ\H] EHIRO\iVROMD $ NpW legfontosabb talán az a frekvencia- és az a dinamikatartomány, amelyen belül a jel torzításmentes, s így a valóságos élményhez közeli hangzást képes biztosítani. Az elektromos feldolgozás során zajok is keletkeznek, s a hasznos jelet additív módon (ti. hozzáadódva) befolyásolják. Zavaró hatásukat kényelmes dolog a teljesítményükkel, pontosabbban a jel és a zaj teljesítményének arányával, a jel-zaj YLV]RQQ\DO MHOOHPH]QL 1RKD D MHO]DM YLV]RQ\ V]iPRV DONDOPD]iVEDQ MyO PLQVtWL D MHO KDV]QiOKDWyViJiW KDQJMHOHNQpO QHP IHOWpWOHQO MHOOHP] D ]DM RNR]WD PLQVpJURPOiVUD  dB jel-zaj viszonyt okozhat olyan zaj is, amelyiknek spektrális komponensei a 100-300 Hz tartományban vannak, s olyan zaj is, amelyben az 1000 +] N|UOL |VV]HWHYN D GRPLQiQVDN $ )OHWFKHU J|UEpNHW LVPHUYH Q\LOYiQYDOyQDN W&QLNKRJ\D]XWyEELHVHWVRNNDONHOOHPHWOHQHEE $MHO]DMYLV]RQ\PLQW W|P|U PLQVpJL MHOOHP] PHJPHQWpVH pUGHNpEHQ D ]DM NO|QIpOH IUHNYHQFLiM~ |VV]HWHYLW V~O\R]YD D] RNR]RWW KDWiVQDN PHJIHOHOHQ V~O\R]YD pUGHPHV WHNLQWHWEH YHQQL $ FpOV]HU& V~O\R]iVW V]DEYiQ\RN U|J]tWLN H] PyGRW WHUHPW D NO|QIpOH IHOGROJR]iVL IRO\DPDWRNEDQ NHOHWNH] ]DMRN összehasonlítására. Az efféle súlyozással számított zajteljesítményt nevezik SV]RIRPHWULNXVDQ PpUW ]DMWHOMHVtWPpQ\QHN $ V~O\R]iVW DONDOPDV PyGRQ V]&UYHO LV EL]WRVtWDQLOHKHWH]WDV]&UWQHYH]LNSV]RIRPHWULNXVV]&UQHN

P.2.4. Színezet és telítettség pszihofizikai értelmezése $ &,( V]tQGLDJUDP VHJtWVpJpYHO D V]tQH]HWHW pV D WHOtWHWWVpJHW V]iPV]HU&HQ LV jellemezhetjük. Ezen fogalmak a köznyelvben a látott fényfoltnak azt a tulajdonságát ragadják meg, hogy a látvány milyen viszonyban van valamely spektrálszínnel, LOOHWYH D IHKpUUHO /HV]|JH]WN KRJ\ D IHKpUEO pV YDODPHO\ VSHNWUiOV]tQEO D V]tQLQJHUHN ]|PH NLNHYHUKHW D EtERUV]tQHN MHOHQWLN D NLYpWHOW  $ V]tQH]HW pszihofizikai jellemzésére az a szín használható, amelyet a fehérrel elegyítve a PLQVtWHQG V]tQH]HW HOiOOtWKDWy $] HOiOOtWiVEDQ V]HUHSHW MiWV]y VSHNWUiOV]tQ hullámhosszát nevezzük domináns hullámhossznak. A CIE színdiagramon a fehér pontból (több fehér is van, itt az E IHKpUUHNHOOJRQGROQL DPLQVtWHQGV]tQSRQWKR] K~]RWWHJ\HQHVV]DNDV]pVDPLQVtWHQGV]tQKH]WDUWR]yVSHNWUiOV]tQKH]K~]RWWVXJiU DUiQ\DDWHOtWHWWVpJUHMHOOHP]H]WV]tQWDUWDORPQDNQHYH]]N Feladat: A CIE színdiagram segítségével határozzuk meg az FCC szabvány szerinti alapszínek (a televíziózásban használt alapszínek) domináns hullámhosszát és színtartalmát! A

18

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

számolás során szemléltessük a színkoordináták származtatását! pU]pNHOMNHDKiURPDODSV]tQD]RQRVV~O\RNNDONpS]HWWHUHGMpW"

Fehérnek

Megoldás: $] ;<= &,( V]tQ|VV]HWHYNQHN D] )&& 5*% DODSV]tQHLYHO YDOy NDSFVRODWiW D] lineáris transzformáció adja meg. A vörös alapszín  X   0.61 0.17 0.2   R        V]tQ|VV]HWHYL H]pUW X = 0.61, Y = 0.3, Z = 0 . A  Y  =  0.3 0.59 0.11 ⋅  G  PHJIHOHO V]tQNRRUGLQiWiN x = 0.67, y = 0.33 . A zöld Z   0 0.07 1.12   B  SRQW V]tQ|VV]HWHYL X = 0.17, Y = 0.59, Z = 0.07 s a    színkoordináták: x = 0.20, y = 0.71 . Végül a kék alapszínre X = 0.2, Y = 0.11, Z = 1.12 adódik, és az, hogy x = 0.14, y = 0.08 . A diagramba berajzolva a domináns hullámhossz rendre kb. 470, 535, 610 nm, a színtartalom pedig 0.9, 0.8 és 1.0 . A szemléltetés abban áll, hogy egy pontot, pl. egy fehérhez közeli színt kiragadva berajzoljuk az RGB és az XYZ koordinátarendszerbe, majd berajzoljuk az RULJyW D SRQWWDO |V]HN|W HJ\HQHVW PHJV]HUNHV]WMN D PHWV]pVSRQWMiW D] „egységsíkkal”, s a metszéspontot vetítjük az XY síkra. Ez egy ábrasorozat lesz, NLYHWtWHQL OHKHW D UDM]ROJDWiV YLV]RQW NLFVLW LGLJpQ\HV D V]HUNHV]WpV HOpJ ERQ\ROXOW és hosszadalmas). $ KiURP DODSV]tQ D]RQRV V~O\RNNDO NpS]HWW HUHGMH D] D] HJ\HQHV D] ;<= koordinátarendszerben, amely az origót a $ = (0.98, 1.0, 1.19) ponttal köti össze. Ez nem pontosan ugyan, de majdnem azonos az E fehérrel, hiszen x ≅ y ≅ 0.31

P.2.5. Színösszegzés, láthatóság Milyen arányban kell a CIE zöld és kék alapszínét összeadni, hogy azonos YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW NO|QE|] V]tQH]HW& HQFLiQRNiW iOOtWVXQN HO" $] D]RQRV YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW HIIpOH NHYHUpNHN N|]O PHO\LNQHN D] HOiOOtWiVD LJpQ\OL D legkisebb teljesítményt? Mi a domináns hullámhossza annak a színnek, amelynél ez a keverék minimális színtartalmú? Megoldás: $ YLOiJRVViJpU]HWHW NLIHMH] DGDW Y = 0.59 ⋅ G + 0.11 ⋅ B . Egységnyi világosságérzetet kelt 1 0.11 egységnyi zöldmentes kék és 1 0. 59 egységnyi kékmentes zöld. Ha az HJ\LNEOλ „kanálnyit” használunk, akkor a másikból 1 − λ kanálnyit hozzákeverve a világosságérzet azonos marad. Tehát a B = 9.09 ⋅ λ és G = 1.69 ⋅ (1 − λ )  |VV]HWpWHO& NHYHUpNHN HJ\VpJQ\L YLOiJRVViJpU]HWHW NHOWHQHN +D D] |VV]HWHYN V~O\iW DUiQ\RVDQ PHJQ|YHOMNDNNRUDYLOiJRVViJpU]HWLVDUiQ\RVDQQ Nyilván a kékmentes zöld, hiszen a zöld szín láthatósága a legjobb. Algebrailag is ez jön ki, hiszen a felhasznált teljesítmény B + G = 9.09 ⋅ λ + 1.69 ⋅ (1 − λ ) , s ez akkor a legkisebb, ha λ = 0 . Mindez persze akkor volna gyakorlatilag is helytálló, ha az alkalmazott fényforrások a TV alapszíneit iOOtWDQiNHOVUiDGiVXOD]RQRVKDWiVIRNNDO A színtartalom vizsgálata érdekében kijelölünk egy P pontot a GB egyenesen, s ezt összekötjük az E fehér ponttal, majd meghosszabbítjuk a patkó széle (a spektrálszínek) irányába. Az így kijelölt spektrálszín legyen S! Kérdés, mikor lesz

19

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

minimális az EP/ES hányados. Tegyük fel, hogy a P pontot mozgatjuk, s az EP egyeneseken kijelöljük azokat a Q pontokat, amelyekre EQ = c ⋅ EP ! Felismerhetjük, hogy ezek a pontok a GB egyenessel párhuzamos egyenesen vannak, annál távolabb az E ponttól, minél nagyobb c értéke. A felismerés egyenes következménye, hogy a V]tQSDWNyKR] HJ\ RO\DQ pULQWW NHOO K~]QXQN DPL SiUKX]DPRV D GB egyenessel. Az egyenes érintési pontja jelenti a feladatunk megoldását. Ez – szemre – kb. az 510 nm hullámhosszú fényt jelenti. A számított színtartalom kb. 25%.

P.2.6. A kompozit videojel és rokonai $ Ki]WDUWiVEDQ HOIRUGXOy NO|QE|] NRUEyO V]iUPD]y NpSIHOGROJR]y HV]N|]|N W|EEpNHYpVEp D]RQRV V]tQUHQGV]HUEHQ GROJR]QDN iP HOWpU LQWHUIpV]HNNHO rendelkeznek. A teljesség igénye nélkül megemlítünk néhányat. 79'9'IHOYHYpVOHMiWV]yYLGHRPDJQyMHOOHJ]HWHVFVDWODNR]yMDDSyOXV~ (Euro)SCART csatlakozó, amely adási vagy vételi irányú R-G-B jelek, CVBS jel, LOOHWYH 6YLGHR MHO V]iPiUD EL]WRVtW |VV]HNDSFVROiVL OHKHWVpJHW (J\HJ\ NpV]OpN SHUV]HQHPIHOWpWOHQOKDV]QiOMDNLHIHONtQiOWOHKHWVpJHNPLQGHJ\LNpW $]5*%MHOHNUOV]yOYDD]WNHOONLHPHOQLKRJ\DWpYpWHFKQLNiEDQ KDV]QiOW efféle jelhármasban a G jel felel a sor- és a képszinkronért. Ez a jelhármas YLV]RQ\ODJULWNiQQ\HUDONDOPD]iVWLQNiEEFVDNV]iPtWyJpSHNNpSHUQ\MHNpQW DQQiO gyakoribb a ”component video”, amely az Y (világosságjel és szinkron), a Pb (kék színkülönbségi jel) és a Pr (vörös színkülönbségi jel) együttese. Az YPbPr jellegzetesen három RCA csatlakozón jelenik meg. Analóg csatlakozások közül ez a PyGEL]WRVtWMDHOYLOHJ DOHJMREEPLQVpJHW $&9%6&RPSRVLWH9LGHR%ODQNLQJDQG6\QFKURQ MHOLJHQ|VV]HWHWWLGEHQ frekvenciában együttesen ravaszul strukturált. Két alkotója a világosságjel és a V]tQHVVpJHW KRUGR]y ÄFKURPLQDQFLD´ 0LQGNHWW VRURQNpQW VWUXNWXUiOW $ világosságjelbe van beépítve a két szinkronjel, ezek jelzik a sorok és a képek kezdetét. A világosságjel velük együtt kb. 5 MHz ViYV]pOHVVpJ& V PLYHO NYi]L D]RQRV VRULGQ\L V]DNDV]RNEyO iOO H]pUW D VSHNWUXPD IpV&V NHVNHQ\ IpV&IRJDN N|]|WWV]pOHVUHVV]DNDV]RNNDO$NpWV]tQNO|QEVpJLMHOXJ\DQFVDNIpV&VVSHNWUXP~ EHOON DONRWMiN D NO|QE|] V]tQHV 79 UHQGV]HUHN NLFVLW YDJ\ PHJOHKHWVHQ NO|QE|]NpSSHQ DÄFKURPLQDQFLD´ |VV]HWHYW $] |VV]HV]|YpVL HOMiUiV RO\DQ KRJ\ H] D MHO LV PHJU]L D VSHNWUXP IpV&V MHOOHJpW iP IpV&IRJDL D YLOiJRVViJMHO IpV&IRJDL N|]p HVQHN V tJ\ D]RNDW QHP ]DYDUMiN .pVEE PpJ IRJODONR]XQN H]HQ HOMiUiVRN legalább egyikével.) A CVBS jel gyakran egyetlen RCA dugón jelenik meg (a SCART csatlakozóból kivezetett „Video” feliratú vezeték). $] 6YLGHR FVDWODNR]y PiV NLYLWHO& (]HQ D  SRQWRV FVDWODNR]yQ D &9%6 MHO világosságjele és a „chrominancia” szét van választva, pontosabban nincs összeadva. (] D NpW |VV]HWHY LWW NO|Q YH]HWpNSiURQ NHUO WRYiEEtWiVUD H]pUW HJ\PiVW NHYpVEp ]DYDUMiNPLQWD&9%6MHOQpO$PHJMHOHQtWHWWNpStJ\YDODPLYHOMREEPLQVpJ& $ '9' IHOYHYN pV LJpQ\HVHEE OHMiWV]yN UHQGV]HULQW UHQGHONH]QHN +'0, +LJK'HILQLWLRQ0XOWLPHGLD,QWHUIDFH FVDWODNR]iVLOHKHWVpJJHO(]GLJLWiOLVH]ÄD´ digitális csatlakozási felület. Ezen a csatlakozón is a „component video” jelei MHOHQQHN PHJ KiURP |QiOOy VRURV DGDWIRO\DP IRUPiMiEDQ ,O\HQNRU <&U&E MHOUO szoktak beszélni, itt Cr és Cb a digitalizált színkülönbségi jelek.

20

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

G.2.1. Gyakorló feladat 2O\DQ KDQJHUV]DEiO\]yW NHOOHQH NpV]tWHQL DPHO\  phon hangosságú jelet 20 phonos lépésekben a hallásküszöbig csillapítani képes. A ±5 phon pontosságot HOHJHQG D  Hz-6 kHz tartományban biztosítani. Készítsen táblázatot a N|YHWHOPpQ\HNUO 5DM]ROMD IHO D PHJYDOyVtWDQGy FVLOODStWiVNDUDNWHULV]WLNiNDW +iQ\ töréspontú korrektorra lesz egyáltalán szükség? Megoldható-e a feladat kizárólag ellenállások, illetve ellenállások és egyetlen kondenzátor alkalmazásával?

G.2.2. Gyakorló feladat Van olyan TV készülék, amelyet a DVD lejátszóval három vezetékpár – Y, Cb, Cr feliratú – köt össze. Tegyük fel, hogy Cb=B-Y és Cr=R-Y (a valóságban e UHOiFLyNEDQD]DUiQ\RVViJLWpQ\H]QHP  a)0LO\HQV]tQ&OHV]DPHQ\HJ]UONpV]OWIHOYpWHOHQ a menyasszony hófehér ruhája, ha a Cb és a Cr kábeleket felcseréljük? b) Melyek azok a színélmények, amelyek e cserére érzéketlenek?

G.2.3. Gyakorló feladat (PHVH DNL J|UNRUFVRO\iYDO YLV]L D KLWHOV]HU]GpVHNHW D] J\IHOHNQHN  OHJ~MDEE ötlete: a világításra fordított energia tekintélyes hányada megtakarítható lenne, ha a OpQ\HJpEHQ  IHKpU IpQ\W V]ROJiOWDWy IpQ\IRUUiVRN KHO\HWW PLQGHQWW ]|OG IpQ\& lámpákat használnánk. a) Segítsen Emesének, s az Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B összefüggés alapján magyarázza PHJ D] pUWHWOHQNHGNQHN PLIpOH IL]LROyJLDL DODSMD YDQ H EiMRV K|OJ\ |WOHWpQHN (A megvilágított tér világossága nem változhat.) b) Számítsa ki, hány százalék lenne a megtakarítás! c)0LO\HQEL]RQ\WDODQViJLWpQ\H]LYDQQDND]HIIpOHV]iPYHWpVQHN"

G.2.4. Gyakorló feladat Színes monitor egy pixelének megjelenítéséhez a színkülönbségi jelek RíY = 0.35, illetve BíY = íDYLOiJRVViJMHOSHGLJRV a.) 0HNNRUiNDSL[HOWMHOOHP]5*%V]tQ|VV]HWHYN? b.) 0LO\HQV]tQ&QHNpU]pNHOMNH]WDNpSSRQWRW" c.) A képpont színét egy szabványos E fehér szín és egy RGB alapszín keverésével NtYiQMXNHOiOOtWDQL0HNNRUDDIHKpUpVPHNNRUDD]DODSV]tQV~O\WpQ\H]MH" d.) Mekkora a pixel színtartalma?

21

Infokommunikáció gyakorlatanyag

2. Hang – hallás, kép - látás

Azonos hangosságú szinuszos hangok intenzitása (Fletcher-Munson görbék) (http://www.webervst.com/fm.htm)

A CIE színdiagram és a CIE alapszínek (http://en.wikipedia.org/wiki/Image:CIExy1931_CIERGB.png)

22