Videosignál
A3M38VBM ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer
1 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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
obrazovka
snímač obrazu
pohyb snímací stopy (el. svazek)
pohyb zobrazovací stopy (el. svazek)
Formát obrazu 4:3 2 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 luminofor
katoda mřížka anoda
3 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 kapacitor Celem s paralelně zapojeným s proměnným vybíjecím prvkem Relem Celem
katoda
fotocitlivá vychylovací cívky vrstva optické záření
Relem elektronový svazek
mřížka
Ra anoda
+ 300 V
videosignál
4 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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. Heslo Interlaced scanning 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 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
Neprokládané řádkování „Progressive scanning“ Progressive scanning 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 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
Aktivní a zpětný běh paprsku Zobrazování – aktivní běh paprsku zobrazování 52 us malé napětí – tmavá, vyšší napětí – světlá nejnižší napětí – „úroveň černé“ 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) – nastavení zatemňovací úrovně videosignálu („černější než černá“)
7 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
Monochromatický videosignál CCIR, synchronizace Impuls – řádkový synchronizační impuls, perioda řádků 64us, Frekvence řádků (řádkový kmitočet) - fH = 15 625 Hz Aktivní část videosignálu v řádku – 52 us, řádkový zatemňovací impuls 12 us v něm řádkový synchronizační impuls 4,5 us VCCD1
VCCDN
snímací fotoelementy
L576 tř.623 (do 1/2) L575 tř. 309
aktivní fotoelementy
L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2)
zakryté elementy
HCCD
1/ f
pixel
1 2 3 4,5us 52 us
N-1 N
altivní videosignál z fotoelementů
0,3 V
Hsync
0,35 V
1V
H blk
12 us 64 us (f H = 15 625 Hz) kompozitní videosignál - v jednom TV řádku
8 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 VCCD1
VCCDN
snímací fotoelementy
L576 tř.623 (do 1/2) L575 tř. 309
aktivní fotoelementy
L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2)
zakryté elementy
HCCD
1/ f
pixel
1 2 3 4,5us 52 us
N-1 N
altivní videosignál z fotoelementů
0,3 V
Hsync
0,35 V
1V
H blk
12 us 64 us (f H = 15 625 Hz) kompozitní videosignál - v jednom TV řádku
9 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 fpix= 768 /52 us = 768 /52 .10 -6 = 14,77 MHz Pokud bude senzor mít 520 pixelů bude fpix = 10 MHz Pozn. Analogické výpočty při digitalizaci videosignálu Jaká je vzorkovací frekvence pro získání 720 vzorků na řádek fvzork= 720 /52 us = 720 /52 .10 -6 = 13,85 MHz Získaný obraz nebude mít čtvercový VCCD VCCD snímací fotoelementy L576 tř.623 (do 1/2) rastr“ – L575 tř. 309 aktivní 1
N
fotoelementy L4 tř. 337 L3 tř. 24 L2 tř. 336 L1 tř. 23 (od1/2)
zakryté elementy
HCCD
1/ f
pixel
1 2 3 4,5us 52 us
N-1 N
altivní videosignál z fotoelementů
0,3 V
Hsync
0,35 V
1V
H blk
12 us 64 us (f
H
= 15 625 Hz)
kompozitní videosignál - v jednom TV řádku
10 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
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 Před. A3M38VBM, 2015 J. Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha
