Экспериментальное исследование смоделированного преобразователя на ПК

В соответствии с представленным материалом проведем экспериментальные исследования смоделированного преобразователя на ПК.

Рассмотрим сигналы, прошедшие цифровое преобразование для разных параметров цифрового кодирования – частота дискретизации, число уровней квантования.

И оценим качество полученного сигнала в приемном устройстве (по осциллограмме и изображению).

Осциллограммы исследования аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования сигнала приведены на рисунках 4.1 - 4.12.

Рис. 4.1.Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2), число уровней квантования – 256;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.2. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 32;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.3. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 8;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 91%

Рис. 4.4. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 4;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 91%

Рис. 4.5.Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 256;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 75%.

Рис. 4.6. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 16;

3) ФНЧ не подключен;

4) длительность прямого хода 75%.

Рис. 4.7. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования - 256;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.8. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2), число уровней квантования – 32;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.9. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 16;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.10. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 8;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.11. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 4;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Рис. 4.12. Осциллограммы схемы Д1 с параметрами:

1) частота тактовых импульсов – 20 кГц;

2) число уровней квантования – 1;

3) ФНЧ подключен;

4) длительность прямого хода 91%.

Графики наглядно отображают процесс преобразования сигнала. Также четко видна зависимость преобразуемого сигнала от параметров преобразования.

Для наглядности проведенного эксперимента с помощью программы Photoshop CS продемонстрируем изображения при различном числе уровней квантования.

Используя программу Photoshop CS, изменяем число уровней квантования при разрешении 254 dpi.

Частота дискретизации определяет число отсчетов в строке в телевизионном сигнале. В программе Photoshop CS – это эквивалентно числу пикселей по горизонтали.

Число уровней квантования (число двоичных разрядов) в телевизионном сигнале, в программе Photoshop CS – это эквивалентно глубине цвета (типу изображения).

Качество оцифрованной фотографии определяется не только ее размером и разрешением.

На рисунках 4.13-4.15 показаны изображения, полученные при различном числе уровней квантования.

Рис. 4.13. Изображение при числе уровней квантования - 4, разрешение 254 dpi

Рис. 4.14. Изображение при числе уровней квантования - 16, разрешение 254 dpi

Рис. 4.15. Изображение при числе уровней квантования - 512, разрешение 254 dpi

Полученные осциллограммы сигналов цифрового преобразования наглядно иллюстрируются следующими изображениями:

1) 16 уровней квантования

2) 64 уровня квантования

3) 128 уровней квантования

В результате проведенного эксперимента видно, что на качество изображения влияет число уровней квантования.

При большем количестве уровней квантования, ложные контуры не- заметны.

Контрольные вопросы

1) Объяснить принцип аналого-цифрового преобразования

2) Понятие дискретизации. Теорема Котельникова

3) Основное условие дискретизации.

4) Квантование по уровню.

5) С чем связан выбор числа уровней квантования?

6) Ошибка квантования и шум квантования.

7) Форматы преобразования ТВ сигналов 4:2:0, 4:1:1 и 4:4:4.

8) Как будет выглядеть ТВ сигнал после цифровой обработки:

а) при наличии ФНЧ на выходе ЦАП;

б) при отсутствии ФНЧ на выходе ЦАП.

9) Преимущества представления сигнала в цифровой форме.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Телевидение: Учебник для ВУЗов / Под ред. В.Е. Джаконии. − М.: «Радио и связь», 2010.− 615 с.

2. Смирнов А.В., Пескин А.Е. Цифровое телевидение − от теории к практике.− М.: Горячая линия − Телеком. 2005.− 352 с.

3. Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения. Учебник для ВУЗов.− СПб.: Лань, 1998.− 288 с.

4. Быков Р.Е. Основы телевидения и видеотехники. − М.: Горячая линия − Телеком, 2006. − 399 с.

5. Яне. Цифровая обработка изображений / Пер. с англ. А.М. Измайловой − М.: Техносфера, 2007. − 583 с.

6. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров / Под ред. А.-Й.К. Марцинкявичюса и Э.-А.К Багданскиса. − М.: Радио и связь, 1988. − С. 5−100.

7. Кривошеев М.И. Цифровое телевидение: Учебное пособие по курсу телевидения. − М.: ВЗЭИС, 1985. − С. 28−43.

8. Новаковский С.В., Котельников А.В. Новые системы телевидения. Цифровые методы обработки видеосигналов. − М.: Радио и связь, 1992. − 89с.

9. Уоткинсон Д. Пособие для инженеров по сжатию цифровых потоков. Пер. с англ. / Под ред. «Снелл и Уилкокс» ЗАО, М. − Великобритания: Snell & Wilcox Ltd., 1994. − 64 с.

10. Лебедев Д. С., Цуккерман И.И. Телевидение и теория информации. − М.: «Энергия», 1965. − 219 с.

11. Цифровое кодирование телевизионных изображений. / Под ред. И.И. Цуккермана.− М.: «Радио и связь», 1981. − 240 с.

12. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения. С-Петербург: Изд. Политехника. 2000.− 278 с.

13. Безруков В.Н., Рабинович А.В. Методы сжатия ТВ информации на основе ДКП. Учеб. пособие / МТУСИ. − М.: 2006. − 19 с.

14. Балобанов В.Г., Куляс О.Л., Камалягин А.А. Телевизионный сканирирующий комплекс для РЭМ. Тезисы докладов 4 Всесоюзного симпозиума по РЭМ и аналитическим методам исследования твёрдых тел. г. Звенигород, 1984.

15. Безруков В.Н. Разработка и применение элементов теории

преобразования сигналов изображений в системах прикладного

телевидения. Авторская диссертация на соискание учёной степени

доктора технических наук. − М.: 1996. – 229 с.