Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Разрешающую способность устройства ввода оценивают по полю (пространственное разрешение) и по амплитуде (уровню квантования видеосигнала). Простраиственное разрегавиие характеризует размер пикссля изображения и определяется частотой дискретизации устройства ввода. Чем тоньше деталь„тем выше соответствующая ей частота видеосигнала. Это разрешение ограничивается эффектом муара, заметным у всех устройств ввода-вывода (особенно у мониторов и сканеров). Эффект муара является проявлением интерференции волн и возникает в том случае, когда размер фрагмента изображения соответствует разрешающей способности устройства ввода.
Для телекамер на основе ПЗС и фотодиодных матриц пространственное разрешение соответствует числу элементов матрицы (чем оно больше, тем выше разрешение СТЗ в целом). Фотодиодным матрицам свойственно невысокое пространствснное разрсшение. Например, телекамеры 1пядЫ 32 (Великобритания) или Нйас1п Еояеп (Япония) содержат всего 6. С'истемы технического зреиия 100х100 элементов, у телекамер на ПЗС вЂ” 2000х1000элементов и выше.
Для определения разрешающей способности устройства ввода используют тестовые таблицы. При выборе ршрешпшя по амплитуде учитывают особснносги зрения. На основании физиологических исследований установлено, что глаз различает не более 64 отгенков серого цвета, чго позволяет для качсствснной оцифровки полутонового изображения использовать 6-разрядный АЦГ1. Однако при этом необходимо учитывать два момента. Во-первых, для любого АЦП характерно наличие шума, уровень которого примерно соответствует его младшему разряду. Во-вторых, чувствительность глаза обладает логарифмической характеристикой, что позволяет ему различать в нижней части диапазона яркостей больше оггенков„чем в верхней.
Технические устройства (сканеры и мониторы) имеют линейную характеристику, поэтому для обеспечения необходимого разрешения малых яркостей при дискретизации требуется не менее 8 бит. В профессиональных системах применяют 10-разрядные и более АЦИ. Как ужс отмечалось, спектральная чувствительность глаза во всем диапазоне видимого света неодинакова. 1'1оэтому каждую цветовую составляющую кодируют одним байтом, что позволяет представить примерно 16,8 млн цветов (256 256 256). Это намного превышает возможности человеческого глаза, так как большинство людей различает приблизительно 128 цветовых тонов при 30 значениях насыщенности и 50 уровнях яркости, т.
е, максимум 128 30 50 = 192 тыс. цветов. Режим представления цветовой составляющей одним байтом получил название Тгце Со1ог в отличие от упрощенного цветового режима Н~ф Со1ог, где каждая компонента кодируется пятью битами, что составляет 32 768 цветов, 6.4.2. Способы хранения изображения Запись больших объемов видеоинформации осуществляют на носитель, в качестве которого чаще всего используют магнитную ленту шириной 8; 12,7 или 25 мм. Лйгнитлця зать основана на способности определенных матс- риалов приобретать остаточную намагниченность в результате воздействия магнитного поля . Чаще всего это иоле создается универсальной магнитной головкой, непосредственно взаимодействующей с носителем и записывающей, воспроизводящей или стирающей видеоинформацию Магнитная головка представляет собой сердечник из магнитомягкого материала с обмоткой.
Материал сердечника (пермаллой, феррит и др.) характеризуется высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой. Сердечник содержит зазор, ширина которого составляет 0,1...10 мкм. При записи ток сигнала намагничивает сердечник и возбуждает в области зазора магнитное поле, которое, в свою очередь, намагничивает носитель. Принцип считывания информации мало отличается от ее записи, Напомним, что зависимость остаточной на- Принцип ма нипюй записи был предложен и осуществлен датским инженером В. Поуль- сеном в 1898 г. 280 6.4, Устройства ввода и хранеггия изображения магниченности носителя от напряженности магнитного поля нелинейна. Для ее линеаризации в обмотку магнитной головки наряду с током сипгаяа подают ток подмагничивания 1гг, частота и амплитуда которого соответственно в 4...6 и 6...8 раз выше, чем тока сигнала.
В этом случае зависимосз ь становится практически линейной до Хгг = (0,3...0,4) У„не, где 7ггне — ток, соответствукиций магнитному насьицению носителя. Изображение записывают на дорожки магнитной ленты продольно, поперсчно или перпендикулярно направлению ес движения (рис. 6.17). При продольной записи лента перемещается относительно неподвижной магнитной головки, причем разноименные магнитные гюлюсы участков расположены на одной и той же стороне рабочего слоя (см. рис. 6.17, а).
Поперечная занись реализуется пугем формирования строчек остаточной намагниченности на ленте подвижными магнитными головками, перемещающимися перпеггдикулярно ей с большой скоростью (см. рис. 6.17, 6). При этом строчки записи уже не оказываются строго поперечными, а имеют некоторый наклон в сторону движения ленты.
Разновидностью поперечной записи является наклонно- строчная (диагональная) запись, когда магггитные дорожки располагаются под острым углом к направлению движения ленты. Этот вид записи, появивнгийся в 60-х годах ХХ в., получил особое распространение при записи телевизионных сигналов. Его существенной особенностью явилась возможность записи на одной строке ~осителя целого телевизионного поля (при поперечгюй записи на одной строке можно было записать всего 15...20 твл). При перпендикулярной записи лента перемещается внутри магнитной головки, при этом магнитные полюсы оказываю'гся с двух сторон носителя (см.
рис. 6.17, в). Рис. 6.$7. Виды аналоговой мапгнтиой записи изображения: а — прогго1гьггый; б — поперечцый; е — ггерггеггликулярггый; 1 — голонка записи; 2 — - магнитная лента Одной из основных проблем, возникагощих при записи изображения, является необходимость передачи широкополосного видеосигнала без искажений. Как было показано выше, при стандарте 625 строк в кадре и передаче 25 кадров в секунду полоса частот сигнала составляет 50 Гц ...
6 МГц. Для записи такого сигнала требуется обеспечить высокую скорость движения зотгг носителя относительно головки. Как правило, скорость движения 6. Силиемы техиическа "о зреиия ленты не превышает 0,4 м/с, поскольку при ббльших скоростях возникают аэродинамические эффекты, существенно ухудшающие качество записи и воспроизведения. Минимальная длина волны, которую удается записать современной промышленной аппаратурой магнитной записи, лежит в диапазоне 0,3...2 мкм. Следовательно, для записи сигнала с частотой Д, = б МГц при Х = 2 мкм необходима скорость ~„п, = ХЯ,„„„= 12 м/с. Достигается такая скорость главным образом благодаря быстрому вращению магнитных головок, а также увеличению их числа (до четырех). Для улучшения качества записи используют ЧМ, при которой видеосигнал модулирует некоторую несущую частоту /О = (1,1...1,5)/П1,х.
Спектр записываемых частот в этом случае перемещается в более высокочастотную область, уменьшая тем самым максимальную длину волны записываемого си~ нала. Недостатком такого подхода является расширение полосы пропускания, которая для видеосигнала становится равной 0,5...11 МГц. В соврсмеиных системах магнитной записи ~от„= 25 м/с. Следовательно, для широкополосного видеосигнала (0,5...11 МГц) диапазон длин волн записываемого сигнала должен составлять 2,3...50 мкм. Видеосигнал на магнитную ленту записывают с помощью аналоговых и цифровых видеокамер. В большинстве из пих в качестве датчика изображения используют матрицы ПЗС разного размера. В последних моделях количество элементов матрицы превышает 5 млн, Аналоговые видеокамеры получили название камкордеры (от англ. сатега + гесоЫег — записывающая камера).
В простых камкордерах класса УНЯ (ЧЫео Ноте Буя1ет) формируется композитный видеосигнал, в камкордсрах класса Ве1асат — компоненз ный, Напомним, что изображение в видеокамере формируется телевизионным растром и состоит из 625 строк разложения (из них 575 — активные). Теоретическое разрешение могло бы составить 575 твл по вертикали и 767 твл (575. 4/3) по горизонтали. На практике разрешение зависит от ширины спектра видеосигнала и соответствующей ей полосы пропускания канала записи.
Например, ширина спектра сигнала яркости для телевизионной системы РА1. равна 5 МГц, поэтому разрешение по горизонтали составляет всего 320 твл. Такое качество изображения, соответствующее известному рсжиму УбА, достигается при использовании компонентного видеосигнала. Для композитного видеосигнала реальная ширина спектра сигнала яркости не превышает 4 МГц, а сигнала цветности — 1,5 МГц, что соответствует разрешению по горизонтали 256 и 96 твл соответственно. Например, для камкордеров классов ЧНБ и УЫео-8 разрешение по горизонтали ограничено 240 твл. Более высокое качество изображения получают в камкордерах классов БУНБ и Н1-8, где вместо единого композитного сигнала используют два композитных сигнала У и С, первый из которых содержит сигнал. яркости и синхроимпульсы, а второй — модулированные сигналы цвстности, Этот комбинированный сигнал получил название Б-УЫео.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
