Воротников С.А. - Информационные устройства робототехнических систем (960722), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Разрешение в этом случае достигает 400 твл. В профессиональных камкордерах класса 6.4. Устройства ввода и храиения изображении Ве1асалп, использующих композитный сигнал в системс ЪЧЖ, обеспечивается разрешение до 5ОО твл. Для профессиональных целей применяют так называемые КбВ-камеры, содержащие три матрицы ПЗС, отдельно на каждую цветовую составляющую. На выходе такой видеокамеры присугствуют как композитный видеосигнал, так и три цветовые составляющие. Следствием этого является возможность прямого подключения цветовых каналов, что улучшает качество воспроизведения.
Недостаток систем аналоговой записи изображения — ограничение на многократное копирование (уровень шума возрастает на 1,5...3,О дБ с каждой новой копией), Например, копирование изображения в системах класса УНБ с допустимыми для телевидения потерями качества вообще невозможно„в системах класса БЧНБ допускается не более двух„а в системах класса Власам — более четырех копий. Этого недостатка лишены появившиеся в конце ХХ в.
цифровые видеокамеры. Первая промышленная система цифровой записи изображения была создана на фирме Бопу, Основная проблема при разработке таких систем заключалась в необходимости значительного расширения пропускной способности канала записи вследствие резкого увеличения потока информации. Так, для цифрового композитного видеосигнала (стандарт 02) при частоте его дискретизации 17,72 МГц (четвертая гармоника поднееущей частоты сигнала цвет- ности) поток информации составит 17,72. 8 = 142 Мбит/с. В случае цифровой записи изображения в стандарте В1 с раздельным кодированием сигналов яркости и цветности при частоте дискретизации 13,5 МГц для сигнала яркости и 6,75 МГц для сигналов цветности Н - 1' и  — Г; а также 8-битовом квантовании амплитуды получаем (13,5 + 2 6,75) 8 = 216 Мбитй.
Достижение такой пропускной способности позволило, во-первых, существенно улучшить качество изображения и, во-вторых, значительно увеличить (до нескольких десятков копий) число допустимых перезаписей информации на носитель практически без потери качества. В то же время это предъявляет жесткие требования к средствам передачи данных„поэтому во многих случаях непосредственная передача и запись такого потока информации в реальном масштабе времени практически невозможна. Техническое решение этой проблемы предполагает кодирование видеосигнала. 6.4.3.
Кодирование видеосигнала Композитный видеосигнал в телевизионных системах РА1. и ЫТБС дискрстизируют с частотой, равной четвертой гармонике цветовой подиесущей : частоты. Пропускная способность канала передачи изображения составляет ' .177 Мбитй в системе РА1. и 143 Мбит/с в системе ИТБС. Для представления компонентного видеосигнала в цифровом виде установлены правила раздель. ной дискретизации, квантования и кодирования сигнала яркости 1'и двух цве' торазностных сигналов Л -- У (С~) и  — У (СЪ). Кодирование видеосигнала, как 283 6.
Сиетел~и гпехническога зрепия и звукового сигнала (см. гл. 5), предполагает использование линейной импульсно-кодовой модуляции. Полоса частот, необходимая для обеспечения требуемой пропускной способности, зависит от характеристик канала. Рассмотрим..кодирование видеосигнала в режиме линейной импульсно- кодовой модуляции в цифровом стандарте 01. Здесь сигнал яркости и оба цветоразностных сигнала имеют одинаковые гюлосы частот, равные 3,375 МГц каждая.
Частота дискретизации сигнала яркости составляет 4 3,375 = 13,5 МГц, а каждого цветоразностного сигнала — 2.3,375 = = 6,75 МГц, Частоты дискретизации связаны с частотой строчной развертки, что обеспечивает неподвижную ортогональную структуру телевизионного изображения, Существенно, что значениям 13,5 и 6,75 МГц кратна частота строчной развсртки как телевизионного стандарта разложения 625 строк/50 кадров, так и стандарта 525 сгрок/60 кадров.
(Выбор в качестве базовой частоты 3,375 МГц.во многом связан именно с соображением кратности,) Указанные обстоятельства позволили ввести единый мировой стандарт цифрового кодирования компонентного видеосигнала, при котором в активной части строки содержится 720 элементов сигнала яркости и по 360 элементов каждого цветоразностного сигнала. Таким образом, соотношение между частотами дискретизации всех компонент видеосигнала (в данном случае 13,5; 6,75 и 6,75 МГц) и верхней частотой сигнала 3,375 М1 ц составляет 4:2:2. Поэтому рассматриваемый формат получил название компонентного формата 4:2:2.
Записываемый поток видеоинформации в формате 4:2:2 при 8-битовом квантовании составляет (13,5 + 2 6,75) 8 = 216 Мбит/с. При 10-битовом квантовании этот поток расширяется до 270 Мбит/с. Существуют и другие форматы представления компонентного сигнала в цифровом виде, Кодирование в формате 4:4;4 предполагает использование частоты 13,5 МГц для всех трех компонент: Я, б, В или У, Сг, СЬ.
Это означает, что все компоненты передаются в полной полосе и для каждой из них в активной части. кадра оцифровывается 576 строк по 720 элементов каждая. Поток информации при кодировании в формате 4:4:4 и 10-битовом квантовании достигает 405 Мбит/с. До недавнего времени магни1ная ленка являлась единственным средством хранения. больших массивов видеоинформации. Сейчас ее успешно заменяют оптические носители, в первую очередь оптические диски высокой плотности БУР. Информация хранится на дорожках дисков в виде последовательности бинарных элементов с разной отражательной способностью — питов.
Емкость оптических носителей ВУВ достигает 40 Гбайт при пропускной способности канала более 20 Мбит/с. Однако это значение существенно ниже требуемого, которое, например, для формата Ш равно 216 Мбит/с, а значит, носители ВУ0 не позволяют воспроизводить видеоинформацию в реальном времени, Г1оэтому кроме кодирования необходимо сжатие изображения, Степень сжагия изображения равна отношению размера исходного изображения к размеру изображения после сжатия.
Обычно .,-:;..!" она составляет 50 — 90 (табл. 6.8). 6.5. Форматы грдиеимя изоб ажелия в С73 Таблица б.8 Сравнительная харак геристика систем мн нитной записи изобра'кения 6.5. Форматы хранении изображения в СТЗ 6.5.1. Общие сведения Цифровое изображение представляет собой последовательность кадров (или отдельный кадр) в виде дискретного массива точек ~пнкселей), расположенных в памяти либо устройства ввода, либо непосредственно СТЗ. В большинстве случаев объем этой памяти не слишком велик, что позволяет записать не более чем несколько тысяч кадров изображения.
В СТЗ различают четыре тина изображении: монохромные, полутоновые, в естественных цветах и палитровыс. Ман~~ро~~а,~е, или .двухградационные, изображения всгречаются в простых промышленных СТЗ, например в системах контроля, где требуется определить наличие объекта в поле зрения. Монохромное изображение является самым компактным, яркость каждого пнкселя в нем кодируется одним битом. Однако хранить и обрабатывагь изображение в таком виде неудобно, поэтому битовое представление яркосги пикселя преобразуют в байтовое. Наибольшее распространение на практике гюлучили полутоновые изображения, где яркость пикссля кодируется одним байтом, т. е.
принимает значения от Одо 255. В последнее время все чагце приходится иметь дело с цветными изображениями, особенно в таких аблаегях, как металлургия, медицина, криминалистика. При сохранении цветного изображения в естественных цветах цвет каждого пикселя представляют в виде 'гак называемой КОВ-тройки. В этом случае для запоминания одного элемси га изображения требуется 3 байта, что позволяет представ~ггь в изображении около 16,8 млн различных цветов и оттенков ~режим Тле Со1аг). Этот. режим используют в системах обработки фотографий, ре;- продукций и т.
д. Его недостатком является значительный размер массива изо".:. бражения. Наконец, для более компактного хранения цветнага изображения .;: разрабатано еишировае представление. В этом случае изображению априорно 6, Системы технического зрения придается цветовая палитра, состоящая из 16 или 25б РОВ-троек, с помощью которых косвенно определяются его цвета. Цвет пикссля кодируется 4 или 8 битами, причем числовое значение не прямо определяет цвет элемента, а дает ссылку на цветовую палитру. 11одобное упрощение приводит к значительному уменьшению размера массива, однако при этом иногда возникают цвета„которых не было в исходном изображении.
Поэтому палитровые изображения также часто приходится преобразовывать в полутоновые или естественные, Палитровое представление широко используют в компьютерной графикс, Что касается промышленных СТЗ, то в большинстве из них ограничиваются полутоновым изображением. Во всех случаях изображения должны быть представлены в максимально компактной и стандартной форме — в виде графического файла. До недавнего времени многие компьютерные фирмы занимались разработкой собственных пакетов обработки изображений, а следовательно, собствснных графических форматов файлов. Сейчас в различных областях компьютерной графики применяют более сотни таких форматов, однако по способу представления изображения все они могут быть отнесены либо к векторным, либо к растровым (точечным). В 70-х годах ХХ в., когда компьютерная графика делала первые шаги, обработка изображений базировалась преимущественно на векторных данных.
Векторные экраны и перьевые плоттеры были единственными легкодоступными устройствами вывода. Сегодня изображения чаще всего хранятся и отображаются в растровом виде. Это стало возможным вследствие использования высокоскоростных процессоров, недорогой оперативной и внешней памяти, а также устройств ввода-вывода с высокой разрешающей способностью. Кроме того, изображения, формируемые стандартными видеокамерами.
имеют растровую форму. Зекоюрнае изображение представляет собой совокупность независимых математических объектов — контуров, каждый из которых можно перемещать и масштабировать. С вскторными данными всегда связаны информация об атрибутах ~цвете и толщине линии) и набор соглашений, позволяющий программе начертить требуемые объекты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
