Реферат: Стереотелевизионные системы

Введение.

Стереотелевидение– телевидение, позволяющее передавать и воспроизводить электрическимисредствами трехмерность окружающего нас пространства и, в частности, в красках(стереоцветное телевидение).

Стереотелевидение базируется на стереоскопии – наукео зрительном восприятии  трехмерностиреального мира – и на колометрии — науке о цвете. При помощи стереоцветноготелевидения реализуется новое качество телевидения – воспроизведениерельефности и цвета предметов, что ведет не только к повышению эмоциональноговоздействия на зрителя, но и к более эффективному использованию каналов связи.

Стереотелевидениеможет принести большую пользу науке и народному хозяйству там, где требуетсянаибольшая наглядность и выразительность воспроизводимых объектов и событий иособенно там, где оператор не может присутствовать на месте событий.

Внастоящем дипломном проекте разрабатывается цветная стереотелевизионная телекамера, предназначенная для работы вкомплексе с бинокулярным микроскопом и различными устройствами видеоконтроля изаписи видеоизображений.

1.<span Times New Roman"">   

Особенности построения стереотелевизионных систем.

Первые шаги в области создания и просмотра стереоскопическихизображений восходят к 20-м годам, к таким первопроходцам в этой области, какЛоджи Берд (Logie Baird), Хамонд (Hammond) и Зворкин (Zwyorkin).

Началоразработок стереотелевидения в СССР относится: черно-белого – к 1949 году(первое изображение получено в 1950-м году, а в 1952-м году выпущена перваяпромышленная установка) и цветного – к 1958-му году (первое изображение –1959-й год). Стереоцветная установка ЛЭИС в 1962-м году демонстрировалась наВДНХ в Москве и в 1964-м году – на советской выставке в Генуе, Италия.

1.1.<span Times New Roman"">        

Зрительныйорган как система связи.

 

Конечныминдикатором при телевизионной передаче является наш глаз, поэтому на каждомэтапе развития телевизионной техники учитывалось то или иное свойствозрительного органа. И чем совершеннее становилась телевизионная система, темглубже и полнее опирались при ее построении на возможности зрения. Наиболееполно это отразилось на стереоцветной системе, которая ближе всего подводит кусловиям непосредственного наблюдения и опознания натуры.

Зрительнаясистема, как известно, обладает пространственной и временной разрешающейспособностью., а также контрастной чувствительностью. Другими словами,пространство и движение мы воспринимаем дискретно. Телевизионные вещательныесистемы строятся на основе использования только временной дискретности зрения ипока не обеспечивают передачу привычной для глаза пространственнойдискретности.

Техникаразвития телевидения не имела целью слепое копирование зрительной системы. Носопоставление на данном этапе процессов, происходящих в телевизионной изрительной системах, может быть полезным.

Еслиусловно расчленить зрительную систему на функциональные узлы, то можносопоставить ее с системой стереоцветного телевидения (рис. 1.1).

Схематическое сопоставление систем бионической(зрительной) и кибернетической (телевизионной).

<img src="/cache/referats/3441/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

           

Рисунок 1.1.

Рассмотримкоротко основные функции, присущие отдельным ступеням кибернетической ибионической систем.

1. Преобразование оптического изображения в электрические сигналы. Втелевидении, это совершается в передающей камере 1 путем того или иного видаразвертки изображения и, по существу, является первичным кодированиемизображения соответствующими электрическими сигналами.

Взрительном анализаторе совершается развертка изображения, как и в передающейтелевизионной камере, только в более совершенной форме. При рассматриваниикрупных объектов оба глаза синхронно совершают скачкообразные движения,переводя наше внимание от одной точки к другой. Кроме того, благодаря мелкимдвижениям глаз по горизонтали и вертикали, выявляется основная информация обобъекте. Такая дискретная развертка обеспечивает большую четкость деталей,нежели непрерывная, применяемая в телевидении.

2. Кодирование– трансформация первичной информации в сигналы,удобные для передачи. В черно-белом телевидении этот процесс отсутствует. Вцветном и стереоцветном телевидении кодирование совершается особо рассчитаннымиэлектрическими матрицами. Кодированию подвергается информация каждого элементаизображения, причем кодовый сигнал должен нести информацию не только о яркостиданного элемента, но и о его цвете.

Взрительной системе световой поток от цветного объекта, падая на сетчатку,вызывает реакцию в соответствующих элементах колбочкового аппарата, чтоприводит к возникновению в ганглиозных клетках электрических импульсовопределенной частоты. Таким образом, оптическое изображение, образуемое насетчатке, кодируется частотой электрических импульсов, посылаемых разнымипорциями в высшие отделы анализатора 4 и 5.

3. Передача электрических сигналов. Зрительную систему можнорассматривать как идеальную систему связи, то есть передающую сообщения безошибок со скоростью, определяемой пропускной способностью канала. Последнее, поШеннону, определяется как

C<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">=

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DF log2 Pc<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">+Pп <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">/Pп <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">=<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DF log2 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">(1 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">+Pc <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">/Pп <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">), дв.ед. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">/сек.,            (1)                    

где<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D

F – полосачастот пропускания; Рс и Рп – соответственно, средниемощности полезного сигнала и помехи в виде «белого шума».

Воспользуемсяуравнением (1) для определения пропускной способности стандартноготелевизионного канала при полосе частот <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D

F=6 МГц и отношении сигнала к помехе <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">y=25, требуемом для хорошегокачества воспроизводимого изображения. Под величиной <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">yздесь понимается отношениеполного размаха видеосигнала (от уровня черного до уровня белого) ксреднеквадратичному значению помех. В итоге:

Сmax=56 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">´

106дв. ед. / сек.

Вцветном телевидении с уплотнением спектра частот яркостного сигнала и приквадратурной модуляции цветовой поднесу щей цветоразностными сигналами длясистем NTSC и PAL:

С= 19 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">´

106дв. ед. / сек.

Дляцветной системы SECAM (модуляция цветовой поднесу щей цветоразностнымисигналами через строку):

С= 16 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">´

106дв. ед. / сек.

Длястереоцветной системы с квадратурной модуляцией, когда один кадр цветнойстереопары передается в черно-белом виде с полосой 6 МГц, а другой в красках сполосой 1,5 МГц:

С= 19 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">´

106дв. ед. / сек.

Пропускная способность зрительного анализатора на уровнесетчатки тоже составляет десятки миллионов двоичных единиц в секунду. Но помере перехода к высшим отделам зрительного органа производится отбор полезнойинформации из всего потока сообщений, что приводит к весьма экономной форме ихкодирования.

Обращаетна себя внимание тот факт, что пропускная способность зрительной системы нижетелевизионной, а канал передачи импульсов в миллионы раз сложнее. Видимо,последний используется более широко для обратных связей, то есть подачи разныхкоманд от коры головного мозга.

4. Декодирование– преобразование кодовых сигналов в сигналы первичнойинформации. В телевидении для этого служат электрические матрицы, на выходекоторых получаем первичные сигналы основных цветов R, G и B для левого иправого изображений. Как будет видно ниже, допустимо ограничиться  сигналами R, G и B  только для одного изображения стереопары, адля другого иметь только яркостный сигнал Y.

Вбионической системе кодовые сигналы преобразуются в энергию биологическихпроцессов, создающих визуальное ощущение. Совершается это в одном из высшихразделов зрительного органа.

5. Синтез изображения– превращение первичной информации в модельпередаваемого объекта. Этот завершающий этап воспроизведения изображений втелевидении осуществляется приемным устройством. В бионической системезрительные образы возникают в коре головного мозга и автоматически, в большейили меньшей степени, сохраняются в памяти. В телевидении же для сохраненияизображения в необходимых случаях применяется дополнительный процесс – записьизображения.

1.2.<span Times New Roman"">        

Стереоэффекти некоторые свойства бинокулярного зрения.

 

Глубинноезрение, то есть способность воспринимать объемность предметов и ихпространственное расположение, не является врожденным свойством человека. Онодостигается ранним жизненным опытом путем сочетания реакции осязания,зрительного восприятия и подсознательного глазомышечного двигательного акта.

Объемностьпредметов и их пространственное расположение непосредственно могутвосприниматься как при монокулярном зрении (одним глазом), так и прибинокулярном (двумя глазами). В первом случае главную роль играютфизиологические факторы (зрительная память, ощущение различия в напряжении мышцпри аккомодации и т.п.). Опираться на эти факторы при построении телевизионнойсистемы, где глаз заменяется передающей трубкой, нельзя – необходимо прибегнутьк использованию свойств бинокулярного зрения, где основную роль играет глазнойбазис – расстояние между зрительными осями при рассмотрении удаленных предметов(рис. 1.2). Для разных людей он немного отличается, но в среднем составляет 65мм. Угол <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a

припересечении зрительных осей называется углом конвергенции (сведения в однуточку). Каждому положению объекта соответствует определенный угол конвергенции,что сопровождается некоторой мускульной работой поворота глаз вокруг центроввращения. Сравнение в сознании мускульных напряжений, связанных с изменениемугла конвергенции, дает представление о том, ближе или дальше расположенпредмет.

Бинокулярное наблюдение одиночных предметов.

<img src="/cache/referats/3441/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рисунок 1.2.

Присмещении рассматриваемого объекта происходит не только конвергенция глаза, но иаккомодация, то есть изменение кривизны глазного хрусталика. Последнееобеспечивает резкость изображения предметов на сетчатке при различныхрасстояниях их от глаза.

Достаточно малейшего смещения одной из проекцийизображений с идентичных точек сетчатки, как в сознании возникаетпространственное представление о рассматриваемых объектах. Принято, чтоневооруженным глазом рельефность предметов можно наблюдать на расстояниях, непревышающих одного километра. Для увеличения стереоскопической дальности илиповышения стереоэффекта требуется, прежде всего, при прочих равных условиях,увеличение базиса наблюдения, что легко осуществить в телевидении путем разносапередающих трубок.

1.3.<span Times New Roman"">        

Способыпередачи стереопары.

Израссмотрения простейших стереоприборов вытекает, что для искусственноговоспроизведения стереоизображений необходимо иметь полученные с разных позицийдва изображения и рассматривать одно левым глазом, другое – правым.

Взависимости от поставленной задачи можно передать или одновременно оба кадрастереопары, или  последовательно.

Одновременнаяпередача. При одновременной передаче могут наблюдаться два случая, взависимости от требуемого базиса. Если поставленная задача требует большогобазиса, необходимо иметь две передающие камеры, разнесенные на требуемоерасстояние. Передача должна происходить или через два самостоятельныхпередатчика, или через один при наличии соединительных каналов. Обычноиспользуют одну камеру с двумя передающими трубками.

Последовательнаяпередача. Последовательный способ передачи стереопары применяется в случаеиспользования временного параллакса (при относительном движении камеры иобъектива) или при проектировании левого и правого изображений на мишень однойпередающей трубки. В последнем случае кадры стереопары можно расположить намишени трубки, или рядом по горизонтали (последовательная передача по строкам),или рядом по вертикали (последовательная передача по полям или кадрам). Привертикальном расположении кадров площадь мишени используется более полно, ноэто требует специальной призменной приставки к горизонтально расположеннымобъективам [1, глава 4].Последовательная передача стереопары требует удвоенной полосы частот посравнению с обычным двухмерным телевидением. Принципы воспроизведениястереопары на приемной стороне освещены в книге под ред. П.В.Шмакова“Стереотелевидение” (М: Связь, 1968). Художественную передачу объемныхизображений целесообразно обогащать стереофоническим изображением.

1.4.<span Times New Roman"">        

Методыделения изображений [2].

Взависимости от назначения системы стереоскопического телевидения методы деленияизображений для правого и левого глаза могут быть двух видов: индивидуальные игрупповые. Первый способ допускает наблюдение объемного телевизионногоизображения только одним человеком, а второй позволяет одновременно наблюдатьобъемное изображение большому числу зрителей. Естественно, что длястереотелевизионного вещания применим только метод группового делениястереопары. В промышленных системах могут использоваться как индивидуальные,так и групповые методы деления.

Пригрупповом методе наблюдения используется поляризационный или цветовой способразделения стереопары. Первый способ основан на явлении поляризации света. Лучиплоско поляризованного света обладают свойством свободно проходить черезполяризационный фильтр, плоскость поляризации которого параллельна плоскостиполяризации луча. Но такие лучи не проходят через поляризационный фильтр, еслиплоскости поляризации перпендикулярны. Таким образом, если перед экранамиприемных трубок (рис. 1.3) 1 и 2 поставить поляризационные фильтры 3 и 4,плоскости поляризации которых ориентированы взаимно перпендикулярно, торазделение смешанной параллаксограммы (смешанная параллаксограмма представляетсобой наложение одного изображения стереопары на другое) можно осуществить,если смотреть через очки с фильтрами 5 соответствующей поляризации. Смешаннаяпараллаксограмма получается на полупрозрачном недеполяризующем зеркале 6.Поляризационный метод разделения стереопары для правого и левого глазапозволяет наблюдать не только черно-белые стереоскопические телевизионныеизображения, но и стереоцветные.

Очковый метод деления.

<img src="/cache/referats/3441/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

            Рисунок 1.3. Поляризационные или цветные фильтры: 1 и 2 – приемныетрубки, 3 и 4 – поляризационные фильтры, 5 – очки с поляризационными фильтрами,6 – полупрозрачное зеркало.

Недостаткомполяризационного метода является необходимость соблюдать параллельностьплоскостей поляризации поляроидов зрителя и приемных трубок. При наклоне головызрителя более 4<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°

значительно ухудшается стереоэффект из-за проникновения другого изображения.Однако специальной конструкцией очков можно избавиться и от этого недостатка.Если на рис. 3 поляризационные фильтры заменить цветными фильтрами, имеющимиопределенные спектральные характеристики, то каждый глаз зрителя будет видетьизображение, предназначенное только для него. Принцип разделения цветнымифильтрами заключается в следующем: каждое черно-белое телевизионное изображениестереопары Кл  и Кпокрашивается в один из спектральных цветов. Например, левое изображение вкрасный цвет, а правое – в зеленый. Перед глазами зрителей помещаются цветныесветофильтры так, что правый глаз зрителя смотрит через зеленый фильтр и видитградации яркости только зеленого изображения, а левый глаз смотрит черезкрасный фильтр и видит градации яркости только красного изображения. За счетбинокулярного смешения цветов зрители видят стереоскопическое телевизионноеизображение, окрашенное в третий цвет. При использовании одноцветных приемныхтрубок (в дальнейшем – ПЗС-матриц) надобность в установке цветных фильтровперед экранами трубок отпадает. Недостатком данного метода разделения стереопарыявляется невозможность наблюдать многоцветное стереоскопическое изображение.

Вразрабатываемой системе используется групповой метод деления стереопары, нопринцип деления отличается от вышеописанных. В процессе формирования стереопарыобразуется видеосигнал, содержащий последовательность четных и нечетных полейдвух кадров стереопары. Одна ПЗС матрица формирует сигналы первого и второгополя первого кадра стереопары, а вторая, соответственно, поля для второго кадрастереопары. Применяя при воспроизведении очки с жидкокристаллическимииндикаторами (ЖКИ) и коммутируя ЖКИ с частотой полей, мы разделяем кадрыстереопары для правого и для левого глаза соответственно. Данные системывоспроизведения являются стандартными и в данном проекте не рассматриваются.

1.5.<span Times New Roman"">        

Системыобъемного телевидения.

Многочисленныеработы, проведенные проф. П.В.Шмаковым и его сотрудниками по изучениюстереоэффектов в телевидении, показали:

1.<span Times New Roman""> 

Стереоэффектнаблюдается не только при одинаковой четкости обоих изображений, но и припонижении четкости одного из кадров стереопары, причем воспринимаемая зрителемчеткость определяется более качественным изображением.

2.<span Times New Roman""> 

Возможнапередача одного кадра стереопары черно-белым, а другого – цветным. При этомэффект восприятия объема и цвета практически не ухудшается.

3.<span Times New Roman""> 

Полосачастот сигналов одного кадра, в том числе и яркостного, может быть значительносокращена без заметного ухудшения изображения при условии, что яркостный сигналдругого кадра передается с полной полосой частот.

Эти особенности зрения позволили предложить несколько системобъемного телевидения, использующих стандартный телевизионный канал [3],которые мы рассмотрим далее.

Мелькание. При проектировании систем объемного телевидениявозникает проблема рационального использования полосы частот канала передачи. Вобычном телевидении требование отсутствия мельканий при необходимых яркостяхизображения приводит к передаче 50 полей в секунду. В стереотелевидениипредполагалось использовать возможность понижения частоты мельканий каждогоизображения вдвое за счет попеременной смены полей левого и правого кадров.Такая возможность позволила бы сократить полосу частот вдвое, то есть привестик стандартной полосе частот двухмерного телевидения. Но исследования показали,что критическая частота мельканий остается неизменной как при монокулярном, таки при бинокулярном зрении при переменной смене полей. На основании этих опытовсделали вывод, что число кадров в системах объемного телевидения для отсутствиямельканий должно быть тем же самым, что и в системах обычных.

Если,в идеальном случае, для передачи и воспроизведения цветного объемногоизображения требуется шесть сигналов (три сигнала цветоделенных изображений длялевого кадра стереопары и три – для правого), то в практике из шести сигналовнеобходимо и достаточно передавать только четыре: сигнал, несущий информации ояркости одного кадра стереопары, и три сигнала, несущих информацию о яркости ицветности другого кадра. При этом полоса частот для передачи цветного кадраможет быть сокращена до 1,5 МГц, если черно-белый кадр передается состандартной полосой частот. Исходя из этого, исследовательской лабораториейкафедры телевидения Ленинградского электротехнического института инженеровсвязи им. проф. М.А.Бонч-Бруевича под руководством проф. П.В.Шмаковаразработана совместимая система цветного стереотелевидения, соответствующаясистеме NTSC (рис. 1.4).

Схема системыцветного стереотелевидения (передающая часть).

<img src="/cache/referats/3441/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

             Рисунок 1.4. 1 – камера, 2- коммутатор, 3 – пересчетное устройство,4 – фильтр низкой частоты (ФНЧ), 5 – балансный модулятор, 6 – смесительноеустройство, 7 – к передатчику, 8- полный синхросигнал, 9 – огибающая сигналавспышки.

Напередающей стороне шесть сигналов левого и правого (л и п) кадров цветнойстереопары от соответствующих датчиков поступают на матричные устройства, навыходе которых образуются яркостные сигналы этих кадров U<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢

ялU<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢яп. Затемформируются цветоразностные сигналы правого кадра U<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢кпU<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢сп. Яркостныйсигнал U<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">¢ял  левого кадра и сигналы правогокадра подаются на смесительное устройство, в котором получается полный сигналстереоцветного изображения, согласно уравнению:

U<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢

с= U<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢ял+ k1U<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¢п.

Описаниеданной системы взято из книги Г.Б.Богатова «Цветное телевидение» (Л: Наука,1978). [4]

Рассмотримиспользовавшуюся в установке СЦТ ЛЭИС камеру 1 подробнее. В ее состав входятследующие основные узлы (рис. 5): а) блок разверток, б) фотоблок, в) блокоптических головок, г) блок управления камерой с механизмом изменения базисасъемки, д) две трубки бегущего луча с фокусирующими и отклоняющими системами.

Блок-схема камеры СЦТ.

<img src="/cache/referats/3441/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

Рисунок1.5.

Блокистрочной и кадровой разверток были выполнены на типовых унифицированных узлах.Задающие части строчной и кадровой разверток являются общими для обеих трубок.Выходные каскады выполнены отдельно для каждой трубки. Кроме этого, в блокеразверток предусмотрены схемы стабилизации, фокусировки и защиты.

Вустановке использовались фотоблоки двух типов: блоки, входящие в состав камеры,содержат по три фотоэлектронных умножителя, выносные – по шесть (два красных,два зеленых и два синих.

Вкамере использовались две оптические головки с дистанционным приводом,снабженные двумя комплектами объективов с фокусными расстояниями 50 и 85 мм.Базис съемки мог меняться от 68 до 130 мм.

Управлениеоптикой производилось дистанционно с пульта оператора. Для этого оптическиеголовки имели электропривод, который управлял оптической фокусировкой,диафрагмированием и производил переключение объективов. Также с пультауправлялись фокусировка и ток луча в трубках.

Вкамере были использованы две развертывающие трубки типа 6ЛК1Б с плоским экраноми люминофором из окиси цинка. Минимальный базис определялся размером трубок.Габариты камеры — 530<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">´

290<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">´420 мм, вес– 45 кг. [1].

В то же время было предложено еще несколько системобразования и передачи (последовательной и одновременной) стереопары.Рассмотрим две схемы для последовательной передачи кадров стереопары как болеепрогрессивного метода.

1. Может быть использована одна трехтрубчатаяцветная камера (рис. 1.6). Отличием ее от обычной камеры цветного телевиденияявляется зеркальная стереонасадка Д и обтюратор А. Стереонасадка с двумяобъективами Ол и Оп  служитдля создания стереопары, а обтюратор – для переменной коммутации световогопотока от левого и правого изображений. В результате на выходах передающихтрубок последовательно создаются сигналы цветовой информации от левого иправого кадров стереопары.

Схема оптического узла стереоцветной камеры для одновременнойпередачи цветовой информации с последовательным чередованием левого и правогоизображений стереопары.

<img src="/cache/referats/3441/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">

Рисунок 1.6:в – базиспередачи, 1 и 2 – цветоделительные зеркала, R, G и B – цветоделенныеизображения.

Чтобыизбежать механически вращаемого обтюратора, можно спроецировать оба кадра стереопарына фотокатоды трубок, расположив их рядом. Для этого объективы Ол иОп  необходимо расположитьмежду стереонасадкой и цветоделительными зеркалами. В этом случае предъявляютсяболее высокие требования к разрешающей способности трубок и линейности разверток.

2. Аналогичным способом для стереоцветной передачиможно использовать аппаратуру последовательной системы цветного телевидения. Вкачестве датчиков сигналов стереопары могут служить две камеры, разнесенные нанеобходимый базис передачи, с вращающимися дисками цветных светофильтров R, G иB или же одна камера, дополненная зеркальной стереонасадкой и обтюратором (рис.1.7). В последнем случае камера будет выдавать последовательные сигналыцветовой информации поочередно от левого и правого изображений стереопары.

Схема оптического узла стереоцветной камеры дляпоследовательной передачи как цветовой информации, так и стереопары.

<img src="/cache/referats/3441/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">

             Рисунок 1.7:в – базис передачи, Д – стереонасадка, А – обтюратор,Ф – диск с цветными светофильтрами, М – двигатели, Т – передающая трубка.

Далееописаны несколько методов создания стереоцветных систем, которые в той или иноймере были этапными в развитии стереовидения.

МетодПулфрича

Метод Пулфрича базируется на постоянном движении,иначе эффект трехмерности пропадает. Требуются специальные очки с линзами,различающимися степенью затемнения. Движение должно происходить в одномнаправлении (слева направо), тогда глаз, снабженный более светлой линзойполучает и обрабатывает зрительную информацию на долю секунды раньше другого.Этой разницы во времени оказывается достаточно, чтобы второе изображениечуть-чуть сместилось, и создалось впечатление глубины. Эффект может быть усиленпутем подбора объекта съемки, окружающей обстановки и т.д.

Причина,по которой такую технологию нельзя считать по-настоящему трехмернымтелевидением, заключается в том, что объекты не сходят к вам с экрана, как этобывает в стереокино, а просто «расслаиваются», создавая впечатление глубиныкартинки. Кроме того, этот метод ненадежен, потому что некоторые люди смотряттакую программу и не видят стереоэффекта.

LCD-shutters

Простейшая стереосистема базируется на методе показапоследовательных областей (полей), при котором оба изображения, чередуясь, ноне переплетаясь как в чересстрочной развертке, проецируются на один и тот жеэкран (обычный телевизионный экран показывает подобные области с чересстрочнымобновлением, чередующиеся 50 раз в секунду).

Чтобы каждый глаз видел свою картинку, используютсяочки с раздельными жидкокристаллическими экранами-шторками (LCD-shutters).Можно сделать так, чтобы под воздействием электрического тока жидкие кристаллыстановились то прозрачными, то непроницаемыми с той же частотой, с которойобновляется изображение на экране. Когда видимость одного глаза заблокирована,другой видит картинку и наоборот.

Лентикулярныесистемы.

Последняя новинка фирмы Sanyo — трехмерный экран,использует принцип двояковыпуклой (лентикулярной) линзы. Здесь уже не нужныникакие специальные очки. Двояковыпуклые линзы состоят из многочисленных рядоввертикальных линз, совсем как у гофрированного картона. Под них подкладываетсянесколько картинок, разделенных на полосы и уложенных с чередованием ввертикальном направлении. В зависимости от угла можно  наблюдать серии вертикальных полос, составляющихцелую, объемную картинку.

В настоящее время фирма Sanyo занята производствомсерии экранов различных размеров, начиная с громадных 70-дюймовых и кончаяпереносными моделями размером от 4 до 10 дюймов. Наибольший эффект достигаетсяна экранах больших размеров, но они пока предназначаются для коммерческихтрехмерных игровых машин.

Xenovision

Гораздо более убедительной представляется технологияавтостереоскопического дисплея, продемонстрированная австралийской компаниейXenotech. Эта система проецирует два изображения, каждое для своего глаза,сквозь полупосеребренное зеркало, расположенное перед зрителем, а затемобратно, на отражающий экран. Проекторы расположены таким образом, что праваякартинка проецируется на правый глаз, а левая — на левый. Фокус в том, чтобыкаждый глаз видел только то изображение, которое для него предназначено, и дляэтого используется специальный материал, который отражает свет обратно, подуглом 180<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°

кповерхности. Если ваш глаз расположен фронтально к направлению луча, то онвидит только отраженную картинку; второй глаз находится несколько в стороне отлинии хода луча, и картинка на него не попадает.

Но когда человек смотрит на экран, он не остаетсянеподвижным (неизбежно ерзает и вертит головой). Для компенсации движения,  система снабжена устройством слежения заположением глаз зрителя, состоящим из слабого источника инфракрасного излученияи миниатюрной камеры, направленной на лицо зрителя. Камера отмечаетинфракрасные вспышки — очертания лица и отражения от роговицы — и посылаетинформацию компьютеру, который отслеживает положение и направление глаззрителя. Если глаза меняют свое положение, то соответствующим образом меняетсяи положение проекторов и отражающего экрана, сохраняя неизменным тангенс угланаклона к линии зрения наблюдателя.

Система Xenovision (тот же Xenotech) впервые былапредставлена в 1995 году на выставке корейской электроники Korean ElectronicsShow, где были продемонстрированы четыре дисплея размером 30 дюймов. С тех пор,где бы ни выставлялась эта система, она вызывает бурю восторгов. Вот списокфирм, лицензировавших эту систему. Возглавляет этот список Samsung, первымкупивший лицензию в 1994 году, за ней идут Carl Zeiss из Германии, ResourcesCorporation Berhad из Малайзии, Дом спецэффектов ETAB Data AB из Швеции, исовсем недавно к ним присоединилась крупная японская компания TomenCorporation.

Сейчас Xenotech разрабатывает дисплей для несколькихзрителей, опирающийся на тот же принцип. Но, по правде говоря, серьезныеограничения этого процесса — размер экрана, несколько проекторов, компьютерноеслежение и т. д. — означают, что, как и большинство имеющихся 3D-технологий,идея Xenovision больше подходит для рынка развлечений и мультимедиа, чем длябытового телевидения.

Описываемые выше системы, по сути двумерные, создаютлишь иллюзию объемного изображения. Зародыш другой системы недавно былпродемонстрирован в программе BBC «Мир завтра» (Tomorrow's World). У этойсистемы классное название — «3D Vоlumeric Display Technology Background».Сейчас она находится в стадии разработки в Военно-морском центре управления,контроля и наблюдения за океаном США (Naval Command, Control and OceanSurveilance Centre, NCCSC). В ней с помощью вращающейся спирали генерируетсяизображение, которое можно рассматривать в трех измерениях.

По сути дела это движущийся проекционный экран,который при каждом обороте дважды сканирует весь объем изображения».Спиральсканирует полностью весь столб, и по завершении полного оборота ни одна точкавнутреннего пространства не остается не обновленной.

Для создания на нем изображения используется лазерныйсканер. Естественно, за всем за этим стоит проблема повышения вычислительныхмощностей и проблема передачи набора трехмерных графических координатпроектору, которые должны соответствовать перемещению спирали.

Картинки, воспроизводимые этой системой, генерируютсякомпьютером. Как будут сниматься и проектироваться изображения из реальнойжизни, пока не ясно. Правда, эта система не нацелена на потребительский рынок,и ее применение скорее всего ограничится моделированием рельефов поверхностейили регулированием движения воздушного транспорта,

1.6.<span Times New Roman"">        

Требования,предъявляемые к системам стереоцветного телевидения.

Присоздани

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике