Тема: Вивчення інформаційної моделі і формування її елементів

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Міністерство освіти і науки України

Дніпродзержинський державний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання лабораторних робіт з дисципліни

“ ПРИЛАДИ ВІДОБРАЖЕННЯ ТА РЕЄСТРАЦІЇ ІНФФОРМАЦІЇ ”

Для студентів за спеціальностями 8.090803 “ Електронні системи” .

Затверджено редакційно – видавничою секцією

науково – методичної ради ДДТУ

---------------2012 р., протокол №

Дніпродзержинськ 2012

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИдо виконання лабораторних робіт з дисципліни

“ ПРИЛАДИ ВІДОБРАЖЕННЯ ТА РЕЄСТРАЦІЇ ІНФФОРМАЦІЇ ”

для студентів за спеціальностями 8090803 “ Електронні системи. Довгалюк Б.П. Дніпродзержинськ: ДДТУ , 2012.- 21 с.

Укладач: професор, докт. техн. наук Довгалюк Б.П.

Відповідальний за випуск:

зав. кафедри ЕА ,проф., докт. техн. наук Бойко В.І.

Рецензент: Сторожко, доцент кафедри ЕО ДДТУ

Затверджено на засіданні кафедри ЕА

(протокол № від 2012р.)

Коротка анотація. Наведено теоретичні та практичні дані щодо виконання лабораторних робіт з дисципліни “ ПРИЛАДИ ВІДОБРАЖЕННЯ ТА РЕЄСТРАЦІЇ ІНФФОРМАЦІЇ ”: Вивчення інформаційної моделі і формування її елементів. Принципи формування кольору в інформаційній моделі. Визначення частоти рядкової розгортки при формуванні телевізійного растру при прогресивній та черезрядковій розгортці. Визначення верхньої межі смуги пропускання відео підсилювача, яка потрібна для формування N елементів відображення по горизонталі. Визначення кількості знаків, які можна сформувати на екрані стандартного телевізійного приймача. Визначення верхньої межі смуги пропускання відео підсилювача f_в для ТВ ЗВІ

Лабораторна робота 1

Тема: Вивчення інформаційної моделі і формування її елементів

1. Загальні теоретичні відомості

У засобах відображення інформація представляється інформаційною моделлю (ІМ) — організованою відповідно до певної системи правил відображенням станів об'єкту управління. Представлення фізичного стану однієї системи фізичним станом іншої називається кодуванням. У ІМ в закодованій формі представляється суть реальних процесів, явищ, об'єктів.

Кодування інформації в ІМ здійснюється за допомогою елементів інформаційної моделі (ЕІМ), в якості яких використовуються букви, умовні знаки, геометричні фігури, лінії, крапки тощо. Набір елементів ІМ складає алфавіт інформаційної моделі. Число елементів, утворюючих алфавіт, називають основою коду алфавіту Na_. До складу алфавіту можуть включатися і такі признаки ЕІМ, як колір, градації яскравості, розмір, орієнтація і ін.

Частина простору, в межах якого відбувається формування інформаційної моделі, називається інформаційним полем (ІП).

Відношення ширини інформаційного поля В до його висоти Н називається форматом інформаційного поля k_ф,:

k_ф=B/H. (1)

По алфавіту виділяють наступні основні типи інформаційних моделей: буквено-цифрові, графічні, півтонові, комбіновані.

У буквено-цифрових моделях в якості ЕІМ використовуються букви, цифри, умовні знаки, а властивості об'єкту, що відображається, представляються у вигляді буквеного тексту, цифрової комбінації, формул, таблиць. При побудові буквено-цифрової ІМ все інформаційне поле розбивається на окремі знакомісця.

Частина інформаційного поля, що необхідна і достатня для зображення одного знаку у вигляді букви, цифри, символу, називається знакомісцем. Для відображення буквено-цифрової інформації рекомендується витримувати наступні співвідношення між шириною знакомісця b_з, його висотою h_з, проміжком між знаками в рядку b_п і проміжками між текстовими рядками h_п (рис 1):

b_з= (2/3…4/5)h₃;

b_п=(0,3…0,6)b₃. (2)

Найпростіший елемент інформаційної моделі, який може бути реалізований вибраним типом індикатора, називається елементом відображення (ЕВ). ЕВ характеризується формою, геометричними розмірами, яскравістю, часом після свічення, кольором тощо.

Відповідно до елементів відображення всі способи формування знаків можна розділити на дві основні групи: 1) знакомоделірующий спосіб характеризується цілісним представленням знаку, при цьому форма елементу відображення співпадає з контуром знаку, наприклад цифри 2 в знакомісці № 2 (рис 1); 2) знакосинтезірующий спосіб характеризується тим, що знаки формуються з простіших елементів відображення. У знакомісці № 3 показано синтез цифри 2 з сегментів. Набір сегментів в знакомісці складає деяку узагальнену фігуру—поліграму. З 7 - сегментної поліграми, представленої на рис. 1, можна синтезувати всі арабські цифри і деякі букви. Розширення алфавіту досягається за рахунок збільшення числа сегментів в поліграмі. У знакомісці № 5 показано 18-сегментну поліграму, що дозволяє синтезувати букви українського і латинського алфавітів.

Рис. 1 – Інформаційне поле із знаками, які сформовані з різноманітних типів елементів відображення

У знакомісці № 4 показано синтез тієї ж цифри 2 з точкових ЕВ. До точкових елементів відображення відносять такі ЕВ, розміри яких набагато менше розмірів знаків, що синтезуються (h_е<<h_з; b_е<<b_з). В межах знакомісця точкові ЕВ утворюють матрицю знаку. Число елементів відображення в матриці знаків вибирають, виходячи з вимоги безпомилкової і швидкої ідентифікації (пізнання) всіх знаків алфавіту. Так, наприклад, матриця 5х7 (5 стовпців і 7 рядків) в знакомісці № 4 (рис, 1) є практично мінімально прийнятною для синтезу букв українського і латинського алфавітів і цифр. Для синтезу тільки арабських цифр розмірність матриці можна зменшити до 3х5. Як показали психофізіологічні дослідження при пізнанні символів; синтезованих за допомогою матриці 5х7, можливі помилки. Це робить доцільним використання матриць із збільшеним числом крапок, наприклад до 7х9.

Ри

У ряді випадків знаки синтезуються з укрупнених елементів, складених з більш простих елементів відображення. Наприклад, на рис 1 в знакомісці № 6 показана цифра 2, синтезована з укрупнених елементів, складених з точкових ЕВ.

Елементи відображення можуть виконуватися у вигляді окремих конструктивних елементів, наприклад електричної лампи розжарювання, світлодіода, катода газорозрядної лампи, виконаного у формі цифри або сегменту. Такі елементи відображення називаються дискретними ЕВ. У електронно-променевих приладах елементи відображення генеруються електронним променем в процесі відтворення зображення. Синтез знаків з одержаних таким чином елементів називають знакогенерірующим способом формування знаків.

Графічні інформаційні моделі (ГІМ) представляють кресленнями, діаграмами, схемами тощо. Основними елементами інформаційної моделі при побудові графічної ІМ є лінії, крапки, двовимірні області. Найбільш універсальними елементами відображення, з яких формуються елементи ГІМ, є точкові ЕВ. Кожен точковий ЕВ, що входить у формовану модель, повинен бути заданий координатами Х_i,Y_i, що визначають його положення на інформаційному полі.

На рис 2, а показана крива, синтезована з точкових елементів відображення. Синтез з окремих ЕВ приводить до дискретизації зображення. Абсолютне значення похибки дискретизації лежить в межах ±1/2 d_е (d_е - крок квантування, який визначається як відстань між центрами точкового ЕВ). Отже, для зменшення похибки дискретизації необхідно зменшити величину d_е, перш за все розмір самого ЕВ. Око не помічає дискретного характеру зображення, якщо кутовий розмір ЕВ близький до граничного кута, під яким людина розрізняє дві роздільні крапки. Зменшення розмірів ЕВ при збереженні розмірів інформаційного поля приводить до збільшення загального числа ЕВ і відповідно до технічного ускладнення засобів відображення інформації.

Для спрощення графічних засобів відображення інформації (ЗВІ) при синтезі ГІМ часто використовують укрупнені графічні елементи (ГЕ) графеми. Залежно від характеру ГІМ в якості ГЕ можуть бути використані відрізки прямої, дуги різної кривизни, двомірні фігури. Синтез графічної інформаційної моделі за допомогою графем полягає в розбитті ГІМ на окремі фрагменти з подальшим підбором ГЕ, що найбільше точно апроксимує виділений фрагмент. У окремому випадку при використанні в якості графем відрізків прямих одержана ГІМ представлена кусочно - лінійною апроксимацією. Виділення фрагментів ГІМ здійснюється шляхом розбиття інформаційного поля на графічні знакомісця. Переважно положення графічного знакомісця суміщають з положенням буквено-цифрового. В цьому випадку для забезпечення суцільного графічного зображення розміри графічного знакомісця b_зг і h_зг збільшують на величину інтервалу між знакомісцями b_п і між текстовими рядками h_п (b_зг=b_з+b_п; h_зг=h_з+h_n). Суміщення графічних і буквено-цифрових знакомісць дозволяє зберегти загальну структуру ЗВІ для формування двох типів ІМ. Графема часто є укрупненим елементом відображення, що формується з точкових ЕВ. Таким чином, при синтезі ГІМ за допомогою графем виникає похибка апроксимації фрагмента інформаційної моделі графічним елементом в межах знакомісця, а також похибка, пов'язана із спотворенням самої графеми через дискретний характер її формування.

На рис. 2, б показано приклад синтезу графіка з відрізків прямих, сформованих з точкових елементів в межах графічних знакомісць. Початок кривої апроксимований прямою, що проходить через діагональ знакомісця № 7. Наступний фрагмент кривої, розташований в знакомісці № 2, апроксимований відрізком прямої, що проходить під кутом 45° до сторін знакомісця і т.д. На рисунку наочно показаний характер спотворень графем, обумовлений принципом формування. Для зменшення похибки апроксимації ГІМ використовують принцип змінного формату графічних знакомісць і їх вільного позиціонування, що пов'язане з ускладненням апаратурної реалізації ЗВІ.

Рис.2. Синтез графічної ІМ: а)- з крапкових ЕВ; б)- з графем.

Півтонові інформаційні моделі використовують широкий діапазон градацій яскравості, що дозволяє забезпечити наочний, картинний характер зображень (фотографії, діапроекції, кіно - і телевізійні зображення).

Комбіновані інформаційні моделі складають з компонентів моделей різних класів.

Принципи формування кольору в інформаційній моделі. Введення кольору в якості одного з ознак елементів відображення може значно поліпшити сприйняття і переробку оператором одержуваної інформації. Три кольори — червоний (R), зелений (G) і синій (В) - є основними, оскільки жоден з них не можна одержати змішенням двох інших. Будь-який інший колір може бути одержаний змішуванням основних в певних пропорціях:

Ф_v =r^¢ R +g^¢ G+b^¢ B (3)

Коефіцієнти r^¢, g^¢, b^¢, вказують, в яких кількостях слід змішати випромінювання трьох основних кольорів, щоб одержати потрібний колір, вони називаються координатами кольору.

Спосіб утворення кольору шляхом змішування трьох основних кольорів називається адитивним. Змішування кольорів може здійснюватися трьома основними методами: просторовим, оптичним паралельним і оптичним послідовним. Найбільш поширений просторовий метод (рис 3, a), оснований на суцільному сприйнятті різноколірних крапок, смужок і інших фігур. Такі елементи згруповані в тріади, з яких складається інформаційне поле. Одночасне збудження елементів тріади у відповідності до колірного коду забезпечує формування точки кольорового зображення. Очевидно, що інформаційне поле при просторовому змішенні кольорів повинне мати в три рази більше елементів, ніж відповідне інформаційне поле для монохромного зображення. Цей метод використовується в кольорових кінескопах.

Оптичне паралельне змішування кольорів (рис. 3, б) досягається формуванням зображень трьох основних кольорів UR; UG; UB на проміжних полях і подальшим їх суміщенням за допомогою оптичної системи (ОС) на одному інформаційному полі (ІП).

Оптичне послідовне змішування кольорів (рис.3, в) здійснюється послідовною зміною зображень трьох основних кольорів, що формуються на одному інформаційному полі або проектованих на нього. Зміна зображень на екрані повинна відбуватися з такою частотою, щоб завдяки інерційності зору зображення сприймалося як немелькаюче.

12 3 4 5 Следующая ⇒