Transcript DTV_1prednaska_1314_Fotometria

Digitálna televízia
2013/14
Ing. Ľudmila Maceková, PhD., 26.sep.2013
garant predmetu: prof. Ing. Stanislav
Marchevský, CSc.
TU v Košiciach
História
1890 - K. F. Braun –
katódová trubica
1884 – P. G. Nipkow – „Electric telescope“,
Nipkowov kotúč
1920 – Ch. F.
Jenkins –
prismatic rings
obr. - zdroj: Internet
1925 – J.L. Baird –
„televízia“
1923 – V.K Zworykin –
„otec elektronickej TV“
– patent ikonoskopu
1927 –
P.T.Farnsworth –
elektronický TV
systém (kamera
atď.)
História: od analógovej TV ku DVB
 1923 - prvé televízne pokusy v USA –– Vladimir Zworykin – prenos
obrazu pomocou elektróniek
 1931 – prvé pokusné TV stanice v USA
 1939 – začiatok hromadnej výroby televíznych prijímačov; prenos
zo slávnostného otvorenia svetovej výstavy prezidentom F. D.
Roosveltom pre niekoľko stovák TV divákov v New Yorku
 1941 - vysielanie prvej obchodnej reklamy z WNBT (dnes NBC,
New York)
 vojna a stagnácia
 1945 – oživenie, 1946 – 6400 TV prijímačov v USA
 1948 – začali prudko pribúdať nové TV stanice aj ďalší žiadatelia o
licencie – muselo sa usporiadať frekvenčné spektrum z dôvodu
3
vzájomného rušenia
História - pokračovanie
 1962 – v USA 58 mil. zapojených TV prijímačov, v niektorých rodinách aj po
dva a viac kusov, v každej izbe väčších hotelov, viac než telefónov
 1953 – v bývalom Československu neexistovala samostatná inštitúcia, TV
bola zaradená pod Čs. rozhlas, a mala za úlohu začať vysielať do 3 mesiacov –
začalo sa 1.mája (socialistický Sviatok práce v Prahe)
 1955 – spustenie 2. TV vysielača v Ostrave a činnosti 1. prenosového voza
. . . ďalší vývoj, zdokonaľovanie, rozširovanie
 1993 – rozdelenie ČSFR na 2 samostatné štáty- vznik samostatných
verejnoprávnych aj viacerých súkromných televízií
 1999 – 1. pilotný projekt vysielania digitálnej pozemnej TV (DVB-T) v SR –
Bratislave – stagnoval pre nezáujem politikov
 2004 – boli vypísané ďalšie 3 pilotné projekty DVB-T (Bratislava, B. Bystrica a
Zvolen, Košice a Prešov)
Ukončenie analógového vysielania vo väčšine eur.štátov sa predpokladalo do
4
r.2012 (v Eur. únii určite)
Fotometria
• Ľudské oko
• Fotometrické veličiny
• Kolorimetria
Ľudské oko a jeho vlastnosti ...
http://www.stevesdigicams.com/news/finding_the_iso_of_the_human_e
ye.html
Obr. Pomerná svetelná účinnosť oka
http://www.lasershows.ro/laserpowercompairedtopraticleuse.htm
- tyčinky (citlivejšie,120 mil., jas) a
čapíky (6 mil., farba, R,G,B) na
sietnici
- videnie jasu za šera, a rýchlejšia
reakcia na jas, oneskorený vnem,
plastické („3D“) videnie
- niečo iné je pomerné energetické zloženie svetla z rôznych svetelných zdrojov
(biele slnečné svetlo, biele normalizované C, izoenergetické svetlo, svetlá
rôznych žiaroviek, atď.)
napr.
Fotometrické veličiny
Svetelný (žiarivý) tok = výkon žiarenia
prenášaný žiarením a vnímaný a zhodnotený
ľudským okom za 1 sekundu – jednotka
lumen [1 lm]
Svietivosť [1 cd] = svetelný tok vyžarovaný
do jednotkového priestorového uhla
bodovým zdrojom.
Osvetlenie [1 lx] = podiel svetelného toku a
plošného obsahu plochy ožiarenej týmto
svetelným tokom
Jas (merná svietivosť) = svietivosť zdroja
vztiahnutá na jednotkový povrch zdroja.
Jednotkou jasu je 1 candela/m2 [cd/m2]
alebo 1 nit [nt]
Φv =
𝑑𝑄
𝑑𝑡
IV =
𝑑Φ
𝑑Ω
ΕV =
Lv =
𝑑Φ𝑉
𝑑S
𝑑𝐼𝑉
𝑑S cos𝛼
Schopnosti ľudského oka
skutočný jas
- jas 0,0001 až 10 000cd/m2, ale nie naraz, prispôsobovanie sa priemeru jasu,
vnímaný kontrast je tiež relatívny – viď obr.; prispôsobovanie sa je oneskorené a
zrýchľuje sa pri stúpajúcom strednom jase
- citlivosť na malé zmeny jasu – lineárna pri geometrickom raste úrovne podnetov
- farebný vnem – podľa energie zložiek, podľa zvyku a podľa jasu a farby okolia
Schopnosti oka – pokračovanie:
- ostrosť – od zorného uhla medzi 2 bodmi s rôznym kontrastom(1/60)° vyššie,
pri šere sa zmenšuje (súvis s pozorovacou vzdialenosťou od obrazovky...)
- zotrvačnosť vs. vnímanie blikania  plynulý pohyb ~ 20 snímok za sec., pre
nevnímanie blikania musí byť viac (80 snímok, resp. viacnásobná projekcia 1
snímky v kine resp. prekladané riadkovanie spolu s dobou dosvitu obr. bodov a
menší pozorovací uhol, čiže dostatočná vzdialenosť pozorovania
Oko má integračné vlastnosti pri vnímaní jasových podnetov (τ ≈ 0,1 s),
pri opakovaných s dostatočnou frekvenciou už blikanie nevníma... kritická
frekvencia blikania = najnižšia, ktorú ešte oko vníma ako konšt. jas – Ferry-Porterov
zákon
- farebná metaméria – vnem výslednej farby možno dosiahnuť zložením svetla zo
základných zložiek (napr. R, G, B) vo vhodnom pomere
- farebná rozlišovacia schopnosť (vnímanie far. kontrastov) je menšie ako
vnímanie jasového kontrastu, a líši sa pre rôzne farby (väčšie pre oranžové a
modré f., menšie pre zelené a purpurové detaily)
Kolorimetria
- veda a technológia pre kvantifikáciu a fyzikálny opis farieb
Základné pojmy a veličiny
• Farba nie je fyzikálna veličina – má psychsenzorický a psychofyzikálny
význam
• farba = chromatičnosť – pri svetle z primárneho svetelného zdroja
alebo = kolorita – pri svetle odrazenom od pozorovanej plochy
• Farebné spektrum – rozsah vlnových dĺžok vnímateľných okom
• TV kolorimetria = snaha definovať far. svetlo pomocou 3 veličín vhodných
pre TV prenos - väčšinou 2 „farebné“ + 1 „jasový signál
• Farebný tón, odtieň – dominantná vlnová dĺžka pozorovaného far. svetlo
• Sýtosť farby – stupeň „zriedenia“ sýtej farby (100%-nej) bielym svetlom
(0%-nú sýtosť má šedá farba). Medzi krajnými sýtosťami sú tzv. pastelové f.
• jasnosť farby, jas - energetický obsah príslušného far. svetla vyhodnotený
citlivosťou oka – hovoríme o tmavých alebo svetlých f.
tón, sýtosť a jas sa prenášajú pri inf. o farebnej scéne
 teleso farieb (priestorové vyjadrenie veličín) viď ďalej
tón
sýtosť
jasnosť
Obr. Farebný priestor HSV
http://www.sccg.sk/~durikovic/projects/HDRSky/kolorimetria.html
Miešanie farieb
- sú farby, ktoré sa v spektre nevyskytujú (purpurové) - vznikajú miešaním, ale aj
iné farby môžeme získať miešaním dvoch alebo viacerých zložkových odtieňov
- subtraktívne
- aditívne
- lokálne
- priestorové
- binokulárne
Metódy pre určenie farby neznámeho
farebného svetla:
meranie teploty farby
spektrálne meranie
jasová metóda
porovnávacia metóda – princíp priameho kolorimetra:
...
pri meraní izoenerg. bieleho svetla príslušné energ. hodnoty
zložiek R,G,B sá považujú za jednotky meraní. Nimi sa násobia príslušné súčinitele
pre dosiahnutie ľub. farby. Teda pre bielu bude W=1(R)+1(G)+1(B)
Základné kolorimetrické princípy (Grassmanove zákony):
1. Ľubovoľnú farbu je možné vyjadriť ako lineárnu kombináciu troch rôznych základných
farieb (Color Primaries, napr. RGB, CMY), pričom ani jedna z týchto troch farieb
nesmie byť lineárnou kombináciou ostatných farieb.
Napr. C = Rc (R) + Gc (G) + Bc (B)
2. Grassmanov zákon hovorí o miešaní dvoch farieb C1 a C2. Farebné zložky výslednej
farby sa získajú súčtom odpovedajúcich farebných zložiek jednotlivých farieb.
3. Grassmanov zákon hovorí o tom, že pri zmiešaní dvoch farieb s rovnakým jasom sa
vytvorí tretia s rovnakým jasom
Farebné priestory
- vektorové vyjadrenie farieb; zložky môžu byť všeobecne rôzne, ale je niekoľko
štandardizovaných farebných priestorov pre rôzne účely
Commission Internationale d'Eclairage (CIE) –
diagram farieb – štandardizovaný far. priestor
http://photo.net/photo/edscott/vis00020.htm