Введение к работе
Актуальность. Несколько десятилетие в ілре существовало три системы цветного телевидения (ТВ), причем в кап-дой стране использовалась только одна система. В последние годы поиски методов улучшения качества ТВ ігаобратеїшя привели к созданию целого ряда систем телевидения нового стандарта качества (ТНСК). Контроль качества ТВ изображения, так тяе как и оценка характеристик звеньев телевизионного тракта, поддеретветацих стандартное качество ТВ изображения и обеспечивающих нормальное функционирование любой системы ТНСК, осуществляется_путеи-!гоме-рения степени- искажений параметров измерительных сигналов (ИС), пepeдaвae^a вместе (иногда вместо) с сигналами ТВ изображения. Для некоторых систем ТНСК предложены, а такяе рекомендованы международной организацией МККР наборы измерительных сигналов, но для некоторых разработанных или разрабатываемых систем ТНСК, общепринятых рекомендаций по выбору наиболее удобных ИС пока еще нет. Кроме того, измерительные сигналы для новых систем должны обладать повыпенной точностью формы, чтобы обеспечить достаточное качество контроля.
Одновременно для давно действующих стандартных ТВ систем постоянно предлагается новые методы оценки тех или иных искажений, влияющих на качество ТВ изображения с применением новых, нестандартных ИС.что вызвано рядом усовершенствований, в частности, широким применением цифровых звеньев в этих, прежде полностью аналоговых, ТВ системах. В процессе эксплуатации отдельных уже действующих ТВ систем естественно использовать для каждой из них одинаковые (или по крайней мере единообразные) генераторы измерительных сигналов, позволяющие обеспечить единство
Jot
- 4 -измерений и ex результатов в пределах какдой ТВ системы. Такие генераторы обычно имеют конечный набор ИС, обеспечивающий стандартные методики контроля параметров узлов и трактов. Всякое изменение набора ИС и методик измерения в действующих системах обычно проводится весьма болезненно и сопрягкено с больиими материальными затратами.
Таким образом, при разработке метрологического обеспечения для новых и усовервенствоваюшх уже действующих ТВ систем представляются актуальными разработка и освоение универсального прецизионного 1грограммируюзГО_ генератора телевизионных измерительных сигналов (ТВИС), позволяющего формировать с высокой точностью и по единой методике практически любой из необходимых ИС, используемых в разных ТВ системах для оценки качества изображения и характеристик звеньев данной системы.
Цель и задачи работы. Основная цель диссертационной работы состоит в исследовании и разработке универсальных методов цифрового формирования ТВИС, удобных для формирования практически всех ТВИС, которые могут потребоваться при контроле и -измерении качественных показателей ТВ трактов известных ТВ систем известными методами, а также для формирования возможных новых ТВ измерительных сигналов (при разработке новых методик измерении в старых ТВ системах, при разработке ТВ систем нового стандарта качества и т.д.).
Для достижения поставленной цели в диссертации сформулирован и решен ряд задач , включая анализ временных и структурных особенностей стандартных и предложенных в литературе ТВИС, усовершенствование известных и разработку новых измерительных сигналов, и разработку алгоритмов цифрового формирования как стандартных, так и нестандартных ТВ измерительных сигналов.
- 5 -Методы исследования. Для выполнения
поставленных задач были использованы теория телевидения, катод поиска условных экстремумов, теория цепей и радиосхемотехккка, теория дисіфетизации и Фурье преобразования, а такг.е методы нз-тематического моделирования.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
-
Исследованы временные и структурные особенности как стандартных, так и предложенных в научной литературе и в документации і\ІКР новых элементарных ТВ измерительных сигналов (ЗЯС). На основе исследования произведено разбиение всех этих ЗИС на три группы: многократно повторяющееся гармонические колебания, однократно изменяющиеся колебания и сигналы, подученные с помощью слояения, перемножения и повторения сигналов первых двух групп. В диссертации показано, что каждая группа имеет простой общий алгоритм формирования, практически каддый ИС получается как сумма ЭИС из этих трех групп.
-
Предложи, новый вариант сигнала, сочетающий два сигнала качающейся частоты; частота первого сигнала линейно увеличивается внутри радиоимпульсов, а частота второго сигнала линейно уменьшается внутри радиоимпульсов. Предлакенный ИС позволяет качественно оценить групповое время задержки (ГВЗ) проверяемого ТВ тракта одновременно с измерением АЧХ этого тракта.
-
Разработан модифицированный синусквадратичный импульс, большая часть энергии спектра которого сконцентрирована в пределах верхней граничной частоты ТВ канала, и поэтому сигнал значительно менее подвергается влиянию эффектов наложения спектра при дискретизации.
-
Проведено спектральное исследование наиболее типичных
ЗИС. Установлена частота следования отсчетов цифрового формирования этих сигналов с учетом минимизации максимального отклонения равмаха сформированного сигнала от заданного. Установленная частота следования оточетов позволяет синтезировать все стандартные ЭИС с достаточной точностью при использовании доступных на мировом рынке цифровых интегральных схем.
-
Показано, что монотонно изменяющиеся ЭИС (фронты и сре-8Ы П-импульсов и сигналов огибающей высокочастотных гармонических колебаний) с помощь» алгоритма "исправления" функции ЭИС (добавлением к ней дополнительной степенной функции) преобразуются в функции, аппраксимируемые с высокой точностью первыми двумя-тремя членами тригонометрического разложения. На этой основе разработан алгоритм формирования таких ЭИС, сочетающий высокую точность с небольшим количеством математических операций сложения и умножения.
-
Обоснован набор необходимых параметров для цифрового формирования прецизионного ЭИС и для формирования ТВИС. Показано, что вводя в репрограммирувдий генератор обоснованный набор параметров, пользователь может получить новый, нестандартный ТВ измерительный сигнал. На основе обоснования разработаны обобщенные алгоритмы и структурные схемы синтеза как стандартных, так и нестандартных ТВИС.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что:
Применение разработанного алгоритма синтеза сигналов с монотонно изменяющимися участками (СМИУ) позволяет синтезировать практически произвольные ТВ измерительные сигналы, что дает возможность формировать все известные в настоящее время и неизвестные в настоящее время, но возможно необходимые в будущем
- 7 -для ТВ измерения СЫИУ.
Разработанный цифровой метод формирования ТЕИС дает возможность пользователям изменять структуры форыируемьа ТБЙС или добавлять в генератор новые ТВ измерительные сигналы, что имеет особое значение при усовершенствовании действующих или разработке новых ТВ систем.
Основные положения,вынос и мне на защиту:.
-
Обоснование классификации ЗИС на три группы: многократно повторяющиеся гармонические колебания, однократно изменяющиеся колебания и сигналы, полученные с помощью Словения, перемножения и повторения сигналов первых двух групп.
-
Разработка и исследования модифицированного измерительного сигнала, позволяющего при применении сигналов с прямой и обратной ЛЧИ внутри каждого радиотяг/льса одновременно измерять АЧХ и контролировать ГВЗ ТВ трактов.
-
Разработка и исследования модифицированного измерительного сигнала, состоящего из синусоидальных колебаний гармонических частот и подвергающегося менее искажению при ограничении его высокочастотных составляющих спектра верхней граничной частотой ТВ канала.
-
Обоснование выбора частоты следования отсчетов для цифрового формирования всех стандартных ЭИС, приведенное по критерию минимизации максимального отклонения размаха формируемого импульса от заданного, возникающего вследствие ограничения высокочастотных составляющих спектра.
-
Разработка метода цифрового синтеза СМИУ , основанного на применении исправляющей степенной функции, устраняющей разрывы на концах синтезируемого сигнала и его производных, следо-
)Ct
- 8 -вательно улучшить сходимость коэффициентов при разложении сигнала в ряд Фурье.
6. Обоснование набора параметров, необходимых для синтеза прецизионного ЭИС. Путем ввода этого набора пользователь может получить нужный ему нестандартный ЭИС.
7.'Разработка и исследование обобщенного алгоритма цифрового формирования ТВИС, основанного на "сложении" отдельных ЭИС в заданной последовательности. Разработанный алгоритм позволяет пользователям произвольно менять структуру общепринятых ТВИС или добавлять в генератор новые ТВИС.
Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподовательского состава МТУСИ в 1991, 1992, 4994 гг. и на собрании кафедры МС и ИТС.
Реализа.ция работы. Результаты, изложенные в диссертации, можно использовать при усовершенствовании методик измерений, разработке новых ТВ систем и создании генератора ТВИС нового поколения.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано'2 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 175 страницах машинописного текста, иллюстрируется 44 рисунками и 8 таблицами и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы из 82 наименований.
Похожие диссертации на Исследование и разработка цифровых методов формирования измерительных сигналов для стандартных телевизионных систем и систем повышенной четкости
