авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |
-- [ Страница 1 ] --

О.Ф.Гребенников, Г.В.Тихомирова

ОСНОВЫ

ЗАПИСИ

И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ИНФОРМАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ КИНО И

ТЕЛЕВИДЕНИЯ

О.Ф.Гребенников, Г.В.Тихомирова

ОСНОВЫ ЗАПИСИ

И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

(В АУДИОВИЗУАЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ)

Рекомендовано Министерством образования

Российской Федерации в качестве учебного

пособия для студентов высших уч ебных заведений,

обучающихся по специальности “Аудиовизуальная техника” направления подготовки дипломированных специалистов “Радиотехника” Санкт-Петербург 2013 УДК 778 Гребенников О.Ф., Тихомирова Г.В. Основы записи и воспроизведения информации (в аудиовизуальной технике): Учебное пособие. - СПб.:

Изд.СПбГУКиТ, 2002.- 688с., табл. - 17, ил. - 300, библ. - 97 назв.

ISBN 5-94760-007- В книге излагается теория систем и преобразований изображения и зв ука в процессе их записи, тиражирования и воспроизведения. Описаны методы аналоговой, дискретно-аналоговой и цифровой записи сигналов а удиовизуальной информации вдоль одного, двух и трех измерений носителя записи в фотографии, голографии, кинематографе, видеотехнике, зв укотехнике и в информационно-измерительной технике. На основе естественной классификации рассмотрен системный подход при проектировании приборов и устройств, предназначенных для записи различных сигналов информации.

Показаны принципы обоснования требуемых параметров систем.

Книга предназначена для студентов и аспирантов;

она также полезна инженерно-техническим работникам, занятым проектированием, производством и эксплуатацией приборов записи, тиражирования и воспроизведения сигналов изображения и звука.

Рецензенты: доктор техн.на ук Ю.А.Ковалгин, доктор техн.наук Л.Л.Полосин ISBN 5-94760-007-2 СПбГУКиТ, 2002.

ОТ АВТОРОВ Авторы выражают глубокую благодарность коллектив у сотрудников Санкт-Петербургского гос ударственного университета кино и телевидения и особенно преподавателям и аспирантам кафедры киновидеоаппаратуры за помощь, оказанную при написании и издании книги.

Наиболее ценными были дискуссии с безвременно ушедшим от нас заведующим кафедрой технической электроники, доктором технических наук, профессором Юрием Михайловичем Иш уткиным, высказавшим с ущественные замечания и предложения по содержанию рукописи книги.

Для авторов были очень полезны весьма благожелательная критика рукописи со стороны рецензентов Ю.А.Ковалгина и Л.Л.Полосина, а также замечания и предложения, которые высказали по ранее изданным разделам книги Н.К.Игнатьев, В.Г.Комар, С.В.Новаковский, В.В.Однолько, А.В.Редько, М.Я.Ш ульман и другие ведущие ученые в области передачи и записи сигналов а удиовизуальной информации.

Все пожелания и предложения специалистов были авторами с благодарностью приняты и учтены при подготовке рукописи к изданию.

О.Ф.Гребенников, Г.В.Тихомирова ПРЕДИСЛОВИЕ В Санкт-Петерб ур гском государственном уни верси тете к ино и теле виде ни я (СПбГУКиТ) сконцентриро вана подг отовка специалистов по зап иси и воспр оизведению а удиовиз уальной инфо рмации. На факульте те приборов и с истем кино и телевиден ия ведется подго товка специалистов по кино-, фото-, видеоа ппара туре, н а фак уль тете а уди овиз уаль ной те хн ик и - по записи и воспр оизведению зв уковых и видеос игналов, на фак ультете фотографии и технолог ии регистри рующих материа лов - в об ласти нос ителе й записи информаци и, на фак ультете экран ных иск усств - по эксплуа таци и пр иборов и систем запис и а уд иовиз уа льной ин формации, на экон ом ическом фак ульте те - по орга низац ии производства и экспл уатации пр иборов и систем записи и воспро изведени я а уд иовиз уа льной ин формации. Вследствие этого дисциплина “Осно вы записи и воспр оизведения информации” являе тся базовой дл я все х с пециа льнос те й уни верси тета.

Авторы книги впервые поставили эт у ди сциплин у и читаю т е е в тече ние м ноги х лет. С озданию дисциплины предшес твовала большая работа по исследова нию и разработке многих приборо в и с истем записи информаци и. Была разработа на и изготовле на линейка свер хскорос тных к иносъемочных аппар атов (РКС-1, РК С-2, РКС-11, РКС-21). Западно-германский ж урн ал “Frei e Welt” писал: “...с созданием этих аппара тов Советский Союз завоевал абсолютное мировое первенс тво в области высокоскорос тно й фотографии”. В первые была реализована и нтеграль на я фотография Г.Липпм ана достато чно высокого качества, предложены но вые принципы пос троен ия растровы х с тереофотоаппаратов, пол учивш их впоследствии применение за р уб еж ом. Разработанные аппараты, интегральные и растро вые стереофотографии экспонир уются в м узее киноап парат ур ы СПбГУКиТ.

Теоретическ ие работы авторов позволил и впер вые на учно обос новать треб уем ую частот у кинопро екции. В послед ую щем широкомасштабные эксперименты американских специалисто в пол ностью подтвердил и рез ультаты теоретически х исследова ни й. В итоге были созданы новые кинематог рафические системы с повышен ной до 48...60 кадр/с частото й кинопроекци и (“Scho wscan”, “Dinavisi on”, “SDS -70”, “MaxiVision 48” и др.). В актовом зале СПбГУКиТ функциони р ует устано вка новой кинематографической системы, названной в нашей стран е “Кинематограф высокого качества”.

В рез ульта те мног олетних изысканий авторов совместн о с профессором Н.К.Игнатьевым (На учно -ис следователь ский ки нофото инстит ут) найде на общ ая закономерность прео бразования сигнал ов при их запис и на нос ителе. Построенная н а основе этой закономерности классифика ция систем записи информации позволяе т предсказывать п ути нахож дения прин ципа пос троения новых ус тро йств, т. е.

применить системный подход при создании новых приборов.

К нига написана на основе гл убоки х о бобщений и дает с тудентам широк ий кругозор в обла сти записи и воспро изведения инфо рмации. Она по с уществ у явл яетс я треть им, значитель но расширенным и с ущес тве нно перерабо танным изданием учеб ного пособия “Основы з аписи и вос произ ве дения изображени я”, изданного в 1977 год у в нашем уни ве рситете ( тогда Лени нградском инсти туте кинои нженеров), а затем переизданног о в 1982 год у под тем же названием издательством “Ис к усство”. В последующие годы были подготовле ны и оп убликованы че тыр е вып уска с излож ением дополните льных разделов дисципли ны, вошедши х в настоящ ее издание. Оп ублик ованные материалы к ниги прошли широк ую апробацию. Они были высоко оценены в рецензиях вед ущих ученых и спе циалисто в, оп убликованных в ж урн ала х “Техника ки но и теле видения” и “Оптико-м еха ническа я промышленность”.

Поскольк у приборы и системы записи информации п ол учили чрезвычайно широкое распрос транение, то, несомне нно, книга “Основы запи си и воспроизведения информ ации” б удет способство вать повышению качества подготовки спец иалис то в не только в СПбГУКиТ, но и в др уг их в уза х, гото вящих и нженеров по записи, передаче и обработке информации.

Ректор СПбГУКиТ, профессор А. А.Бело усов ВВЕДЕ НИЕ Соврем енный этап развития общества, среди прочего, отли чается ш ироким распространен ием всех видов средств записи (рег истрации), хр анения, тиражирования и воспроизведени я зри тельно й и сл уховой информации. Весь накоплен ный чело ве ком опыт, вся информ ация, хран им ая в его пам яти, не передаются биологи ческим п утем потом ств у, а исчезают вместе с разр ушением клеток головного мозга. Вследствие этого многие ученые напрям ую связыва ют появление ци вилизации с развитием систем записи информации, а на ук у о сохранен ии, обработке и переда че и нформ ации ста вят р ядом с такими гига нтами, как учени я о м атерии и энергии.

Запись информации возникла в виде наскальных рис унко в, с появле нием письм еннос ти и книгопечатания. Начало развития техн ических с редств запис и информ ации след ует отнести к 1839 год у - дате изобре тения фотог рафии. В настоящее врем я фотография стала самостоятельной областью на ук и, техники и к ульт уры. Фотография легла в ос нов у создания в 1 895 год у техни чески х средс тв кинем атографа, пол учившего в короткие ср оки чрезвычайн о широко е распространен ие в м ире. К конц у века относится изоб ретение ме ханическо й записи зв ука (грамзаписи). Фотографи че ская запись зв ука с 1930 -х годов про чн о вошла в зв уково й кинем атограф. К этом у же времени относ итс я появление, а затем и широча йшее распро странен ие магнитно й записи звука, а с 1950-х годо в и изображения. В тора я пол овина века ха рактериз уе тся р азвитием голографи и, освоен ием цифрово й записи сигналов, а также оптической, магнитооптическо й, термопластической и др уги х видо в записи.

Появление разнообр азных видов те хнических средств записи привело к попыткам создания самостоятельного на учног о напра вления по из уче нию преобразова ний сигналов при их зап ис и на носителе. В нашей стране изданы прекрасные книги п о данном у напра вле нию: “Осно вы запис и и воспроизведени я звука” (В.А.Бурго в, 1954 г.), “Фотографическа я регистрац ия и нформ ации” (Х.Фризер, 1978 г.), “Со врем енные системы регистраци и ин формации” (Х.Бехте р, И.Эпперляйн, А.В.Ельцов, 1992 г.), “Фотографичес - кая регистраци я быстропро текающи х процессов” (А.С.Дубо вик, 1984 г.), “Общая фотография” (К.В.Чибисов, 1984 г.), “Носители м агнитной запис и” (Ю.А.В асилевский, 1989 г.), “Оптическа я голография” (под ред. Ю.Н.Денисюка, 1979г.) и м ногие др угие.

В нашей стране создан ряд учебных, на учно -исс ледовательс ких и проек тны х инстит утов, спец иализир ующ ихс я по разработке систем, методов и пр иборов записи информ ации: Высш ий и нстит ут фото графии и фототе хники (ныне Санкт Петербургский гос ударстве нный уни ве рситет к ино и телевиде ния), Научно исследова тельский кинофотоинстит ут, Госниихим фото проект, Централь ное констр укторское б юро киноаппара т ур ы, Гипрокино и др уг ие предпри яти я.

Аналогичными проблемами в числе др угих заним аютс я Гос уда рстве нный оптический инстит ут, На учно -исследовательский инсти т ут оптико-физических измерений, На учно -исследовательский инс тит ут теле видения и радиовещан ия, Институт пр облем передачи инфо рмации и др.

Практическое приме нение приборы и те хника запи си инфор мации пол учили в фотографии, стер еофотографии, го лографии ( виз уальная те хника), в звукозаписывающих систем ах: магнитофоны, грам запись, лазерные про игрыва тел и (а удиотехника), в кинем атографе и видеосистем ах (а уди овиз уаль ная те хник а).

Широко исп ольз уетс я запись информации в информац ионно-изм ерительно й те хнике (высоко- скоростные фото- и киноа ппара ты, фотореги страто ры, спектрофоторегистра торы и др.), в оргте хнике (копировальные ус тройс тва “ксероксы”, факсимильные системы - “факсы”), в вычислител ьной те хн ик е (запоминающие устройства, “принтеры”).

Аппаратура зап иси и вос произ ведени я информации п ро изводится как н а специализиро ванных предприятиях, так и на предприяти ях оптиико-м еха нической и электронно й промы шленности широкого профил я. Запись, тиражирование и воспр оизведение а удиовизуальной информ ации про извод ятся в профильных организациях (кинос т удии, фотоателье, студии з в укозапис и, кинокопиро вальные фабрики, кинотеатры, видеосалоны), на непрофиль ных предпр иятиях (радиостудии, телест уди и, на учно-исследова тельские и др. учреждени я) и в быт у. Тр удно на йти хотя бы одн у о рганизацию ил и семью, которые не испол ьзовали бы приборы и систем ы записи и восп роизведе ни я ауд ио -, виз уальной или а уд ио виз уаль ной информ ации.

В дисципл ине “Основы запис и и восп роизведения информ ации” на осн ове широки х обобщений рассматриваютс я возможные варианты построения сис тем записи информаци и, методы анализа п реобразован ия сигна лов при их записи, тиражировании и вос произведении (разд. 1-4), которые ис польз уются при из учении систем записи конк ретных сигналов а удиовиз уал ьной информации (разд. 5-9), а также при выборе принципа постр оени я и обосновании требуемых параметро в систем записи (ра зд. 10). Анализ преобразования сигналов базир уе тся н а современных ф ундам ентальных работа х вед ущих специалистов в облас ти теории сигналов. В то же время при излож ении м атериала а вторы стремил ись п о возможности обой ти сь простыми м атематическими средствам и. С этой целью выводы некоторых форм ул даны в несколько упрощенном виде, что, однако, не повлияло на точность окончател ьного рез уль тата. В приложен ии приведе ны кратки е сведения из некоторых спец иальны х разд елов высшей математики, необходимые при анализе преобразован ия сигналов.

Основная цель дисц ипли ны - да ть ст удентам широкий кр угозор в области записи и вос произведения информаци и. Данная д исципли на явл яетс я базово й дл я прикладны х дис циплин спец иализац ий, напра вленных на проектирова ние, производство и эксплуатацию конкретны х приборо в и с истем в области к иноте хн ики, фототе хн ики, звукоте хники, видеоте хники.

В книге не дается по дробного описания хим ико-фотографичес ких проце ссов, а также процессов эле ктронной обрабо тки электрически х сигна лов в системах запис и информ ации. Данные вопросы из уча ются в соответс твую щих специал ьны х дисци плинах.

1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 1.1. СИГНАЛЫ АУДИОВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Аудиовизуальная информация - это сообщения, воспринимаемые органами слуха и зрения человека. Информация передается посредством сигналов. Сигнал является материальным воплощением информации в виде изменяющегося во времени и пространстве физического процесса той или иной природы (акустической, электрической, электромагнитной и др.) или пространственного состояния носителя информации (кинопленки, магнитной ленты, грампластинки и т.п.). Технические устройства и живые организмы способны генерировать сигналы, передавать их по каналам связи, принимать, обрабатывать и использовать извлеченную из них информацию для своей деятельности.

Аудиовизуальная информация составляет наибольшую долю информации, получаемой человеком извне. Систему органов человека (включая мозг), воспринимающих и обрабатывающих слуховую (звуковую) информацию, называют слуховым анализатором (СА). Входом СА являются уши человека. Систему органов человека (включая мозг), воспринимающих и обрабатывающих зрительную (световую) информацию, называют зрительным анализатором (ЗА). Входом ЗА являются глаза человека.

В технических устройствах приемниками сигналов аудиовизуальной информации бывают микрофоны, кинопленки, фотоэлементы и т.п.

Сигналы, несущие аудиовизуальную (слуховую и зрительную) информацию, будем называть звуковыми и световыми сигналами.

Звуковые сигналы, воспринимаемые СА, образуются звуковыми механическими колебаниями упругой среды в пределах частот от до 20000 Гц. Они описываются в общем случае функцией четырех аргументов F(x,y,z,t), показывающей состояние cреды в точке с пространственными координатами x,y,z в момент времени t. Данная функция определяет как интенсивность звуковых колебаний в каждой точке пространства, так и направление их распространения.

Уши слушателя при его неподвижном положении находятся во вполне определенных точках пространства. Поэтому сигнал, воспринимаемый каждым ухом, не зависит от переменных x,y,z, а является функцией одной переменной t. Вследствие этого при неподвижном положении слушателя каждое его ухо воспринимает только изменение сигнала во времени, а направление распространения звука или положение в пространстве источника звучания, казалось бы, при этом теряются. Однако это не совсем так.

Поскольку уши слушателя разнесены в пространстве на расстояние базиса СА, то интенсивность сигнала, воспринимаемого каждым ухом, будет зависеть от расположения источников звука относительно слушателя;

кроме того, в каждое ухо сигнал будет приходить со сдвигом во времени, также зависимым от расположения источника. Данные явления позволяют слушателю довольно легко определить нахождение источников звука, а также направление распространения звукового сигнала даже при своем неподвижном положении. Задача облегчается при поворотах головы или перемещениях слушателя в пространстве. Если же слушателю нет необходимости знать расположение источника звука в пространстве и направления распространения звуковых сигналов, то всю воспринимаемую слуховую информацию полностью переносит сигнал, описываемый функцией одной переменной F(t).

При передаче, записи, преобразованиях и обработке звукового сигнала приемником информации, как правило, является микрофон.

Последний преобразует звуковой сигнал, идущий от источника, в электрический звуковой сигнал, описываемый функцией одной переменной F(t). Для сохранения сведений о нахождении источника звука относительно приемника информации иногда используют два микрофона, разнесенные относительно друг друга на расстояние базиса СА или другие расстояния.

Световой сигнал, воспринимаемый ЗА, образуется световыми электромагнитными волнами с длиной волны в пределах 400 - нм. Он, так же как и звуковой сигнал, описывается фунцией четырех аргументов x,y,z и t, определяющей как амплитуду, так и фазу световой волны. Глаза наблюдателя содержат оптическую систему и светочувствительную сетчатку. Последняя состоит из множества колбочек и палочек, соединенных нервными волокнами с соответствующими участками головного мозга, где и возникает зрительный образ объекта наблюдения.

Оптическая система глаза выполняет особую роль, без которой восприятие зрительной информации сетчаткой было бы невозможно.

Сетчатка, как и любой другой приемник зрительной информации, реагирует только на электрическую составляющую электромагнитного излучения, причем изменения волны, 14 происходящие с частотами порядка 10 -10 Гц, не воспринимает, а усредняет во времени. Вследствие этого световой сигнал на поверхности сетчатки характеризуется распределением по ее поверхности интенсивности световых колебаний, пропорциональной квадрату амплитуды световой волны. В результате усреднения световых колебаний во времени теряется информация о фазе световой волны, а следовательно, и направлении ее распространения.

В отсутствие оптической системы в каждую точку сетчатки сходились бы лучи из различных участков объекта наблюдения и их интенсивности складывались бы. Для получения зрительной информации необходимо упорядочить направление лучей, исходящих из различных участков объекта наблюдения. Эта задача в природе решается двумя путями.

Первый путь лежит в основе построения глаза некоторых насекомых. В так называемом фасеточном глазу имеется множество трубочек, направленных в различные стороны. На дне каждой трубочки находится светочувствительный элемент, связанный посредством нервных волокон с соответствующими участками чувствующей системы насекомого. Каждая трубочка направляет к светочувствительному элементу лучи света, исходящие из определенных участков объекта наблюдения;

интенсивность освещения каждого светочувствительного элемента оказывается пропорциональной яркости соответствующего участка объекта. В результате совокупность сигналов, исходящих от каждого светочувствительного элемента, дает информацию о световом облике объекта наблюдения.

Второй путь лежит в основе построения глаз почти всех представителей животного мира, в том числе и человека. Упрощенно систему глаза человека можно представить в виде так называемой камеры-обскуры. Если перед экраном (или сетчаткой) установить диафрагму с очень маленьким отверстием, то лучи света, исходящие от каждого элементарного участка объекта, попадут во вполне определенный участок экрана. Интенсивность его освещения будет пропорциональна яркости соответствующего участка объекта наблюдения. Таким образом сохраняется информация не только об интенсивности, но и о направлении лучей, исходящих из каждой точки объекта наблюдения. В результате на экране (или сетчатке) возникает некоторое световое подобие объекта - его изображение.

- это преобразованный световой сигнал, Изображение представленный на поверхности в виде, пригодном для зрительного восприятия или дальнейших преобразований.

При малом отверстии диафрагмы происходят большие потери света, кроме того, в результате дифракции нарушается прямолинейность распространения проходящих лучей. Вследствие этого природа пошла на значительно более сложное решение проблемы - на создание оптической системы глаза. Оптическая система, в отличие от диафрагмы с малым отверстием, строит изображение каждой точки объекта во вполне определенной точке трехмерного пространства изображений. В представлениях геометрической оптики в эту точку сходятся лучи, исходящие из определенной точки объекта, а в представлениях волновой оптики в эту точку сходится сферический волновой фронт, исходящий из определенной точки объекта. В результате в пространстве изображений образуется трехмерный световой образ объекта наблюдения, который мы назовем световой моделью объекта.

Световая модель - это преобразованный световой сигнал, представленный в трехмерном пространстве в виде, пригодном для зрительного восприятия или дальнейших преобразований.

Световая модель в общем случае не является точной световой копией объекта, что объясняется в первую очередь тем, что линейное (поперечное) увеличение оптической системы не равно ее продольному увеличению. Последнее равно квадрату линейного увеличения. Вследствие этого при линейном увеличении (по абсолютному значению), меньшем единицы, что имеет место в глазу человека, световая модель как бы сжата в продольном направлении.

Это сжатие тем больше, чем дальше расположен объект наблюдения.

Даже если объект расположен сравнительно близко к наблюдателю, на расстоянии 0,5-1,0 м, продольное увеличение в 20-40 раз меньше линейного. В результате как бы “сплющенная” в продольном направлении световая модель объекта оказывается расположенной вблизи плоскости наводки оптической системы и с поверхностью сетчатки практически совмещается вся световая модель объекта наблюдения (конечно, если он не имеет очень большой протяженности в глубину). Поскольку объекты наблюдения могут находиться на различных расстояниях от наблюдателя, то оптическая система глаза имеет возможность изменения оптической силы для наведения на резкость. Это осуществляется изменением кривизны хрусталика глаза и называется аккомодацией глаза. Аккомодация происходит автоматически помимо воли наблюдателя при переводе взора с одного объекта наблюдения на другой.

Таким образом оптическая система глаза совмещает с поверхностью светочувствительной сетчатки световой образ объекта наблюдения, т.е. его изображение. Последнее характеризуется распределением по поверхности сетчатки интенсивности излучения, созданного объектом наблюдения. При этом происходит изменение природы светового сигнала и функции, его описывающей. Теперь функция F(x,y) показывает интенсивность сигнала, зависящую от пространственных координат x,y, принадлежащих поверхности сетчатки.

Усреднение светового сигнала во времени, казалось бы, полностью устраняет в изображении информацию о временных изменениях световой волны. Однако это не совсем так. Изображение характеризуется оптическим спектром излучения, т.е. зависимостью интенсивности от длины волны света. Поэтому функция, описывающая изображение, теперь будет иметь вид F(x,y,).

Сетчатка глаза содержит три типа колбочек: красно-, зелено- и синечувствительные, которые чувствительны к длинно-, средне- и коротковолновым световым излучениям соответственно. Сигналы, поступающие от этих колбочек в мозг, в результате сложных психофизиологических процессов вызывают ощущение цвета объекта, что в значительной степени облегчает распознаваемость объектов окружающего человека мира.

В изображении, образованном оптической системой глаза на сетчатке, полностью утеряна информация о третьем измерении объекта наблюдения, которая имела место в световой модели. Это в значительной степени затрудняет ориентацию человека в трехмерном пространстве. Вследствие этого природа снабдила человека (и почти всех животных) двумя глазами, разнесенными в пространстве на расстояние базиса зрения B c, равное в среднем 65 мм. В результате за счет пространственного параллакса на сетчатках правого и левого глаза при наблюдении объектов, находящихся от наблюдателя на конечных расстояниях, образуются несколько отличные друг от друга, или, как говорят, диспаратные изображения. Складываясь в мозгу, диспаратные изображения создают ощущение трехмерности, и возникает так называемый стереоскопический образ объекта.

Ощущение трехмерности усиливается за счет аккомодации и конвергенции глаз наблюдателя. Конвергенция - это сведение оптических осей глаз на рассматриваемый объект. Конвергенция, как и аккомодация, происходит автоматически помимо воли наблюдателя. Однако как изменение кривизны поверхностей хрусталика глаза, так и сведение оптических осей глаз требуют определенных мускульных усилий, ощущаемых наблюдателем и подчеркивающих изменение расстояния до наблюдаемой сцены.

Обозначим горизонтальную пространственную координату в плоскости входных зрачков глаз наблюдателя x о, тогда изображения, образованные на сетчатках правого (П) и левого (Л) глаза, опишут функции F п (x,y,,x о -B c /2) и F л (x,y,,x о +B c /2).

До сих пор мы считали, что изображение, образованное оптической системой глаза, неподвижно относительно сетчатки.

Однако в действительности глаза находятся в непрерывном движении и изображение непрерывно перемещается по сетчатке. Эти движения необходимы для наиболее эффективной передачи зрительной информации от сетчатки в головной мозг. Человек подобные скачки и движение изображения не замечает и при наблюдении неподвижного объекта воспринимает его неподвижным.

Поле зрения человека условно разделяют на три зоны: зону периферийного зрения, зону ясного видения и зону наиболее четкого видения. Зона периферийного зрения достигает 180 о по горизонтали.

В пределах этой зоны человек видит, но не распознает все предметы.

Зона ясного видения составляет 40 о по горизонтали и 22 о по вертикали. В пределах этой зоны человек видит и распознает все объекты, однако воспринимает их недостаточно четко. Зона о наиболее четкого видения (фовеаль-ное зрение) составляет 2 как по горизонтали, так и по вертикали.

Восприятие зрительной информации человеком можно представить в виде следующего процесса. В зоне периферийного зрения появляется какой-то объект, видимый как некое пятно. Для распознавания этого объекта, которым, например, может быть трамвай, автомобиль или лошадь, наблюдатель переводит взор или поворачивает голову для того, чтобы совместить с этим объектом зону ясного видения. Распознав интересующий его объект, наблюдатель может заинтересоваться некоторыми подробностями, например номером трамвая. Для этого он переводит взор, совмещая зону наиболее четкого видения с номерным знаком трамвая. Более сложный процесс восприятия происходит при чтении книги или рассматривании графиков, рисунков, картин и т.п. Наблюдатель располагает рассматриваемый объект в пределах зоны ясного видения. Затем, переводя взор, он совмещает зону наиболее четкого видения с заинтересовавшей его деталью. При достаточно сложном объекте наблюдатель последовательно изучает его, перемещая взор, часто по довольно сложной траектории, по поверхности наблюдаемого объекта.

Рассмотренные выше процессы вызывают вспомогательные движения изображения по сетчатке. Другое дело, когда наблюдаемый объект перемещается или изменяется во времени. В этом случае изображение изменяется на сетчатке помимо воли наблюдателя.

Назовем такие изменения изображения объекта собственными.

Наблюдения перемещающегося объекта возможны двумя путями.

Первый основан на отслеживании взором наблюдателя движущегося объекта, например автомобиля. Изображение автомобиля при этом будет практически неподвижным на сетчатке глаза, а изображение неподвижного в действительности фона будет перемещаться по поверхности сетчатки. Второй путь основан на наблюдении фона при неподвижном взоре наблюдателя. Изображение фона будет при этом неподвижным, а изображение автомобиля будет перемещаться относительно сетчатки. В обоих случаях будут иметь место собственные изменения изображения на поверхности сетчатки.

Вследствие этого при наблюдении подвижного или изменяющегося во времени объекта его изображение на поверхности сетчатки будет зависеть от времени. Следовательно, функции, описывающие изображения на сетчатках правого и левого глаза наблюдателя, будут иметь вид: F п (x,y,,x о -В с /2,t) и F л (x,y,,x о +В с /2,t).

Таким образом, зрительная информация воспринимается наблюдателем в следующей последовательности. Световой сигнал, идущий от объекта наблюдения, попадает во входные зрачки глаз наблюдателя. Оптическая система каждого глаза наблюдателя преобразует световой сигнал таким образом, что на поверхности светочувствительной сетчатки образуется новый сигнал зрительной информации - изображение объекта. Изображения на сетчатках глаз содержат информацию о пространственной структуре объекта, его цвете, протяженности в глубину, движении и изменении во времени.

Вся эта информация передается в мозг, где возникает зрительный образ объекта.

Рассмотренные процессы восприятия человеком звуковых и световых сигналов информации осуществляются непосредственно. С развитием цивилизации эти процессы начали совершенствоваться человеком с использованием созданных им технических средств. В настоящее время эти средства направлены на преобразования, передачу, обработку и запись сигналов информации.

1.2. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧА И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ИНФОРМАЦИИ Системы преобразований, передачи, обработки и записи сигналов имеют много аналогичных звеньев, а часто и схожие принципы построения. Поэтому перед тем, как перейти к подробному изучению систем записи сигналов информации, кратко ознакомимся с получившими в настоящее время применение системами преобразований, передачи и обработки звуковых и световых сигналов информации, тем более, что некоторые из них органически включают в себя и устройства записи информации.

Преобразования сигналов служат расширению возможностей слухового и зрительного анализаторов.

Преобразования звукового сигнала при помощи слуховых аппаратов обеспечивают предварительное усиление звукового сигнала. Они содержат микрофон, усилитель звукового электрического сигнала и наушники. Слуховые аппараты получили довольно широкое применение у людей с дефектами СА. Они также используются в научных исследованиях, в службах разведки и т.п.

Преобразователи сигналов, служившие для увеличения точности определения нахождения источника звука, содержали два разнесенных на значительные расстояния микрофона, соединенных электрической цепью с усилителями и наушниками “слухача”.

Последний за счет усиления стереозвукового эффекта мог с помощью данного устройства достаточно точно определить нахождение источника звука (например, самолета). В настоящее время для указанных целей используют узконаправленные микрофоны.

Известны и другие устройства предварительного преобразования звуковых сигналов.

Преобразования светового сигнала осуществляются, как правило, оптическими системами. Наиболее распространены простейшие оптические устройства - очки, которые служат для устранения дефектов оптической системы глаза. Бинокли, зрительные трубы, телескопы создают мнимое изображение удаленного объекта наблюдения, рассматриваемое наблюдателем с расстояния наилучшего видения (25-30 см). Лупы и микроскопы создают мнимое изображение объекта наблюдения на расстоянии наилучшего видения в увеличенном виде. Существуют приборы ночного видения, содержащие электронно-оптические преобразователи, образующие изображение объекта со значительным усилением яркости, а также приборы, преобразующие излучения, не воспринимаемые ЗА (ультрафиолетовые, инфракрасные, рентгеновские), в видимое изображение, образованное на специальном экране. Стереотрубы позволяют значительно расширить базис зрения, за счет чего повышается точность определения расстояния до объекта наблюдения. Известны и другие устройства предварительного преобразования световых сигналов.

Передача сигналов информации в настоящее время осуществляется в основном электрическими сигналами по кабельным каналам связи, радиосигналами через эфир и световыми сигналами по световолоконным каналам связи. Каналы связи, как правило, позволяют одновременно передавать множество независимых друг от друга сигналов информации. Для этого передаваемые сигналы модулируют по амплитуде, частоте или фазе несущую частоту.

Выбирая необходимый набор несущих частот, спектры передаваемых сигналов разносят в частотном пространстве таким образом, чтобы они не перекрывали друг друга. При этом каждый передаваемый сигнал может описываться функцией только одной переменной - t.

Системы передачи сигналов делятся на две большие группы системы аналоговой передачи сигналов и системы дискретной передачи сигналов.

Аналоговая передача сигналов - это непрерывная передача, при которой каждому мгновенному значению исходного сигнала отвечает соответствующее мгновенное значение передаваемого сигнала.

Передаваемый сигнал подобен по своей форме исходному и возникает в результате “развертки” сигнала по одному из аргументов (x,y,,...) функции, описывающей исходный сигнал, вдоль оси времени t. В процессе развертки один из аргументов исходного сигнала преобразуется в аргумент t. Понятно, что если исходный сигнал является функцией времени (например, звуковой сигнал), то развертка сигнала не требуется.

Дискретная передача сигналов - это передача последовательных значений исходного сигнала, взятых через определенные интервалы времени. Она осуществляется в результате предварительной дискретизации сигнала и “укладки” последовательных значений сигнала вдоль оси времени t. Дискретизация - это преобразование непрерывного сигнала в последовательность его значений, взятых через определенные интервалы, называемые шагом дискретизации.

Укладка - это совмещение дискретных значений исходного сигнала с осью времени t. При укладке шаг дискретизации исходного сигнала преобразуется в шаг укладки Т*. Понятно, что если исходный сигнал описывает функция времени, процесс укладки не требуется, а шаг укладки равен шагу дискретизации.

Дискретная передача сигналов бывает с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В этих системах сигнал модулирует несущие импульсы или по амплитуде или по ширине. Особый вид дискретной передачи сигналов имеет место в цифровых системах, где осуществляется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). В данных системах передается не физическая величина импульса или его ширины, а ее цифровое значение в закодированном виде.

Передача звукового сигнала как в аналоговой, так и в дискретной форме не вызывает особых затруднений, поскольку звуковой сигнал описывает функция одной переменной - t. На входе передающей системы преобразователем звукового сигнала является микрофон, а на выходе - громкоговоритель.

При передаче зрительной информации необходимы особые преобразования исходного сигнала, поскольку изображение описывается функцией нескольких переменных. Перед передачей изображение требуется представить одномерным сигналом времени t.

Рассмотрим данный вопрос более подробно на примере несколько упрощенной системы цветного телевидения, в которой передается изображение, описываемое функцией F(x,y,,t).

Вначале будем считать, что передается неподвижное черно-белое изображение, описываемое функцией двух переменных F(x,y). В передающей телевизионной камере объектив 1 (рис.1.1,а) строит изображение объекта на фотокатоде передающей телевизионной трубки 2. Считывающий элемент передающей телевизионной трубки обегает поверхность фотокатода построчно, “считывая” значения освещенности в оптическом изображении. При этом происходит развертка изображения по переменной х вдоль оси времени t, в результате которой осуществляется преобразование координат:

t=x/V, где V - скорость перемещения считывающего элемента вдоль оси х фотокатода.

Рис.1.1. Схемы передающих телевизионных камер Поскольку считывающий элемент переходит скачком от одной строки к другой, то он производит дискретизацию изображения вдоль оси у с шагом Y*. В результате исходное изображение оказывается дискретизированным. Опишем его функцией F(x,y*), причем звездочка указывает на то, что сигнал дискретизирован по переменной у. Считывающий элемент осуществляет передачу изображения построчно, как бы производя “укладку” строк вдоль оси времени с шагом Т* (рис.1.2,а), равным Т*=Х/V, где Х - длина строки (ширина изображения). Общая длительность передачи изображения составит Т=zT*.

Здесь z - количество строк разложения изображения.

В приемном устройстве (в телевизоре) происходят обратные процессы. Воспроизводящий элемент обегает построчно экран кинескопа, вызывая его свечение. В процессе движения элемента вдоль строки осуществляется развертка изображения по переменной t вдоль оси х экрана. Переходя от строки к строке, воспроизводящий элемент производит укладку строк дискретизированного изображения вдоль оси у экрана кинескопа. Процессы считывания и воспроизведения изображения, естественно, должны протекать синхронно и синфазно. Развертку, дискретизацию и укладку, выполняемые на входе системы, будем называть анализирующими, а на выходе системы - синтезирующими.

Рис.1.2. Телевизионный сигнал и его спектр Из приведенного примера можно сделать очень важный вывод о том, что сокращения количества измерений двумерного сигнала изображения можно добиться путем его дискретизации и укладки вдоль оси времени. При этом решающую роль играет процесс укладки. Процесс дискретизации только создает возможность перестановки (укладки) элементов изображения последовательно вдоль оси времени t, но не приводит к сокращению аргументов функции, описывающей сигнал.

Перейдем теперь к рассмотрению передачи в телевидении движущегося черно-белого изображения, описываемого функцией трех переменных F(x,y,t). Понятно, что для передачи трехмерного сигнала необходимо его дискретизировать не только по переменной у, но и еще по одному аргументу x или t. В современном телевидении осуществляется дискретизация изображения по переменной t. Для этого считывающий элемент передающей телевизионной камеры после считывания всего изображения скачком возвращается в исходное положение и начинает построчно считывать следующее изображение. Период между считыванием последующих изображений (шаг дискретизации) обозначим Т**. Понятно, что это и будет шаг укладки вдоль оси времени (рис.1.2,б), равный T**=zT*.

Таким образом, в передающей телевизионной камере осуществлена развертка изображения по переменной х вдоль оси времени t, дискретизация изображения по переменным у и t и укладка их значений вдоль оси времени с шагами Т* и Т**. Назовем такую укладку двухразрядной, причем укладка с шагом Т* является укладкой по первому разряду, а с шагом Т** - по второму разряду.

Если осуществить развертку вдоль оси времени можно только по одному аргументу функции, описывающей сигнал, то каких-либо ограничений в дискретизации и укладке сигнала вдоль оси времени не существует. Рассмотрим этот вопрос на примере передачи цветного движущегося изображения, описываемого функцией F(x,y*,t*,*) с дополнительной дискретизацией изображения по переменной.

В одной из предложенных систем цветного телевидения осуществлялась последовательная передача красной, зеленой и синей составляющих каждого телевизионного кадра. Для этого перед фотокатодом передающей телевизионной трубки 2 (рис.1.1,б) устанавливался диск 3 с тремя светофильтрами: красным (R), зеленым (G) и синим (B). Диск вращался с частотой кадров. В результате в течение передачи одного кадра на фотокатоде последовательно образовывались изображения объекта, построенные объективом 1 через красный, зеленый и синий светофильтры. Время считывания каждого изображения было сокращено в три раза, для этого скорость V перемещения считывающего элемента была увеличена в три раза. Теперь в телевизионном сигнале появилась дополнительная укладка по третьему разряду с шагом Т*** (рис.1.2,в). В приемном устройстве перед экраном телевизора устанавливался аналогичный вращающийся диск со светофильтрами.

Подобная система достаточно сложна и громоздка, кроме того, вызывает искажения в виде цветной каймы, возникающей на краях изображений движущихся объектов. Вследствие указанных причин она не получила широкого распространения.

Для одновременной передачи красной, зеленой и синей составляющих цветного изображения в передающей телевизионной камере используют три передающие телевизионные трубки (рис.1.1,в). Свет от объектива 1 расщепляется дихроичными зеркалами 4 на три части и направляется через красный (R), зеленый (G) и синий (B) светофильтры к фотокатодам передающих трубок.

Развертка, дискретизация и укладка сигнала осуществляются как и ранее считывающими элементами, которые движутся по поверхностям фотокатодов трех передающих трубок синхронно и синфазно.

На выходе передающей телевизионной камеры образуются три телевизионных сигнала F R (t), F G (t) и F B (t). Для передачи этих сигналов потребуются три раздельных канала связи. Однако эти три сигнала объединяют в один сигнал методом частотного уплотнения.

Для этого сигналы модулируют несущие частоты, разнесенные в частотном пространстве. Если максимальная временная частота (выраженная в Гц или с - 1 ), которую содержит каждый сигнал, равна ma x, то несущие частоты НR, Н G и Н B должны отстоять друг от друга в частотном пространстве на интервалах *=2 m ax (рис.1.2,г).

Нетрудно усмотреть то, что в данной системе укладка дискретизированного по переменной сигнала осуществлена не в сигнальной, а в частотной области с шагом укладки, равным *.

Подобная укладка, как и в сигнальной области, может быть многоразрядной. В частности, в одной из предложенных систем стереоскопического телевидения укладка по первому и второму разрядам дискретизированного по переменным и х о сигнала предусматривалась именно в частотной области. Следовательно, укладка многомерного дискретизированного сигнала может производиться либо в сигнальной, либо в спектральной области.

Рассмотренное частотное уплотнение вызывает необходимость значительного расширения полосы частот, пропусканмых телевизионным каналом. Поэтому в современной цветной телевизионной системе, как это будет рассмотрено далее, за счет особенностей спектра телевизионного сигнала, применен особый метод частотного уплотнения - с перемежением спектров, который не требует дополнительного расширения полосы пропускания в цветном телевидении.

В рассмотренных телевизионных системах осуществлена развертка и аналоговая передача изображения только по одному аргументу (х) функции, описывающей исходное изображение. По остальным переменным (y,t,) произведена дискретизация и укладка сигнала вдоль оси времени (или вдоль оси времени и оси временных частот).

Физические процессы развертки, дискретизации и укладки имеют место не только в созданных человеком системах передачи многомерных сигналов, но и в живых организмах, созданных природой, например в зрительном анализаторе человека.

Оптическая система глаза преобразует световой сигнал в изображение объекта наблюдения, совмещенное со светочувствительной сетчаткой глаза. Этот процесс преобразования светового сигнала в изображение приводит к образованию на поверхности сетчатки нового сигнала, описываемого функцией пяти переменных F(х,у,,t,x o ). Аналогичное явление наблюдается в любом современном фотоаппарате. Отличие заключается в том, что в фотоаппарате изображение записывается на светочувствительном материале, а в глазу оно предназначено для передачи в мозг, где в результате сложных психофизиологических процессов возникает зрительный образ объекта.

Для передачи изображения в мозг сетчатка связана с ним своеобразным “каналом связи”, состоящим из нервных волокон.

Поскольку эта система одномерна, то по ней не может быть передан двумерный сигнал. Задача решается дискретизацией изображения по переменным х и у, благодаря тому, что сетчатка состоит из множества колбочек и палочек, связанных с окончаниями зрительных нервов. В результате нервные волокна передают одномерные сигналы в головной мозг. Процесс укладки дискретных значений сигнала изображения в соответствующих участках головного мозга и приводит к возникновению зрительного образа. Аналогичные процессы дискретизации, передачи и укладки изображения имеют место и в системах с волоконной оптикой.

В зрительном анализаторе дискретизируется также оптический спектр излучения объекта благодаря тому, что колбочки бывают красно-, зелено- и синечувствительными. Подобные процессы имеют место и в современной цветной фотографии, и в цветном телевидении. Дискретизируется также изображение по переменной х о потому, что человек имеет два глаза. Аналогично построена система стереоскопической фотографии.

Таким образом, воспринимаемое человеком изображение, описываемое функцией пяти аргументов х,у,,t и х о, подвергается дискретизации по четырем аргументам и только по аргументу t остается непрерывным.

На основе сказанного можно сделать обобщающий вывод о том, что передача по каналам связи n-мерного сигнала возможна только лишь при предварительной дискретизации сигнала, по крайней мере, по n-1 аргументу.

В телевизионных студиях, так же как и в радиостудиях, часто перед передачей программы осуществляют ее предварительную запись на магнитной ленте либо ведут запись параллельно с передачей.

Обработка сигналов информации служит для выполнения необходимых изменений сигнала при его передаче или записи (например, гамма-коррекция или цветовая коррекция телевизионного сигнала). Кроме того, обработка сигналов широко используется для внесения в сигнал дополнительной информации, которая отсутствовала в исходном сигнале, поступившем в приемник информации. Характерным примером обработки звукового сигнала, передаваемого по каналам связи, является создание определенного звукового фона. Если эмоциональность передачи необходимо усилить дополнением к голосу диктора или актера музыкального сопровождения, звука морского прибоя или уличного шума, то вовсе нет необходимости использования оркестра в ателье радиостудии, ведения передачи с берега моря или улицы города. Гораздо проще наложить на сигнал, идущий из ателье радиостудии, сигнал, содержащий музыкальное сопровождение, шум моря или улицы города, которые были записаны на магнитную ленту ранее или хранились в фонде радиостудии.

Аналогично при телевизионной передаче возможно создание необходимого фона, на котором выступает диктор или актер.

Современные технические средства обработки телевизионного сигнала позволяют создать полную иллюзию ведения репортажа из любого места земного шара или даже космоса при передаче программы из ателье телестудии. Для этого используются видеозаписи, проведенные заранее в требуемых условиях. Обработка телевизионного сигнала осуществляется с использованием компьютерной технологии.

Любой компьютер (или ЭВМ) предназначен для обработки сигналов информации и позволяет производить значительно более сложные операции обработки сигналов звуковой или зрительной информации, чем в приведенных выше примерах. Для этого в память компьютера вводится (записывается) необходимая информация, которая обрабатывается по заданной программе. Существующие компьютеры предназначены для обработки не только звуковой и зрительной, но и любой другой информации. Причем принцип действия компьютера основан на предварительной записи определенной информации, обрабатываемой по заданной программе.

Таким образом, если передача звуковой и зрительной информации, как правило, сопровождается предварительной или параллельной записью сигналов информации, то обработка информации в ЭВМ основана на предварительном введении в память (записи) необходимой информации.

1.3. ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ Как было показано выше, запись сигналов широко используется как при передаче информации на расстояние, так и при обработке информации. Однако запись информации наиболее распространена как самостоятельный процесс, не зависящий ни от ее передачи, ни от обработки. Если преобразования информации, служащие для расширения возможностей зрительного и слухового анализаторов, происходят в реальном пространстве и времени, то передача информации происходит в реальном времени, но со сдвигом в пространстве. Запись же информации сопровождается ее воспроизведением со сдвигом как во времени, так и в пространстве.

Запись информации в виде наскальных рисунков, письменности, книгопечатания, живописи зародилась в незапамятные времена.

Однако технические средства записи зрительной и слуховой информации возникли лишь в веке в виде фотографии, механической записи звука, кинематографа. век ознаменовался появлением систем фотографической, магнитной, оптической, магнитооптической записи звука, цветной фотографии и цветного кинематографа, стереоскопического кинематографа, видеозаписи, голографии. Согласно ГОСТ 13699-80 подобная техническая запись информации определяется как “процесс преобразования сигналов информации в пространственное изменение состояния или формы носителя записи с целью сохранения и дальнейшего воспроизведения записанной информации”. Причем под носителем записи подразумевается “физическое тело, используемое при записи для сохранения в нем или на его поверхности сигналов информации”.

Для записи сигнала информации на носителе он должен быть совмещен с носителем записи.

Запись звукового сигнала, принятого микрофоном и преобразованного им в электрический сигнал F(t), осуществляется пишущим элементом, например магнитной головкой. Для совмещения сигнала с магнитной лентой она приводится в движение относительно магнитной головки механизмом транспортирования ленты (МТЛ) со скоростью V. В результате сигнал оказывается как бы совмещенным с магнитной лентой и описывается теперь функцией F(x), где x - пространственная координата, принадлежащая поверхности магнитной ленты, причем x=Vt.


Данный процесс совмещения записываемого сигнала с носителем информации называется анализирующей разверткой (или просто разверткой) сигнала по носителю записи. Анализирующая развертка сигнала сопровождается преобразованием координат функции, описывающей сигнал, в пространственные координаты, принадлежащие носителю записи. Запись, выполненная в результате развертки сигнала по носителю, называется аналоговой записью сигнала на носителе записи.

Магнитная лента с записанной информацией для воспроизведения звукового сигнала вновь заряжается в МТЛ магнитофона и перемещается со скоростью V относительно головки воспроизведения. При этом выполняется синтезирующая развертка сигнала, при которой вновь происходит преобразование координат и функции, описывающей сигнал. Электрический сигнал F(t) поступает в громкоговоритель, осуществляющий воспроизведение звукового сигнала.

Кроме аналоговой получила распространение и дискретная запись звука, осуществляемая в результате предварительной дискретизации сигнала во времени. Запись дискретизированного сигнала выполняется в результате укладки дискретных значений сигнала на носителе. В процессе укладки происходит совмещение дискретных значений сигнала с носителем записи, при котором шаг дискретизации преобразуется в шаг укладки. К дискретной записи относится и цифровая запись сигнала. Цифровая запись осуществляется в результате предварительной дискретизации сигнала с последующим преобразованием физической величины каждого импульса в его числовое значение и записи этого значения в закодированном виде на носителе. При воспроизведении сигнала происходит процесс декодирования и преобразования дискретного сигнала в непрерывный, который и воспроизводится громкоговорителем.

В результате как аналоговой, так и дискретной записи на носителе образуется дорожка записи, которую называют фонограммой. Рассмотренная запись звукового сигнала является монофонической, поскольку приемником информации служит один микрофон, расположенный в определенной точке пространства относительно источников звука. Звук излучает один громкоговоритель, и слушатель воспринимает звуковой сигнал исходящим из него. Монофоническая запись и воспроизведение звука доводит до слушателя достаточно полно звуковую информацию, исходящую от источников. Она получила широкое практическое применение. Однако, если звук издают одновременно многие источники, разнесенные в пространстве (например, звучание оркестра, уличный шум, звук сражения), то более естественное воспроизведение звуковой информации дает стереофоническая запись, когда на входе системы записи звука используют два или несколько микрофонов. Наиболее распространена двухканальная стереофоническая запись с использованием двух микрофонов, с записью двух фонограмм и воспроизведением звука двумя громкоговорителями или наушниками.

Запись изображения достигается средствами фотографии, кинематографа, видеотехники и др. средствами.

Изображение на входе систем образуется объективом и в общем случае описывается функцией F(x,y,,t,x о ), причем x о пространственная координата в плоскости входного зрачка объектива. Изображение образуется объективом на поверхности носителя записи или на поверхности датчика, вырабатывающего новый сигнал, который после необходимых преобразований совмещается с носителем.

Положим, что запись осуществляется в фотоаппарате на светочувствительном фотографическом материале. В фотоаппарате объектив разворачивает изображение по переменным x,y вдоль пространственных координат x,y, принадлежащих поверхности фотографического материала, осуществляя аналоговую запись изображения только по этим переменным. Произвести дополнительную развертку и аналоговую запись изображения по длине волны, времени t и пространственной координате x о вдоль тех же двух измерений x и y невозможно. Влияние этих переменных на записываемое изображение необходимо устранить.

Последнего добиваются применением панхроматического светочувствительного материала, быстродействующего затвора и при большой глубине снимаемой сцены ограничением размеров входного зрачка объектива (что увеличивает глубину резко изображаемого пространства). В результате получаем черно-белое изображение, описываемое функцией двух переменных F(x,y).

Запись информации о движении изображения, его цвете и протяженности в глубину возможна лишь путем дискретизации изображения по аргументам, t, x о и укладки дискретных изображений на носителе.

В современном кинематографе изображения, дискретизированные во времени, укладываются вдоль оси у кинопленки с шагом, достаточным для размещения в его пределах всего изображения, развернутого объективом по пространственным координатам x,y. В результате вдоль двух измерений носителя осуществляется дискретно-аналоговая запись изображения, описываемого функцией трех аргументов - F(x,y,t*). Таким образом была решена проблема создания черно-белого кинематографа.

Запись цветного изображения осуществляется путем дискретизации изображения по переменной. Сфотографировав три изображения объекта через красный, зеленый и синий светофильтры, получаем три цветоделенных черно-белых изображения, которые могут быть уложены вдоль двух измерений носителя. При проекции всех трех изображений через соответствующие светофильтры получим на экране изображение, воспринимаемое зрителем цветным.

Подобная аддитивная система имела место в первые годы появления кинематографа. Стремление к совместимости систем черно-белого и цветного кинематографа привело к созданию трехцветной субтрактивной системы с укладкой трех двумерных одноцветных изображений друг на друга вдоль третьего измерения носителя z, т.е. к многослойной цветной кинопленке. Изложенный принцип используется в современном цветном кинематографе с записью изображения, описываемого функцией F(x,y,*,t*), и в цветной фотографии с записью изображения - F(x,y,*).

Дискретизация изображения по переменной x о осуществляется так же, как в зрительном анализаторе - применением в стереоскопических фото- или киносъемочном аппаратах двух объективов, расположенных вдоль оси х о на расстоянии базиса зрения Bс. Образуемые объективами два изображения, сфотографированные из двух дискретных точек пространства, будут отличаться друг от друга так же, как и изображения, образованные оптическими системами глаз на сетчатках. Просмотр полученных изображений осуществляется при помощи специальных устройств (стереоскопов, очков), обеспечивающих восприятие каждым глазом наблюдателя изображения, предназначенного только для него. На сетчатках глаз образуются такие же диспаратные изображения, как и при наблюдении реального объекта, и в результате в мозгу возникает стереоскопичесий образ объекта. Однако полной аналогии восприятия стереоскопического изображения и реального объекта нет. При наблюдении реального объекта глаза аккомодированы и конвергированы на рассматриваемую деталь объекта. При рассматривании стереофотографии или стереофильма на экране кинотеатра глаза аккомодированы на плоскость изображения, поэтому всегда имеет место расхождение расстояний аккомодации и конвергенции, что вызывает необходимость неестественного мускульного усилия в мышцах глаз для аккомодации глаз на одно расстояние, а конвергенции их на другое расстояние. Вследствие этого зритель легко обнаруживает то, что он наблюдает не действительный объект, а его стереоскопическое изображение.

Расхождение расстояний аккомодации и конвергенции приводит к быстрой утомляемости зрителя при просмотре стереофильмов. Это, а также необходимость использования для восприятия стереофотографий и стереофильмов специальных приспособлений сдерживают широкое распространение как стереофотографии, так и стереокино.

В видеотехнике записи подвергается одномерный телевизионный сигнал F(t), поступающий из передающей телевизионной камеры.

Входной сигнал F(x,у,,t), как было показано выше, преобразован в передающей телевизионной камере в одномерный путем дискретизации изображения по переменным y,,t. Запись одномерного телевизионного сигнала F(t) производится в видеомагнитофоне вдоль одного измерения носителя подобно тому, как это делается при записи звука. Запись может быть как дискретно аналоговой (с разверткой сигнала по переменной x), так и дискретной (цифровой).

Третье измерение в пространстве, как и цвет объекта, не несет в себе существенной дополнительной информации о наблюдаемой сцене. Отсутствие этой информации возмещается зрительной памятью наблюдателя. Последнее объясняет тот факт, что фотография, кинематограф и телевидение, длительное время оставаясь черно-белыми, не вызывали особого неудовлетворения зрителей.

Однако как цвет, так и третье измерение повышают естественность воспроизводимого изображения. Поэтому изобретатели и ученые упорно искали пути воспроизведения в изображении как цвета, так и объема. В результате была найдена приемлемая для практической реализации система цветной фотографии и кинематографа с использованием многослойных цветных кинопленок. Эта система в короткие сроки почти полностью вытеснила как черно-белую фотографию, так и черно-белый кинематограф. Указанные выше недостатки стереоскопического изображения вынуждают изобретателей и ученых изыскивать другие пути решения воспроизведения трехмерного пространства. Одним из таких путей является запись не изображений, а световой модели объекта.

Запись световой модели объекта решается в голографии и интегральной фотографии. Идею двумерной голографии предложил и теоретически обосновал в 1947 году английский физик Д.Габор. В отличие от систем записи изображений, в голографии осуществляется запись непосредственно светового сигнала, т.е.


электромагнитного излучения, рассеянного объектом. Вдоль двух пространственных координат x,y фотографического носителя разворачивается и записывается распределение интенсивности в стационарной интерференционной картине, возникшей в результате интерференции между опорным и предметным когерентными пучками света. Полученная голограмма несет в себе информацию об амплитуде и фазе световой волны. Первая определяет интенсивность, а вторая - направление распространения световой волны. В результате специальной фотографической обработки на голограмме отображается состояние светового поля в стационарной интерференционной картине. Из принципа Гюйгенса-Френеля вытекает, что если световое поле задано на плоскости, то оно однозначно определено и в трехмерном пространстве, находящемся за этой плоскостью. Для восстановления светового поля объекта голограмма освещается опорным пучком света. В результате дифракции на структуре голограммы за голограммой в числе других (побочных) полей восстанавливается и световое поле, рассеянное объектом. Голограмма воссоздает в трехмерном пространстве мнимую световую модель объекта. Восприятие световой модели свободно от отмеченных выше затруднений в рассматривании стереоскопического изображения. В то же время как запись, так и воспроизведение двумерной голограммы требуют применения когерентных источников света - лазеров. Это создает значительные трудности в ее широком практическом использовании.

В трехмерной голографии, в отличие от двумерной, для записи используется и третье измерение z носителя. В результате трехмерная голограмма способна содержать в себе дополнительную зрительную информацию, например о цвете объекта или изменениях его во времени. Трехмерную отражательную голограмму, предложенную нашим соотечественником Ю.Н.Денисюком, при воспроизведении можно освещать белым светом.

В отличие от голографии, в интегральной фотографии, предложенной в начале века известным французским физиком Г.Липпманом, записывается информация не об амплитуде и фазе световой волны, а об интенсивности световых лучей и направлении их распространения. Для решения данной задачи перед светочувствительной пластинкой, параллельно ей, устанавливается линзовый точечный растр, состоящий из множества маленьких сферических линз. Если построить в плоскости входных зрачков линз систему координат x о,y о, то функция F(x,y,x о,у о ) даст значение интенсивности в точке светочувствительного материала с координатами x,y, образованной лучом света, проходящим через узловую точку линзы растра с координатами x о,y о. Для записи сигнала, описываемого функцией четырех переменных, вдоль двух измерений носителя, он должен быть дискретизирован по крайней мере по двум из аргументов. В интегральной фотографии Г.Липпмана линзовый растр осуществляет дискретизацию сигнала по переменным x о,у о. Если осветить интегральную фотографию рассеянным светом, то за ней возникнет мнимая световая модель объекта. При определенных условиях эта световая модель будет воспринята наблюдателем так же, как и световая модель, воспроизведенная голограммой. Интегральная фотография, в отличие от голографии, не требует применения когерентных источников ни при записи, ни при воспроизведении. Ее реализация затруднена сложностью изготовления линзовых растров достаточно высокого качества.

Таким образом, сейчас сравнительно полно решены проблемы реализации систем записи и воспроизведения звука, изображения, его цвета и движения, получивших широкое распространение во всем мире. Однако задача передачи пространства еще в полной мере не решена, хотя и известны методы записи стереофотографий, воспроизведения световых моделей в голографии и интегральной фотографии, получивших некоторое распространение на практике.

Широчайшее распространение эти методы получат лишь тогда, когда будут найдены новые технические решения, устраняющие упомянутые выше затруднения.

Краткий обзор известных систем записи аудиовизуальной информации показывает, что их действие основано в основном на физических процессах развертки, дискретизации и укладки. Без этих процессов не может быть осуществлена запись на носителе любых сигналов информации.

1.4. ОБЩАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛА ПРИ ЕГО ЗАПИСИ НА НОСИТЕЛЕ Из разделов 1.2 и 1.3 следует, что как передача, так и запись сигналов основаны на развертке, дискретизации и укладке сигналов вдоль оси времени или вдоль пространственных координат носителя записи. Если в теории связи термины “развертка” и “дискретизация” используются примерно в том же понимании, что и при записи сигналов, то термин “укладка” применения в теории связи не получил. При анализе же систем записи сигналов понятие “укладка” имеет сугубо важное значение.

При дискретной (цифровой) записи одномерного звукового сигнала шаг укладки Х* его последовательных значений на носителе не имеет принципиального значения. Однако он должен быть достаточным для того, чтобы при воспроизведении сигнала можно было бы четко различить его последовательные значения. С другой стороны, излишне большая величина шага укладки приведет к повышенному расходу носителя записи. Поэтому дискретные значения сигнала располагают вплотную друг к другу, не допуская их взаимного перекрытия. Назовем подобную укладку плотной.

Другое дело, когда дискретизация и укладка применяются для записи многомерного сигнала с целью уменьшения количества его измерений. В данном случае укладка служит перестановке дискретизированных элементов сигнала, что и приводит к уменьшению количества его измерений. Рассмотрим этот вопрос более подробно на примере видеозаписи. При записи телевизионного сигнала, показанного на рис.1.2,б, происходит преобразование координат x=Vt.

Шаг укладки по первому разряду становится равным X*=VT*, а по второму X**=VT**.

В современном телевизионном стандарте (число строк 625 и частота кадров 25 кадр/с) шаги укладки по первому и второму разрядам имеют вполне определенные значения: Т*=1/15625 с и Т**=1/25 с. Следовательно, изменяя скорость V перемещения пишущего элемента относительно носителя, можно произвольно установить любые шаги укладки Х* и Х** на носителе по первому и второму разрядам.

При выборе требуемого шага укладки следует иметь в виду следующее. В пределах шага укладки Х* осуществляется развертка и запись всей информации, содержащейся в одной строке изображения, образованного объективом 1 (см.рис.1.1,а) на поверхности фотокатода передающей телевизионной трубки 2. Если шаг укладки будет не достаточен, то часть информации может быть утеряна, что приведет к ухудшению качества воспроизводимого изображения в горизонтальном направлении. Излишнее же увеличение шага укладки Х* вызовет повышенный расход носителя записи.

Следовательно, шаг укладки по первому разряду должен быть выбран таким образом, чтобы в его пределах возможна была развертка сигнала (без дополнительной потери информации) для заданного дискретного значения одного аргумента (у) сигнала по другому его аргументу (х). В данном случае открывается возможность записи двумерного сигнала вдоль одного измерения носителя.

Дискретизировав изображение по третьему аргументу (t), производят его укладку по второму разряду с шагом Х** (см.рис.1.2,б), достаточным для укладки всех значений дискретизированного по второму аргументу (у) сигнала и развертки в пределах шага укладки по первому разряду (Х*) сигнала по его третьему аргументу (х). Таким образом производится запись трехмерного сигнала вдоль одного измерения носителя. Причем развернут сигнал может быть только по одному своему аргументу.

Количество же переменных, по которым сигнал подвергается дискретизации и многоразрядной укладке (в том числе и в спектральном пространстве), не ограничено.

Аналогичный процесс происходит и при записи движущегося изображения в кинематографе. Дискретизированное по переменной t изображение подвергается укладке по первому разряду вдоль оси у кинопленки с шагом укладки Y* (шаг кадра), достаточным для развертки в его пределах изображения по переменной у. Шаг укладки Y* определяет качество воспроизводимого изображения и экономическую эффективность системы. В любительском кинематографе на 8-мм кинопленке он равен всего лишь 3,81 мм, а в профессиональном 35-мм - 19 мм.

Таким образом, процесс укладки играет в системах записи информации не менее важную роль, чем процессы развертки и дискретизации сигналов. Следует отметить то, что дискретизация и укладка являются вынужденными операциями в системах передачи и записи многомерных сигналов изображения. Они необходимы для уменьшения количества аргументов сигнала до количества измерений носителя, используемых для записи. В процессе дискретизации происходит частичная потеря информации, содержащейся в исходном изображении, и возможно появление искажений. Дискретизация изображения в кинематографических и видеосистемах допустима лишь вследствие того, что ЗА является фильтром пространственных и временных частот и при определенных условиях не замечает искажений, вызванных дискретизацией изображения.

Если при передаче сигналов по каналам связи требуется преобразовать передаваемый сигнал в одномерный, описываемый функцией времени t, то при записи сигнала необходимо преобразовать его в сигнал, описываемый функцией пространственных координат, принадлежащих носителю записи.

Любой носитель записи имеет три измерения х,у,z, причем обычно не все они используются для записи. На магнитной ленте используется только одно измерение х, на фото- и кинопленках два измерения - х,у, в трехмерной голографии используют все три измерения светочувствительного материала.

Кроме трехмерной голографии, третье измерение светочувствительного материала эффективно используется и в цветной фотографии Г.

Липпмана, открытой им еще в конце века. В ней посредством ртутного зеркала, расположенного непосредственно за прозрачной светочувствительной эмульсией, осуществляется развертка изображения по длине волны света вдоль оси z носителя. Последнее достигается благодаря интерференции падающего и отраженного от зеркала света. Распределение интенсивности в образованной стационарной интерференционной картине регистрируется в глубине эмульсии носителя. Фотография воспроизводит оптический спектр излучения объекта, который может быть объективно измерен. Воспроизводимое изображение зрительно воспринимается цветным, свободным от искажений, присущих трехцветным системам. Техническая сложность реализации цветной фотографии Г.Липпмана привела к вытеснению ее в практической фотографии трехцветными системами. Однако она получила распространение в информационно-измерительной технике.

Как в трехмерной голографии, так и в цветной фотографии Г.Липпмана осуществляется запись трехмерного сигнала без его дискретизации. Сигналы по всем своим переменным разворачиваются вдоль осей x,y,z фотографического носителя записи.

Третье измерение z носителя используется также для записи и в многослойных цветных кинопленках, в которых, однако, вдоль этого измерения осуществляется не развертка, а укладка изображений, дискретизированных по аргументу.

Проведенный анализ систем записи сигналов информации показывает, что между физическими процессами развертки, дискретизации и укладки существует устойчивая закономерная связь, заключающаяся в том, что по всем аргументам сигнал либо разворачивается, либо дискретизируется и укладывается на носителе, причем количество аргументов, по которым осуществляется развертка, не может превышать количества измерений носителя, используемых для записи.

На основе сформулированной закономерности может быть построена дедуктивным методом (от общего к частному) классификация систем записи сигналов, которая называется естественной в отличие от классификации, построенной индуктивным методом (от частного к общему) и называемой искусственной. Естественная классификация позволяет не только систематизировать известные устройства записи информации, но и предсказать возможные принципы построения новых систем.

Наиболее ярким примером естественной классификации является периодическая таблица элементов, построенная на основе периодического закона, сформулированного Д.И.Менделеевым.

1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ Принципы преобразования сигналов при их записи на носителе имеют много общего, поэтому рассмотрим вначале преобразования сигнала, описываемого функцией F( 1, 2,... n ) абстрактных переменных 1, 2,... n, которые могут обозначать пространственные координаты х,у,z, время t, длину волны света и др. Но аргументы носителя, используемого для записи, обозначим реальными координатами x,y,z.

Введем условное обозначение С n Н i Р j, где С - сигнал, Н носитель, Р - развертка сигнала, n - число измерений сигнала, i количество измерений носителя, используемых для записи, j - число аргументов сигнала, по которым осуществляется развертка. В соответствии с изложенной выше закономерностью можем написать:

j + m = n, (1.1) 1 i 3, (1.2) 0ji, (1.3) где m - количество аргументов сигнала, по которым осуществляется дискретизация и укладка.

Соотношение (1.1) вытекает из положения о том, что при записи по всем аргументам сигнал должен быть или развернут, или дискретизирован и уложен на носителе. Условие (1.2) показывает, что для записи могут быть использованы один (x), два (х,у) или три (х,у,z) измерения носителя. Из условия (1.3) следует, что развертка выполнима только тогда, когда количество аргументов, по которым осуществляется развертка, не превышает количества измерений носителя, используемых для записи.

При записи одномерного сигнала n = 1 и в соответствии с формулой (1.1) значение j может быть равно 1 или 0. В обоих случаях для записи одномерного сигнала достаточно использования только одного измерения носителя, т.е. i = 1. Следовательно, возможны два варианта или класса систем записи одномерного сигнала: 1) С 1 Н 1 Р 1, 2) С 1 Н 1 Р о.

На рис.1.3 в верхнем ряду показан одномерный сигнал F( 1 ) и этот же сигнал, подвергнутый дискретизации с шагом 1 * (звездочкой на рисунке обозначен аргумент, по которому осуществляется дискретизация). Во втором ряду показан сигнал, развернутый по носителю вдоль оси х, а также тот же сигнал, дискретные значения которого уложены по носителю с шагом укладки Х 1 *. Обозначим q коэффициент преобразования координат, тогда х=q 1 1. Если требуется записать сигнал протяженностью 1, то для его записи потребуется носитель длиной X 1 =q 1 1. При этом шаг укладки должен быть равен X 1 *=q 1 1 *. Например, если производится аналоговая запись звукового сигнала, описываемого функцией F(t), т.е. 1 =t, то q 1 =V и х=Vt, где V - скорость движения носителя относительно пишущего элемента. Если же производится дискретная запись звукового сигнала, то из функции F(t) выделяются ее значения через интервалы T*=* и укладываются на носителе с шагом Х*=VT*. При записи звукового сигнала в цифровой форме на носителе укладываются не мгновенные значения функции, а их цифровые значения в закодированном виде.

Развертка и укладка сигнала при записи может быть не только продольной, но и поперечно-строчной, наклонно-строчной, спиральной или кольцевой. Казалось бы, при такой записи используются два измерения носителя. Но это не так - информация о сигнале содержится лишь вдоль дорожки записи, т.е. вдоль одного измерения носителя записи, совпадающего с дорожкой записи или касательного к ней в момент записи.

Рис.1.3. Возможные варианты преобразований одномерного сигнала при его записи на носителе Запись двумерного сигнала F( 1, 2 ) возможна вдоль одного или двух измерений носителя, поэтому согласно выражениям (1.1) (1.3) имеем пять классов систем: 1)С 2 Н 1 Р 1, 2)С 2 Н 1 Р 0, 3)С 2 Н 2 Р 2, 4)С 2 Н 2 Р 1, 5)С 2 Н 2 Р 0. На рис.1.4 показана геометрическая интерпретация преобразования двумерного сигнала при его записи на носителе согласно указанным пяти классам систем.

Рис.1.4. Возможные варианты преобразований дв умерного сигнала при его записи на носителе В верхнем ряду показан сигнал, заданный в пределах интервалов 1 и 2 вдоль осей 1 и 2 соответственно, и его дискретизация по одному и двум аргументам с шагами 1 * и 2 * вдоль тех же осей носителя записи. Для наглядности рисунка сигнал для отрицательных значений переменной 2 показан штриховыми линиями, а его дискретизация изображена только для положительных значений того же аргумента. Во втором ряду показаны преобразования сигнала при его записи вдоль одной пространственной координаты х, принадлежащей носителю записи, а в третьем - вдоль двух пространственных координат х,у носителя.

Развернуть двумерный сигнал вдоль одного измерения носителя (С 2 Н 1 Р 2 ) невозможно, поэтому данный “нулевой” класс на рисунке отсутствует. Здесь и в дальнейшем физически нереализуемые системы указываются прочерками.

Дискретно-аналоговая запись сигнала вдоль одного измерения носителя в системах первого класса (С 2 Н 1 Р 1 ) производится в результате дискретизации сигнала по аргументу 1 и укладки значений сигнала вдоль оси х носителя с шагом Х*, достаточным для развертки в его пределах сигнала по аргументу 2. Согласно второму классу (С 2 Н 1 Р 0 ) осуществляется дискретная запись сигнала вдоль одного измерения носителя. Перед записью сигнал дискретизируется по аргументам 1, 2, а его значения подвергаются двухразрядной укладке вдоль оси х носителя. Шаг укладки по второму разряду Х** дискретных значений сигнала по аргументу выбирается таким, чтобы в его пределах возможно было бы произвести укладку по первому разряду с шагом Х* всех дискретных значений сигнала по аргументу 2.

Аналоговая запись в системе третьего класса (С 2 Н 2 Р 2 ) осуществляется в результате развертки сигнала по переменным 1 и 2 вдоль осей х и у носителя. Преобразования координат происходят в масштабах q 1 и q 2 :

х=q 1 1, у=q 2 2.

В системе четвертого класса (С 2 Н 2 Р 1 ) производится дискретно аналоговая запись сигнала вдоль двух измерений носителя. Причем вдоль оси у носителя сигнал разворачивается по переменной 2, а вдоль оси х значения сигнала, дискретизированного по переменной 1, укладываются с шагом Х*. Дискретная запись сигнала вдоль двух измерений носителя осуществляется согласно пятому классу систем (С 2 Н 2 Р 0 ). Значения дискретизированного по переменным 1, сигнала укладываются с шагами Х*,У* вдоль осей х,у носителя записи.

Приведем примеры некоторых известных систем, относящихся к рассмотренным пяти классам. К первому и второму классам могут быть отнесены системы записи на магнитном диске черно-белого изображения, описываемого функцией F(x,y), в фотовидеоаппаратах.

В системах первого класса производится дискретно-аналоговая, а в системах второго класса - цифровая запись сигналов.

К третьему классу относится обычная черно-белая фотография.

Развертку изображения по светочувствительному материалу производит фотографический объектив. К четвертому классу можно отнести факсимильные (фототелеграфные) системы, предназначенные для передачи на расстояние и записи у получателя черно-белых изображений. Развертку изображения вдоль оси х и укладку вдоль оси у осуществляет записывающий элемент, обегающий при записи построчно поле носителя записи светочувствительный материал. К пятому классу относится система с волоконной оптикой, предназначенная для получения черно-белых фотографий труднодоступных объектов. На входном торце жгута волоконной оптики объектив строит изображение объекта. Это изображение передается стеклянными волокнами жгута к его выходному торцу. Объектив переносит изображение с выходного торца волоконной оптики на поверхность светочувствительного материала.

В приведенных примерах рассмотрена запись черно-белых неподвижных изображений, описываемых функцией F(х,у), в некоторых получивших практическое применение системах.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.