Сделай Сам Свою Работу на 5

Электронно-лучевые кинескопы





Мультимедиа технологии

Бочков «Графика и мультимедиа для WEB»

Мелько «Microsoft Power Point просто как дважды два»

Туркевич

Бутырин «Автоматизация технических исследований и эксперименты»

 

Мультимедиа технологии с технической точки зрения предполагают использование таких аппаратных средств, которые позволяют пользователю работать в диалоговом режиме. Одной из составных частей такого режима является интерактивность.

Интерактивность – это способность информационно-коммуникационной системы активно и разнообразно реагировать на действия пользователя.

С точки зрения степени взаимодействия под интерактивностью можно рассматривать следующие случаи (уровни интерактивности):

1. Линейное взаимодействие, когда посылаемое сообщение не связано с предыдущими сообщениями.

2. Реактивное взаимодействие, когда сообщение связано с одним немедленно предыдущим сообщением.

3. Множественное или диалоговое взаимодействие, когда сообщение связано с множеством предыдущих сообщений и соотношение между ними.

Мультимедиа может классифицирована как линейная и нелинейная.

Аналогово-линейного способа представления информации является кино, человек просматривающий данный документ, ни каким образом не может повлиять на его вывод.



Нелинейный способ представления информации позволяет человеку участвовать в самом процессе вывода информации взаимодействия со средством отображения мультимедийных данных.

Средства получения видео информации

В общем случае они предназначены для преобразования внешнего изображения в электрический сигнал.

Исторически первыми средствами преобразования изображения в электрический сигнал, были электронно-лучевые приборы (иконоскоп, различные виды видиконов, кадмиконы, плюмбиконы, сатиконы) они различались спектральной чувствительностью к различным видам излучения, в настоящее время устарели и имеют лишь специальные применения.

Принцип действия видикона

В
Г
БР
Uвых
БУЭП

1 – изображение

2 – объектив

3 – стеклянный корпус, особенно качественно выполнен передней торцевой зоной



4 – чувствительное покрытие, выполненное на основе многокомпонентных полупроводниковых материалов (сульфиды различных металлов)

5 – сигнальный электрод из оксида олова

6 – пластины вертикального отклонения луча, в случае электростатической отклоняющей системы, либо внешние катушки отклоняющей системы, в случае электромагнитного отклонения луча.

7 – электроды горизонтального отклонения

8 – электронный прожектор, задачей которого является формирование узкого сфокусированного луча, состоит из катода (прямого или косвенного накала), модулирующий, фокусирующий и ускоряющий электроды

9 – выходной нагрузочный транзистор сигнальной пластины

10 – блок развертки вертикальной и горизонтальной

11 – блок управлении электронный прожектором

При включении возникает электронный луч сформированный прожектором 8, который под действием системы развертки начинает оббегать поверхность экрана, при этом экран, его отдельные кристаллы, заряжаются до определенного потенциала. После ухода луча кристаллы начинают разряжаться под действием внешнего падающего освещения причем тем интенсивнее, чем выше освещенность в данной зоне (внутренний фотоэффект) за время до следующего прихода электронного луча кристаллы разряжаются до определенного уровня в соответствии с освещенностью участков. Пришедший вновь луч дозаряжает эти участки до прежнего уровня, при этом во внешней цепи возникает ток (цепь замкнута), формирующий некоторый выходной сигнал у выхода. К этому сигналу примешиваются синхроимпульсы (обычно кадровые). Таким образом получается сигнал пропорциональный яркости изображения, на нем можно построить черно-белое изображение. Для получения цветного необходимо использовать три видикона и систему оптического деления изображения.



ПЗС матрицы

Приборы зарядовой связи.

С
А
В
Uвых
Р
t
t
t

1 – объект

2- объектив

3 – затвор (может быть механическим или электронным)

4 – кристалл кремния

5 – электроды

6 – приемный электрод

7 – нагрузочный выходной резистор

Uвых – выходной сигнал

Затвор закрыт, при подаче на А, В, С определенного потенциала из под электродной области вытесняются все основные носители заряда, в результате чего под ними образуются потенциальные ямы, это области объединенные основными носителями заряда. Затвор открывается, и начинается засветка этих областей, в результате которой (за счет внутреннего фотоэффекта) начинается накопление неосновных носителей заряда (тем больше, чем ярче). Затвор закрывается, на фазы А, В, С подается сфазированные сигналы (импульсы) в результате которых заряды начинают перетекать из ямки в ямку (в нашем случае вправо), при этом на выходе возникает импульсный сигнал характеризующий количество носителей заряда в отдельные ямки, при добавлении в него синхросигналов получается электронное представление освещенности строки. Что бы получить кадр используется много строк, при этом каждая строка в отдельности является параллельным регистром.

Приёмный регистр
Ст. 1
Ст. 2
Ст. N

Объединенные в кадр строки, поочередно, последовательно перемещаются в приемный регистр (являющий параллельным), после этого из регистра начинается последовательное извлечение информации, аналогично только что рассмотренному, таким образом весь параллельный массив данных образующих кадр преобразуется в последовательный сигнал, характеризующий состояние каждого пикселя этого кадра, далее сигнал (аналоговый) может быть направлен на систему показа изображения, а может быть направлен на АЦП, где он преобразуется в цифровой сигнал (разрядность преобразования определяется качеством матрицы и назначением сигналов). Такая матрица называется полнокадровой, она имеет одну буферную строку и ей обязательно необходим затвор. Получается, что в течении времени выборки засветка кадра невозможна, что ограничивает максимально возможную частоту кадров и не всегда допускает видео съемку. Поэтому используется буферизация, простейшая из которых является полнокадровая буферизация, когда под активной матрицей устанавливается такая же пассивная, в которую входит весь кадр. При этом после заполнения буфера возможно экспонирование матрицы следующим кадром, во время которого производится выемка информации из буфера, однако при этом все равно требуется затвор, а так же увеличивается количество актов передачи, поэтому для возможности ускорения процесса производится черезстрочная буферизация.

RH  

Когда рядом с активной строкой находится аналогичная пассивная, поэтому после экспонирования, информация из активной строки переводится в пассивную из которых в последствии производится выемка.

В случае если отдельные пиксели матрицы, воспринимают полный спектр сигнала, то получается черно-белая матрицы, формирующая сигнал яркости. Для получения цветной матрицы, перед каждым пикселем располагается соответствующий светофильтр, в результате получаются отдельные сигналы (красный, зеленый, синий).

КМОП матрицы

Чувствительность МОП технологии к свету, была известна давно, однако существенный прогресс возник после 2000 года, с развитием наноразмерной МОП технологии, когда появилась возможность на МОП матрицах, кроме светочувствительного фотодиода разместить усилительно-управляющей схемы.

Ячейка КМОП матрицы:

1 – светочувствительный фотодиод

2 – накопительный конденсатор

3- транзистор сброса

4 – усилительный транзистор

5 – ключевой транзистор

6 – клемма управления

7 – шина управления

8 – шина данных

При подаче импульса в точку 6, транзистор 3 открывается, заряжая конденсатор 2, затем 3 закрывается, а падающее на фотодиод 1 излучение, увеличивает его обратный ток, в результате чего конденсатор 2 начинает разряжаться, причем тем быстрее, чем больше фототок диода, следовательно выше освещенность в данной точке матрицы. После этого на шину 7 подается сигнал управления, открывается ключ 5 и сигнал с конденсатора усиленный транзистором 4 отправляется в шину данных 8, где обрабатывается (параллельные и последовательные регистры. Преимуществом такой структуры является её однотехнологичность, так как по аналогичной МОП технологии работают и все остальные устройства обработки сигнала, что позволяет в едином технологическом процессе изготавливать как саму светочувствительную матрицу, так и все элементы управления и обработки её сигнала, что особенно важно для миниатюрных устройств.

В настоящий момент совершенствование КМОП матриц привело к их одинаковому качеству с ПЗС матрицами при существенно меньших цене, размерах и энергопотреблении (практически нулевое потребление в статическом режиме).

К недостаткам матрицы относится: вариабельность свойств фотодиода, что приводит к различной чувствительности отдельных пикселей матрицы и структурному шуму (борются, улучшением качества технологического процесса), кроме того увеличивают поверхность чувствительного фотодиода, приближая к 100% площади пикселя, переносом элементов схемы, в глубь кристалла. Для получения цветной матрицы используются соответствующие светофильтры для каждого пикселя.

Электронно-лучевые кинескопы

Исторически электронно-лучевые мониторы начались с черно-белых экранов. Причем в зависимости от назначения трубок они имели существенное отличие. Важнейшим элементом создания изображения является развертка, принцип которой существенно отличался в зависимости от назначения трубки. Осциллографические трубки имели электростатическую развертку, это связанно с небольшими размерами экранов, отсутствием ограничения на длину трубки, а так же повышенным требованием к точности смещения электронного луча, углы отклонения которого в таких трубках не превышали 30о. Трубки мониторов и телевизоров имели электромагнитное отклонение луча, так как при существующих размерах экранов, при электростатическом отклонении получалась неприемлемо большая глубина трубки. При электромагнитном отклонении угол отклонения луча достигает от 90 до 110о.

UA

1 – корпус. В современных моделях цельностеклянный, ранее иногда выполнялся комбинированным стеклянно-металическим.

2 – электронный луч. α – угол отклонения луча.

3- отклоняющая система, представляющая из себя пространственную катушку формирующую необходимое магнитное поле

4 – электронная пушка, предназначенная для формирования электронного луча, состоит из:

5 – катод косвенного накала, покрытый специальным веществом с минимальной работой выхода электронов

6 – модулирующий электрод, предназначенный для изменения прошедших через него электронов и следовательно изменение тока луча (максимальный ток луча несколько мили ампер)

7 – фокусирующий электрод, предназначен для сжатия электронного луча, с целью получения минимального размера его на экране

8 – ускоряющий электрод, предназначенный для первоначальной разгонки электронов

9 – люминофор, вещество светящееся при попадании на него электронного луча

В монохромных трубках свет свечения люминофора определяется назначением трубки, в телевизионных трубках он имеет светло-серый цвет свечения, в специальных трубках обычно желтый или зеленый для снижения утомляемости глаз оператора.

В цветных передающих трубках как правило используется три электронных прожектора, а сам экран составляется из отдельных точек цветного люминофора, красный, зеленый, синий.

Современный цветные мониторы различаются системой позиционирования луча в каждой конкретной точке экрана точно на свой цвет. Это обязательное условие, так как при попадании луча на чужой люминофор начинается его паразитная засветка и как следствие ухудшение цветопередачи и уменьшения контрастности, для четкого позиционирования лучей перед экраном помещается специальная металлическая пластина с отверстиями, расположенными в точности над центрами пиксельных триад. В случае дельта образного расположения пикселей, теневая пластина называется теневой маской или теневой решеткой.

Щелевая решетка при планарном расположении пикселей.

Апертурные решетки состоящая из отдельных провлочек. Важнейшим преимуществом апертурных решеток является степень прозрачности для электронного луча. 85% апертурных решеток и 20% у теневых решеток.

Щелевые решетки около 40% прозрачность.

Поэтому мониторы с теневой и щелевой масками обеспечивают более высокую четкость линий.

Опасности присущие электронно-лучевым мониторам:

1. Опасность взрыва, объясняется наличием глубокого вакуума внутри кинескопа (на 19” монитор воздействует усилие атмосферного давления более одной тонны). Для повышения безопасности мониторы помещаются в специальные бандажи выполненные из металлической ленты.

2. Электромагнитные излучения, основным их источником являются системы развертки, причем как сами катушки расположенные на трубке, так и собственно блоки развертки мониторов. Электромагнитные излучения особенно актуальны для мониторов, так как оператор находится в непосредственной близости от него.

3. Ионизирующее излучение. В электронно-лучевой трубке их два вида:

i. собственно поток электронов (низко энергетическая 25 кЭВ) β –излучение, оно находится внутри и наружу не выходит

ii. тормозное рентгеновское излучение возникающее при остановке, торможении электронов на люминофоре экрана. Защитой от него является достаточно толстая стекло с содержанием свинца

4. Мерцание экрана. Является следствием вывода изображения, которое может быть построчным, через строчным и так далее. Все это приводит к утомлению зрения, уменьшается повышением частоты обновления экрана, желательно не менее 85 герц.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.