Podstawy Telewizji - Cwiczenie B





Instytut Radioelektroniki PW Zakład Telewizji
       

LABORATORIUM PODSTAW TELEWIZJI
Ćwiczenie C

Pomiary parametrów elektrooptycznych kineskopu
monochromatycznego.
1. Cel ćwiczeniaW trakcie ćwiczenia mierzone są parametry
elektrooptyczne odbiornika telewizyjnego, opisujące jakość obrazu
mochromatycznego: charakterystyka odtwarzania luminancji, kontrast, niestałość
poziomu czerni oraz zniekształcenia geometrii obrazu. Pomiary dokonywane są
zgodnie z zaleceniem IEC 107-1 z sierpnia 1994 roku, które okresla m. in.
wymagane poziomy sygnałów na wejsciu i wyjsciu mierzonego odbiornika
telewizyjnego.
2. Schemat układu pomiarowegoPomiary parametrów elektrooptycznych
dokonywane są w układzie przedstawionym na rys. 2.1. Sygnał wizyjny wybranego
obrazu testowego z generatora obrazów testowych jest podawany na wejścia RGB
badanego odbiornika. Przed przystąpieniem do pomiarów należy wygrzać urządzenia
zestawu pomiarowego ( ok. 15 minut )
Rys. 2.1. Schemat układu pomiarowego
Wszystkie obrazy testowe wykorzystywany w trakcie pomiarów są zapisane w
pamięci generatora. Zostały one podzielone na grupy, tak aby przy badaniu
odbiornika zgodnie z instrukcją nie było potrzeby przeszukiwania zawartości
pamięci obrazów testowych w celu odnalezienia właściwego obrazu testowego:

Grupa 1:
obraz testowy pasów referencyjnych
Grupa 2,3:
15 obrazów testowych do pomiaru luminancji użytkowej dla małych
powierzchni
Grupa 4,5:
16 obrazów testowych do pomiaru luminancji użytkowej dla dużych
powierzchni
Grupa 6:
6 obrazów testowych do pomiaru kontrastu i niestałości poziomu czerni
Grupa 7:
7 obrazów testowych do pomiaru jednorodności bieli, czystości kolorów,
Grupa 8,9:
15 obrazów testowych do pomiaru równowagi dynamicznej bieli,
Grupa 10:
obraz testowy do pomiaru zbieżności i zniekształceń geometrii obrazu.
Obraz pasów referencyjnych służy do ustawienia  tzw. obrazu
normalnego zapewniającego najlepszą jakość odbioru. Po wyswietleniu tego
obrazu potencjometry jasności i kontrastu powinny być ustawione tak, aby poziomy
luminancji były następujące:

dla pasów bieli: 80 cd/m2
dla pasów czerni: 2 cd/m2 Przy wykonywaniu niektórych
pomiarów zachodzi koniecznosć regulacji jasności swiecenia ekranu. Regulacje te
powinny być dokonywane tylko za pomocą potencjometru jasnosci, położenie
potencjometru kontrastu nie powinno być zmieniane. Po wykonaniu pomiarów
należy ponownie ustawić potencjometr jasnosci w położenie odpowiadające obrazowi
normalnemu. Dla ułatwienia wykonywania pomiarów obraz testowy pasów
refernecyjnych jest w odpowiednich miejscach powtórzony.
Metody pomiarów zniekształceń geometrii obrazu odbiorników telewizyjnych
przeprowadzone są w tym samym układzie pomiarowym, co pomiary parametrów
elektrooptycznych, z tym, że nie wykorzystuje się w nich miernika luminancji.
Opierają się one na obserwacji i pomiarach wyswietlonego na ekranie badanego
odbiornika sygnału białej, cienkiej kraty. Sygnał ten musi być uzyskany z
generatora, w którym został wytworzony na drodze elektronicznej, w sposób
zapewniający idealnie równe czasy występowania poziomych I pionowych linii.
Kształt impulsów wizji tworzących linie pionowe powinien być zbliżony do
sin2, a czas ich trwania nie może przekraczać 0.3 m s. Ilość linii tworzących obraz nie powinna być mniejsza od
14 poziomych i 19 pionowych.      
3. Przebieg ćwiczeniaPrzed przystąpieniem do pomiarów należy
wyregulować odbiornik. W tym celu należy wygenerować obraz testowy pasów
referencyjnych (grupa 1) i ustawić potencjometry kontrastu i jasności aby
uzyskać poziomy luminancji odpowiadające tzw. obrazowi normalnemu (tak jak
opisano w pkt.2 niniejszej instrukcji). Należy zanotować uzyskane poziomy
luminancji.
3.1. Pomiar charakterystyki odtwarzania luminancjiCharakterystyka
odtwarzania luminancji opisuje zależność luminancji ekranu od napięcia
sterującego lampą obrazową. Pomiar luminancji dokonywany jest dla małych (obrazy
testowe z grup 2, 3)  i dużych powierzchni (obrazy z grup 4, 5)
3.1.1. Pomiar luminancji użytkowej dla małych powierzchni.Do
pomiaru tej charakterystyki wykorzystuje się 15 obrazów testowych, z których
każdy przedstawia mały kwadrat (o wysokości równej 1/6 wysokości obrazu) 
na czarnym tle - rys. 3.2. W kolejnych obrazach testowych zmieniany jest poziom
jasności białego kwadratu. Pierwszy obraz testowy zawiera biały kwadrat o
poziomie luminancji 1/15 maksymalnej bieli, następny 2/15,  itd. Ostatni
obraz zawiera kwadrat o maksymalnym (15/15) poziomie luminancji
Rys. 3.2. Obraz testowy do pomiaru charakterystyki
odtwarzania luminancji dla małych powierzchni
Przy pomiarach dla każdego poziomu bieli wygenerowanego kwadratu należy
pokrętłem jasności zwiększyć luminancję a następnie zmniejszać ją, aż ustaną
zmiany luminancji czarnej ramki. Po wykonaniu tej czynności dokonuje się pomiaru
luminancji wygenerowanego kwadratu na jego środku.
3.1.2. Pomiar luminancji użytkowej dla dużych powierzchni.Do pomiaru
tej charakterystyki wykorzystuje się 16 obrazów testowych równomiernie
swiecącego pełnego ekranu. Pierwszy obraz testowy jest obraz pełnego pola o
poziomie luminancji 0% maksymalnej bieli. Luminacja kolejnych obrazów wzrasta o
1/15 poziomu maksymalnej bieli, aż do 100% maksymalnej bieli (ostatni obraz
testowy).
Po wygenerowaniu pierwszego obrazu testowego należy pokrętłem jasności
zwiększyć luminancję a następnie zmniejszać ją, aż do uzyskania najmniejszej
luminancji. Po wykonaniu tej czynności dokonuje się pomiaru luminancji
wygenerowanego pola na środku ekranu.
Pomiary dla pozostałych obrazów testowych wykonujemy przy niezmienionym
położeniu pokrętła jasności mierząc każdorazowo luminancję wygenerowanego pola
na środku ekranu.
Należy wykreślić otrzymane charakterystyki. W szerokim zakresie
charakterystyki te mogą aproksymowane funkcją potęgową:
L=k*[(U-Ucz)/(Ub-Ucz)]g

gdzie:
k - współczynnik proporcjonalności
Ub - napięcie odpowiadające bieli
Ucz - napięcie odpowiadające czerni
U - napięcie odpowiadające aktualnej wartości sygnału wizyjnego
g - współczynnik kontrastu Należy
wyznaczyć współczynnik kontrastu na podstawie kąta nachylenia środkowej części
wykresu charakterystyki odtwarzania luminancji sporządzonego w podwójnie
logarytmicznym układzie współrzędnych.
3.2. Pomiar kontrastuPrzed przystąpieniem do pomiaru kontrastu należy
ustawić potencjometry jaskrawosci i kontrastu w położenie odpowiadające obrazowi
normalnemu (punkt 2 instrukcji).
Rys.
3.3. Obraz testowy do pomiaru kontrastu
Do pomiaru kontrastu wykorzystuje się obraz testowy przedstawiający cztery
czarne i jeden biały kwadrat na szarym tle ( 50% poziomu maksymalnej bieli )
- rys. 3.3. Po wygenerowaniu tego obrazu należy:

zmierzyć luminancję białego kwadratu L0
zmierzyć luminancję czarnych kwadratów od L1 do L4
wyznaczyć średnią Lbw = 1/4 (L1+L2+L3+L4)
wyznaczyć kontrast Cr=L0/Lbw
3.3. Pomiar niestałości poziomu czerniW celu pomiaru niestałości
poziomu czerni należy wygenerować sygnał czerni, a następnie:

dokonać pomiaru luminancji w tych samych czterech punktach L'1, L'2, L'3,
L'4
wyznaczyć średnią Lb=1/4(L'1+L'2+L'3+L'4)
wyznaczyć niestałośc Bs=(Lb-Lbw)/(L0-Lbw)*100% Po wykonaniu tych
czynności należy ponownie wygenerować sygnał czterech czarnych i jednego małego
kwadratu a następnie zmniejszyć jasność tak, aby osiągnąć najmniejszą mierzalną
luminancję w czarnych oknach oraz powtórzyć pomiar kontrastu i poziomu
niestałości czerni.
3.4. Pomiar niestałości poziomu czerni wg QIB004 ( w zależności od treści
obrazu )Przed przystąpieniem do pomiaru niestałości poziomu czerni należy
wygenerować obraz pasów czarno-białych i ustawić obraz normalny. W celu
wyznaczenia niestałości poziomu czerni należy:

wygenerować sygnał małego czarnego kwadratu na białym tle
zmierzyć luminancję kwadratu L1
wygenerować sygnał małego czarnego kwadratu na szarym tle ( 50% poziomu
maksymalnej bieli )
zmierzyć luminancję kwadratu L2
wygenerować sygnał małego czarnego kwadratu na czarnym tle
zmierzyć luminancję kwadratu L3
wyznaczyć różnice |L1-L2|, |L1-L3|,|L2-L3|
podać maksymalną różnicę w cd/m^2
3.5. Pomiar nieliniowości odchylania poziomegoPo wygenerowaniu sygnału
kraty należy:

na poziomej linii przechodzącej przez środek ekranu pomierzyć kolejne
odległości H1...Hn między pionowymi liniami
wyznaczyć średni dystans poziomy Xh=(H1+...+Hn)/n
wyznaczyć nieliniowość poziomą DHi=(Hi-Xh)/Xh*100% dla i=1..n
rezultat przedstawić na wykresie w funkcji numeru i
3.6. Pomiar nieliniowości odchylania pionowegoPo wygenerowaniu sygnału
kraty należy:

na pionowej linii przechodzącej przez środek ekranu pomierzyć kolejne
odległości V1...Vm między poziomymi liniami
wyznaczyć średni dystans poziomy Xv=(V1+...+Vm)/m
wyznaczyć nieliniowość poziomą DVj=(Vj-Xv)/Xv*100% dla j=1..n
rezultat przedstawić na wykresie w funkcji numeru j
3.7. Pomiar zniekształceń typu trapez i równoległobokPo wygenerowaniu
sygnału kraty należy:

dokonać pomiarów zgodnie z rys. 3.4
na ich podstawie obliczyć

współczynnik zniekształcenia poziomego typu trapez w %
Th = [(AD-BC)/(AD+BC)]*100%


współczynnik zniekształcenia pionowego typu trapez w %
Tv= [(AB-CD)/(AB+CD)]*100%


współczynnik zniekształceń typu równoległobok w %
R = 2*[(AC-BD)/(AC+BD)]*100% Rys. 3.4. Pomiar zniekształceń typu trapez i
równoległobok
Następnie okrelić czy w badanym odbiorniku występują zniekształcenia typu
poduszka (rys. 3.5) czy typu beczka (rys. 3.6). W zależnosci od rodzaju
zniekształceń wykonać pomiary zgodnie z pkt.3.8 lub 3.9
3.8. Pomiar zniekształceń typu poduszka

dokonać pomiarów zgodnie z rys. 3.5
na ich podstawie obliczyć

współczynnik zniekształcenia poziomego typu poduszka w %

Ph = 2*[(a+b)/(AD+BC)]*100%


współczynnik zniekształcenia pionowego typu poduszka w %
Pv= 2*[(c+d)/(AB+CD)]*100% Rys. 3.5. Pomiar zniekształceń typu poduszka
3.10. Pomiar zniekształceń typu beczka

dokonać pomiarów zgodnie z rys. 3.6
na ich podstawie obliczyć

współczynnik zniekształcenia poziomego typu beczka w %
Bh = 2*[(a+b)/(AD+BC)]*100%


współczynnik zniekształcenia pionowego typu beczka w %
Bv= 2*[(c+d)/(AB+CD)]*100% Rys. 3.6. Pomiar zniekształceń typu beczka