8 Оцифровка сигнала

Для аналогового сигнала и его хранения необходимо большое количество магнитных носителей, а передавать его на большие расстояния без усилителей невозможно, возникла необходимость в оцифровки видеосигнала перед его обработкой.

Оцифрованный сигнал сжимается до 1000 крат, анализируется сложными программными и аппаратными модулями с целью выявления движения в кадре, появляется возможность цифрового увеличения требуемого изображения. Хранить оцифрованную информацию становится гораздо проще, чем аналоговую.

Для оцифровки видеосигнала применяют устройства -фреймграбберы. Контроллеры оцифровки бывают двух типов: предназначенные для промышленных и научных приложений или для работы в области мультимедиа. Грабберы, использующиеся в научных целях для контроля процесса производства, конвертируют видеосигнал с наиболее возможной точностью, внося минимальные искажения. Мультимедийные контроллеры сначала конвертируют сигнал, а затем в эстетических целях изменяют его так, чтобы картинка была более привлекательной. Из-за совершенно различных областей применения контроллеры двух разных типов не могут быть взаимозаменяемыми.

К особенностям работы контроллеров оцифровки видеоизображения относятся следующие:

• Фильтрование входящего сигнала. Фильтры цветности, которые используются в монохромных грабберах для удаления цветовой составляющей из видеосигнала, позволяют произвести качественный прием и более точный анализ информации. Однако, если данные фильтры спроектированы неверно, они удалят и дополнительную информацию, которая необходима для получения детализированного изображения.

• Уровень вносимых ошибок. Самыми важными являются характеристики вносимого платой шума: суммарная нелинейность и среднеквадратическое отклонение. Суммарная нелинейность характеризует отклонение серого цвета, полученного контроллером, от серого цвета исходного изображения, а среднеквадратичное отклонение – помехи, вносимые схемами платы. Чем меньше величины обеих характеристик, тем выше качество работы контроллера.

• Время отклика и точность оцифровки. При конверсии входящих видеоданных контроллеры оцифровки должны синхронизировать свои тактовые импульсы с импульсами входящего видеосигнала. Величина, которая характеризует несогласованность схемы хронометража с тактированием потока данных, называется временным сдвигом и обычно измеряется в наносекундах. Наличие несогласованности приводит к неправильному выстраиванию горизонтальных линий (и, следовательно, к неверному позиционированию пикселей), что в свою очередь нарушает целостность всего изображения. Чем больше временной сдвиг, тем больше искажения. У высококачественных грабберов он составляет плюс-минус 4 нс максимум (2,5 нс в среднем).

• Соотношение сторон пикселя. У разных видов кодировок сигнала соотношение длины пикселя к его высоте может различаться. Отношение сторон пикселя тесно связано с процессом обработки изображения. У многих контроллеров оцифровки, работающих с частотой 60 Гц, это соотношение равно 5:4, тогда как у большинства грабберов, работающих с частотой 50 Гц, оно равно 3:2. В том случае, когда картинка принимается и отображается с одинаковым соотношением сторон пикселя, форма объектов не искажается, квадраты остаются квадратами, а окружности – окружностями.