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Medientechnik
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Cartes-fiches
WIe hoch ist die maximale örtliche Auflösung des menschlichen Auges in Winkelminuten ?
Wie berechnet man Winkelminuten ?
Wieviel Grad entspricht diese Angabe ?
1,5 Winkelminuten .
Eine Winkelminute entspricht 1° / 60
=> 1,5 / 60 = 0,025°
Welche Aussagen zum Zeilensprungverfahren der Fernsehtechnik sind wahr?
Wie lautet die Achsenbeschriftung des BAS Signals ?
Wofür steht BAS ?
Wielang ist das Sinal für eine Zeile ? (bei PAL)
X-Achse : Zeit in Mikrosekunden
Y-Achse : Spannung in Volt
Bild - Schwarzweiß von 4% über 0 bis 0,7V
Austast - Lücke bei Zeilensprung , 12ms lang bei PAL
Synchronsignal - Zwischen hinterer und vorderer Schwarzschulter ,4,7ms lang bei PAL
EIne Rastervorlage (Abwechselnd Schwarze und Weiße Pixel) wird auf einem Fernsehbild mit 575 Sichtbaren Zeilen und einem Seitenverhältnis von 4/3 dargestellt.
1)Wieviele Bildpunkte hat jede Zeile?
2)Wievielen Schwigungsperioden entspricht dies?
3)Welche theoretische Videofrequenzbandbreite ergibt sich dadurch ?
(Was ist also die höchstmögliche Frequenz? )
4) Die Experimente von "Kell (1934)" besagen , dass bei 575 sichtbaren Zeilen maximal 400 wiedergegeben werden können. Wie lautet der sog. "Kell Faktor" mit dem die maximale Videofrequenzbandbreite multipliziert wird ?
1)575 Zeilen * 4/3 = 766 Bildpunkte je Zeile
Umgekehrt bei 766 Bildpunkten * 3/4 = 575 Zeilen
2) Eine Schingungsperiode stellt je 2 Pixel dar (Spannung auf Weißwert schwingt zu Spannung auf Schwarzwert)
766 abwechselnd farbige Pixel entsprechen also : 766 /2 = 383 Schwingungsperioden
3)Eine Zeile benötigt 52 Mikrosekunden Signal , in dieser Zeit müssen 383 Schwingungsperioden durchlaufen werden
383 / 52ms = 383 / (1 / ( 52 / 1000)) = 7365,37 Hz => 7,37 Mhz
4) Kell-Faktor : 0,67
Daraus ergibt sich eine Videofrequenzbandbreite von 7,37 * 0,67 = 4,94 Mhz
Welche Wellenlänge ( in nm ) haben die Farben :
Rot
Grün
Blau
Was besagt die V(lamda) Kurve?
X-Achse : Wellenlänge in nm
Y- Achse : Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges
Umgekehrt Parabelförmig ,
das menschliche Auge ist besonders für Wellenlängen zwischen 530nm -580 nm empfindlich (Grün)
Welche Aussagen zu Farbmischung stimmen ?
Welche Parameter zur Farbangabe kennt die sog. "Farbtüte" ?
Aus welchen Bestandteilen besteht das sog. Komponentensignal ?
Wie werden die Farbanteile beim Komponentensignal gewonnen ?
Das Komponentensignal besteht aus :
1) Luminanzsignal = Helligkeitssignal (Werte für Helligkeitsempfinden der Farben RGB werden aus der V(lamda) Kurve ermittelt , Multipliziert mit dem Faktor 1 / 1,57 ) R= 0,3 G = 0,59 B = 0,11 sind die Anteile , mit denen die einzelnen Farben in die Helligkeit mit eingehen.
2) Chrominanzsignal ( Farbsignal ) . Gebildet durch Differenzbildung vom Helligkeitswert .
Das Signal besteht also aus :
Y = R + G + B ( mit gewissen Anteilen )
R-Y
B-Y
Durch die Differenzbildung bleiben die Chrominanzinformationen frei von Luminanzinformationen => Bandbreitenreduktion
Welche Aussagen bezüglich des FBAS-Signals sind wahr?
Wie werden bei FBAS folgende Farbparameter in Spannung moduliert?
Farbort
Farbsättigung
Farbhelligkeit
Auf dem Luminanzsignal wird eine Schwingung mit 4,3 Mhz aufmoduliert .
Der Farbsättigung wird bestimmt durch die Amplitude dieser Schwingung
Die Farbort wird bestimmt über die Phasenlage der Schwingung verglichen mit der Burstschwingung
Die Helligkeit ist im Bildsignal enthalten
Wodurch unterscheiden sich verschiedene Farborte im FBAS Signal ?
Durch die Phasenlage zur sog. Referenzschwingung ( Burst )
Der Burst leigt auf der hinteren Schwarzschulter des BAS-Signals , zwsichen Synchron;- und Bildsignal
Welche Vorteile bietet die Verwendung digitaler Signalformen gegenüber Analogsignalen ?
Wie funktioniert das sog. "sample and hold" Verfahren und wozu nutzt man es ?
sample and hold beschreibt ein Verfahren zur zeitlichen Diskretisierung von analogen Signalen .
Dies geschieht bei der Umwandlung eines analogen in ein digitales Signal .
Beim sample and hold -Verfahren wird das analoge Signal in einheitlichen Abständen abgetastet und sog. "samples" entnommen . der Wert des Signals wird dann imer bis zum nächsten entnommenen sample gehalten .
Bei der Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal wird eine Bittiefe von 8 bit verwendet. Was sagt dieser Wert aus ?
Was sagt die sog. sample rate aus ? (Thema : Diskretisierung analoger Signale)
Die sample rate wird i.d.R in Bit angegeben und beschreibt die Anzahl genommener samples über den Signalverlauf.
=> Eine hohe samplerate resultiert in einer genaueren Abbildung des analogen Signals.
Was ist ein PAM-Signal ? (Puls-Amplituden-Modulation)
Die Häufigkeit der genommenen Samples pro Sekunde bei zeitlicher Diskretisierung heißt Samplefrequenz , was besagt in diesem Zusammenhang das sog. "Shannon -Abtasttheorem " ?
Welche Aussagen zur sog. Quantisierungstiefe sind wahr?
Ein analoges Signal wird diskretisiert (digitalisiert )
Ordne die Verarbeitungsschritte nach ihrer Zeichtlichen Reihenfolge .
1) A/D - Wandlung
2) Sample & Hold
3) Eingangsfilter (Tiefpass)
Schritt 1 : Tiefpassfilter ( Frequenzbereich wird nach oben hin beschränkt)
Schritt 2: Sample & Hold (zeitliche Diskretisierung )
Schritt 3 : A/D-Wandlung (räumliche Diskretisierung (Amplitudendiskretisierung) )
Welche Quantisierungstiefe hat das digitale Komponentensignal ( Y , R-Y , B-Y ) nach ITU-R Standard?
Welche Abtastfrequenz hat es?
Nach ITU - R Standard hat ein digitales Komponentensignal :
16 Bit Abtastfrequenz ,
8 Bit Quantisierungstiefe
Was sagen folgende Werte aus im Zusammenhand mit digitalen Videosignalen aus?
1) 4:4:4
2) 4:4:4:4
Die o.g Werte beschreiben Farbsampling . Nach Konvention wird Farbsampling immer für die ersten 4 Pixel beschrieben .
4:4:4 bedeutet :
-unter den ersten 4 Pixeln können alle 4 die Y- Komponente des Komponentensignals anzeigen
-unter den ersten 4 Pixeln können alle 4 die R-Y Komponente des Komponentensignals anzeigen
-unter den ersten 4 Pixeln können alle 4 die B-Y Komponente des Komponentensignals anzeigen
4:4:4:4 liefert zusätzlich noch einen Alphakanal für jedes Pixel
Warum verwendet man nicht immer 4:4:4 Farbsampling ?
Das 4:4:4 Farbsampling verursacht verglichen mit 4:2:2 o.ä Methoden größeren Speicheraufwand. Das menschliche Auge kann Helligkeitswerte jedoch deutlich besser auflösen als Farbwerte, weswegen auch ein 4:2:2 Farbsampling ausreicht .
Nenne die 3 Arten der Videodatenrduktion und erläutere Sie kurz .
Redundanzreduktion - verlustfrei , Mehrfach gespeicherte Information wird entfernt , bei Bildaten bis zu einem Faktor von ca. 2:1 verlustfrei möglich.
Irrelevanzreduktion - Leicher Qualitätsverlust , kaum / nicht wahrehmbare Information wird entfernt
Relevanzreduktion - Aufgrund von geringer verfügbarer Bandbreite oder anderer Restriktionen getätgit , sichtbare Qualitätsverlust , teilweise relevante Information wird entfernt
Was versteht man unter Bilddatencodierung ?
Welche Verarbeitungsschritte gehören dazu ?
Wann wird Sie im Kompressionsprozess vorgenommen ?
Zu welcher Reduktionsart gehört Sie ?
Bilddatencodierung = Die Überführung der Bildinformation in einen anderen Zustand , durch Umordnen oder Verwendung anderer Darstellungen .
Schritte :
1) Digitalisierung ( nur bei Analogem Eingangssignal )
2) Transformation (Neuanordnung ohne )
3) Quantisierung (Bewertung nach Redundanz , Irrelevanz , Relevanz )
Die Codierung tritt meist zu Beginn des Kompressionsprozesses ein ,um günstige Voraussetzungen für den Reduktionsalgorithmus zu schaffen . Sie entfernt nur redundante information => Redundanzreduktion
Beschreibe die Variable Längencodierung (Variable Lengh Coding , VLC ) .
VLC ist ein Verfahren , bei dem die Häufigkeitswerte einer Information bestimmen , welches "Codewort" zur Codierung verwendet wird.
Häufig vorkommende Werte bekommen kurze Codewörter
Selten vorkommende Werte bekommen längere Codewörter
Beschreibe kurz was die Differential Puls Code Modulation tut und wozu SIe verwendet wird.
DPCM ist ein Verfahren der Redundanzreduktion , statt z.B die Helligkeitswerte eines Bildes durch einen Wert darzustellen speichert man bei DPCM nur die Unterschiede zwischen zwei Helligkeitswerten .
=> Man braucht in der Folge weniger Codewörter zur Darstellung der gleichen Information => Datenvolumen reduziert.
Beschreibe kurz das Run Length Coding Verfahren (RLC)
Häufig hintereinander vorkommende Informationswerte werden mit ihrer Häufigkeit gespeichert .
Beispiel :
Urinformation : 0 0 0 2 2 2 4 4 4 4 4
Information nach RLC : (03 23 44) (0 kommt 3x , 2 kommt 3x , 4 kommt 4x)
Codiere folgenden Datensatz nach einer Methode des Run Length Coding :
Es soll nur das am häufigsten vorkommende Zeichen mit seiner Häufigkeit angegeben werden.
0 0 0 2 0 0 0 0 1 1 0 0 0
03 2 04 1 1 03
Zu lesen als: 0*3 , 2 , 0 *4 ,1 , 1 0*3
Beschreibe kurz die Lempel - Ziv - Welch Codierung . (Verlustfrei)
Es wird sozusagen ein Wörterbuch für häufiger vorkommende "Worteile" (Folgen von Information) angelegt.
Diese Wortteile werden dann nurnoch mit ihrem Index im Wörterbuch gespeichert.
Beispiel : in einer Datei kommt sehr häufig die Zahlenfolge : 1111 0000 1111 vor , man gibt dieser Folge einen Index (z.B 1) und speichert nurnoch diesen.
Damit man das "Wörterbuch" nicht mit übertragen muss, wird ein Wort erst bei seinem Zweiten auftreten durch seinen Index beschrieben .
Warum ist ein CCD Sensor im allgemeinen unempfindlich gegen Überbelichtung?
Weil die nur die Lichtintensität die Menge der Ladung bestimmt, nicht die Belichtungsdauer .
Wofür steht CCD und wie ist ein solcher aufgebaut ?
CCD = Charge Coupled Device
Aufbau :
Oberste Schicht : Lichtdurchlässige Elektrode
Mittlere Schicht : Lichtdurchlässiges SI-Oxid , nicht leitend , verhindert Spannungsausgleich
Untere Schicht : P-Silizium Halbleiter
Was ist der unterschied zwischen einem FIT-CCD und einem M-FIT-CCD Sensor?
Der Lichtabgedunkelte Speicherbereich beim FIT-CCD Sensor ist nur halb so groß wie der vom M-FIT-CCD, dadurch kann der FIT-CCD nur Halbbilder und der M-FIT-CCD nur Vollbilder aufnehmen.
Wie wird Licht in einem CCD- Sensor in Ladung gewandelt?
1)Zwischen der Elektrode auf der obersten Schicht des Sensors und der Unteren Schicht liegt eine Spannung (Aufgrund der Herstellung der beiden Materialien ) .
2) Trifft Licht auf die Elektrode so entsteht in der Silizium Schicht eine sog. Potentialsenke.
3) Durch die Energie der Lichtquanten bilden sich in dieser Senke neue Ladungsträger.
Was ist der Smear Effekt und bei welcher Art von CCD-Sensor tritt dieser Effekt auf.
Der Smear-Effekt tritt beim IT-CCD Sensor auf und ist ein Effekt der bei sehr starker Überlichtung auftritt. Dadurch ist eine komplette Transportspalte überbelichtet.
Wie wird Ladung in einem CCD Sensor transportiert ?
Ausgangssituation :
1)Ladungsträger befinden sich in der Potentialsenke.
Ladung wird mit dem "Eimerkettenprinzip" bewegt.
2) In der Nachbarzelle wird durch Anlegen einer Spannung eine noch tiefere Potentialsenke erzeugt.
3) Ladung fließt in die Tiefe Potentialsenke
4) die beiden Senken werden wieder auf das Ausgangsniveau gehoben
5) DIe Ladung ist eine Zelle weiter Transportiert.
Wieviele unterschiedliche Spannungs / Potentialniveaus braucht man mindestens um Ladungstransport mit dem Eimerkettenprinzip durchführen zu können ?
3 .
Eins zur Herstellung der ersten Potentialsenke zur Ladungsspeicherung
Eins zum Absenken des Potentials in der Nachbarzelle
Eins das den "Normalzustand" ohne Senke darstellt
Wie ist ein IT-CCD aufgebaut ?
Zwischen die Sensorspalten werden sog. Transportspalten gebaut (auch vertikale Shiftregister genannt).
Zwischen Sensor und Transportspalten befindet sich das sog. "Read out Gate" , welches die Dauer einer Belichtungsperiode festlegt.
Über diese Transportspalten gelangen die Ladungsinformationen in das horizontale Shiftregister .
Ein Auslesevorgang des Horizontalen Shiftregisters repräsentiert eine Zeile des Fernsehbildes.
Was versteht man unter "Cripsening" bzw "Detailing" ?
Crispening bezeichnet Kantenanhebung ,
In der Kamera wird dieser Schritt vom Image-Enhancer durchgeführt .
Ein hoher Crispening Grad lässt Kanten schärfer aussehen und Flächen mit mehr "Unreinheiten" .
Bei der Darstellung von Hauttönen ist der normale Crispening Wert unangenehm hoch , um glatte Haut darzustellen wird dieser Wert also reduziert.
Beschreibe die Signalverarbeitungskette in einer Videokamera.
1) Lichtaufnahme vom Sensor in RGB
2) Vorverstärkung (Gain) bringt Signal auf sinnvolle Stärke zur weiterverarbeitung
3) Image Enhancer / Crispener lässt Kanten und Kontraste schärfer aussehen
4) Processing Board (Gamma) regelt mittleren Grauwert
5) Encoder wandelt Signal in FBAS oder anderes gewünschtes Signal
