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Fernseh und audiovisuelle Medientechnik

Fernseh und audiovisuelle Medientechnik

Felix Stetter

Felix Stetter

Kartei Details

Karten 63
Sprache Deutsch
Kategorie Elektronik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 29.01.2015 / 20.02.2024
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Modell zur optimalen Quantsisierungsschwelle?

- Im betreffenden Teilband wird ein Sinuston an der oberen Bandgrenze als Maskierungssignalangenommen.

- Schnittpunkt der Maskierungsschwelle mit unterer Bandgrenze liefert einen Schallpegel

-> Schallsignale < als der Schallpegel sind nicht wahrnehmbar

- Man kann Quantisierung des Teilbandes so wählen, dass das Quantisierungsrauschen bis an diesen Wert heranreicht.

- Da in der Regel mehrere Maskierer gleichzeitig auftreten werden auch benachbarte Teilbänder verdeckt.

Non hold type Displays (impulse Type)?

- örtliche Unschärfe, begrenzte Bandbreite

- jeder Bildpunkt wird nur sehr kurz angezeigt (Lichtblitz)

- Objektposition als Folge diskreter Punkte entlang der Zeitachse

- Auge folgt Bewegung, immer gleiche Stelle auf der Netzhaut -> Bild ist Scharf

Graustufenerzeugung Plasmadisplays Prinzip?

- Graustufenerzeugung entsteht durch Subframes unterschiedlicher Länge

- nutzt die zeitliche Integrationseigentschaften des Auges

- Aktivierenund löschen erfolgt in sehr kurzer Zeit

- Kombination der Subframes ermöglicht Darstellung von allen 256 Graustufen

Probleme Graustufenerzeugung durch Subframes?

- Bei geringen Graustufenveränderungen von Bild zu Bild entstehen lange Schwarze Phasen in der Darstellung -> hat Flackern zur Folge

- Effekt kann durch erhöhung der Anzahl der Subframes reduziert werden

 

Plasmadisplays Funktionsprinzip?

- selbst leuchtetnde Displaytechnologie (self-emissive)

- Lichterzeugung erfolgt mittels Edelgas, meist XE, NE, das durch elektr Feld ionisiert wird und UV - Licht emittiert (ähnlich Leuchtstoffröhre)

- UV - Licht regt leucht - Phosphore zur Emission von sichtb. Licht an.

- elektro - optische kennlinie ist stark nicht - linear.

- keine Aktivmatrixsteuerung notwendig -> Passiv Matrix Adressierung

- Pixel Pitch für RGB ca. 1mm -> beschränkte Baugröße nach unten

 

Kreuzspiegeloptik?
 

- wird im LCD - Projektor verwendet um Platz zu sparen

- Dichroitische Spiegel kreuzen sich im Prisma

- POP: panel on prisma

LCD´s Eigenschaften?

- nicht selbstleuchtende Displays (Lichtverntil benötigt externe Lichtquelle -> Backlight)

- Flüssigkristalle

*besitzen die Fließeigenschaften von Flüssigkeiten

*besitzen optische Eigenschaften von Kristallen

*anisotrope Form (stäbchen od. fadenförmig)

*bei raumtemperatur in nematischem Zustand

 

LCD Normally White Mode?

Spannuung Aus

- Hintergrundlicht durchläuft polarizern -> hat pol. Richtung

- Flüssigkristalle orientieren sich an den Ausrichtungsschichten

- Flüssigkristallmoleküle bilden 90° Helix und drehen pol. Richtung (twistet nematic -> tn)

Licht kann unteren polarizer passieren (Lichtventil offen)

 

Spannung Ein

- Hintergrundlicht durchläuft polarizer -> hat danach pol. Richtung

- Flüssigk. orientieren sich am angelegten Elektr. Feld

- Polarisationsrichtung des Lichtes wird nicht gedreht

- Licht kann den hinteren polarizer nicht passieren (Lichtventil geschlossen)

LCD Normally Black Mode?

- Ruhezustand, Lichtventil geschlossen da kein el. Feld angelegt (Polarisationsfilter sind nicht gegeneinander verdreht angeordnet)

- das Licht erreicht das Auge nur wenn Spannung angelegt ist

-> Spannungsgesteuertes Lichtventil

 

Gradiationskennlinie messen, wie?

Gammawert ermitteln, wie?

- Messung der Leuchtdichte von mind. 10 äquidistanten Grauwerten

- Normierung der Grauwerte und Leuchtdichten auf 1

- Logarithmierung der Daten

- Diagramm mit Graustufen (x) und Leuchtdichten (y)

- Fitten (Parameterschätzung) einer Geraden an die Kurve

- Bestimmung der Steigung d. Geraden ergibt Gamma. Gamma = Delta y / Delta x

Was ist bei Herstellerangaben von LCD Schaltzeiten zu berücksichtigen?
 

- LCD Schaltzeiten werden beim Übergang schwarz - weiß (0-255, 8 bit) gemessen

- Die SChaltzeit für übergänge benachbarter Graustufen kann deutlich länger sein (zB. 100 / 127, 8 bit)

Graustufenerzeugung mit Subframes(8- bit) - Modell

BIld

Was entspricht 4K?

4096 Bildpunkte pro Zeile

Mindestbetrachtungsabstand Formel?

Bild

PSI Tabellen nach MPEG - 2 System

PSI - Program Specific Information

1. Program Association Table (PAT)

2. Program Map Table ( PMT)

3. Conditional Access Table (CAT)

4. Network Information Table (NIT)

 

PAT ?

PMT?

CAT?

NIT?

PAT enthält eine Liste aller Programme im Transportmultiplex und verweist auf die Paket ID (PIT) der zughörigen PMT.

PMT verweist auf Packet ID des betreffenden Programms und auf die PCRs (enthält Programmname und weiter Informationen)

CAT enthält Zusatzdaten für Conditional Access System

 

NIT enthält zB. Orbitposition des Satelliten Transpondernummer etc.

Tabellenstrukturen der SI die PSI ergänzt nach DVB?

1. Bouquet Assoziation Table (BAT)

2. Service Description Table (SDT)

3. Event Information Table (EIT)

4. Time and Date Table (TDT)

5.  Running Status Table (RST)

 

BAT?

SDT?

EIT?

TDT?

RST?

BAT Informationen zum Buket des Programmanbieters

SDT beschreibt angebotene Programme (Services, Name, Provider, Typ, Sprache)

EIT enthält Informationen ähnlich Programmzeitschrift (Name, Startzeit, Beschreibung, Dauer, Altersfreigabe)

TDT aktuelles Datum und Zeit in UTC

RST Status des aktuellen Events (running, not running, pause)

Datenrate

H theo. -> Formel?

H nutz -> Formel?

Bild

Datenrate

H theo. -> Formel?

H nutz -> Formel?

Bild

Grafik Bildformate?

Rastergrafik

-digitale Bilder als Rechtecke mit einzelnen Pixeln

- zB Windows Bitmap, tif, raw

 

Vektorgrafik

- Bilddaten als Eckdaten von Linien und Flächen

- im "Endgerät" (Grafikkarte) wird daraus Bild berechnet

- auflösungsunabhängig

- verwendung bei zB technischer Zeichnung

- zB dxf

Container?

Container-Formate sind File-Formate, die die eigentlichen Inhalte (content) verpacken und mit Zusatzinformationen versehen, die Identifikation und Benutzbarkeit ermöglichen. 

Schärfe von Displays Messung?

Welchen zusammenhang beschreibt die Messtechnische Größe und was ist die Kennlinie?

Schärfe messbar nur durch Modulationsübertragungsfunktion MTF

- Der Kontrast verringert sich mit zunehmender Signalfrequenz (feine Bilddetails)

- hohe Frequenzen in Bildsignalen werden stärker gedämpft

- Die MTF beschreibt das Kontrastverhältnis als Funktion der Ortsfrequenzen f(x,y)

Typischer Verlauf MTF?

BIld

Definition dynamisches Kontrastverhältnis?
 

- Kennwert zur Bewertung von Monitoren und Displays

- basiert auf der Messung von 2 unterschiedlichen Bildern

- bei Weißflächenmessung wird Hinterfrundbeleuchtung des ges. Bildes erhöht und Gammakennlinie so verschoben, dass helle Graustufen noch unterscheidbar bleiben.

- bei Schwarzflächenmessung wird Hintergrund Beleuchtung des ges. Bildes verringert und Gammakennlinie so angepasst das dunkle Graustufen unterscheidbar bleiben.

Warum ist dynamischer Kontrakst nur bedingt aussagekräftig?

- keine Aussage über tatsächlichen Dynamikumfang des Display

- HDR Displays erhöhen Kontrastumfang zB. durch Verwendung von LEDs (Hintergrundbeleuchtung regionsweise verstärkt)

Bekannte Fehlerarten?

1. Bitfehler

- einzeln auftretender Fehler in einem Bitstrom (Entstehung d. Rauschen)

2. Burstfehler/Bündelfehler:

- ein n - bit Burstfehler ist definiert durch Block der länge n bei dem mind. erstes und letztes Bit falsch sind

- einzelne Bits innerhalb des Blocks müssen nicht Falsch sein

- entstehen bspw. durch Fadingeinbrüche, Brückendurchfahrten, Kratzer auf CD)

3. Symbolfehler

- Bezeichnet ein verfälschtes Symbol der Länge von k - Bit

- innerhalb des Symbols können  k Bitfehler auftauchen

Wie wird Synchronität von Audio und Video zwischen Encoder und Decoder sichergestellt?

- Synchronität erfolgt über PCR (zwischen Encoder und Decodertakt)

- Dekodierung und Wiedergabe jedes Signalzweig (Audio Video) müssen getrennt synchronisiert werden

- Auf der Ebene der PES sind deshalb zusätzliche Synchronisationsdaten erhalten

1. DTs (Decoding Time Stamps)

2. PTs (Presentation Time Stamps)

DTS?

Decoding Timestamps

- geben bezogen auf 27 MHz Takt (aus PCR) den Zeitpunkt an, zu dem die Audio bzw Videodaten in den Decoder eintreten müssen

PTS?

Presentation Time Stamps

- geben bezogen auf den 27 MHz Takt (aus PCR) den Zeitpunkt an, zu dem das entsprechende Bild bzw. die entspr. Audiodaten sichtbar bzw, hörbar gemacht werden müssen.

1 Chip DLP Projektor Schaubild Aufbau und Funktionsweise?

Funktionsweise:

Mikroskopisch kleine Spiegel sind auf einem Silizium Substrat angeordnet (ein Spiegel pro Bildpunkt)

- Spiegel können um +- 10° oder 12° geneigt werden

- wird für Lichtstrom Modulation genutzt

- Mikrospuegel lenken das Projektionslicht je nach kipplage auf die Bildwand oder in de Absorber

- Farbrad für RGB (3 Sektoren)

- Es erfolgt eine zeitsequentielle Farbdarstellung, jede Primärfarbe wird für ein drittel der Bilddauer projiziert und dadurch Mischfarben erzeugt

Blockschaltbild Decoder Synchronisierung?

Bild

Funktionsweise Decoder Synchronisierung?

- im Demultiplexer werden die ankommenden Transport Stream Pakete gleichzeitig dem Audio/Video Zweig zugeführt

- eine erste Stufe trennt anhand der PID (Paket ID) die jeweils benötigten Pakete für Audio und Video des ausgewälten Programms zur weitern Decodierung ab

- Pakete, die die PCR enthalten werden auch abgetrennt

- mindestens alle 0,1 Sekunden wird eine System Time Clock (STC) mit dem PCR - Daten abgeglichen so dass ein stabiler 27 MHz Decodertakt generiert werden kann

- alle zu einem Programm gehörenden Datenströme haben eine Referen (PCR)

- sollen 2 oder mehr Programme geliochzeitig decodiert werde, so sind entsprechend mehrere Zeitbasen STC nötig

Taktgenerierung im Decoder? (Schaubild)

Bild

Spektrale Effizienzen von QPSK, 8 PSK, 16 QAM angeben

E qspk = 2 Bit/s/Hz

E 8psk = 3 Bit/s/Hz

E qam = 4 Bit/s/Hz

Formel für nutzbare Spektrale Effizienz?

Bild

Formel für Modulationsart?

Bild

Erläuterung zum Multiplexer und Blockschaltbild?

- Video- Audio-  und Metadaten  werden in Pakete unterteil und mit Steuerinformationen versehen PES (Paketized Elementary Streams)

- die unterschiedlichen PES werden in kleinere Pakete zerlegt und anschließend zu einem TS oder PS (Transport-/Program Stream) gemultiplext

- bei digitalem Fernsehen (DVB, Kabel, Satelit) wird nach DVB Standart der MPEG 2 Transport Multiplex verwendet.

Fernsehübertragungsmöglichkeiten und ihre Eigenschaften?
 

1. Breitband - Kabel (koaxial, glasfaser)

- Regional Glasfaser, Nah Koax.

- Koax sind geschirmt und können 15-862 MHz übertragen

- Bandbreite der Kanäle 7/8 MHz

- geringe Rauschstörung

- geringer Dynamikbereich der Verstärker (nutzbare Leistung begerenzt -> Intermodulationsstörungen)

 

2. Satellit

- große Entfernung zwischen Sender und Empfänger ( ca. 36.000 km)

- geringe Signalleistung am Empfänger

- hohe Freiraumdämmpfung (ca. -205dB)

- geostationäre Satelliten

- relativ große Transponderbreiten (26-56 MHz)

- begrenzte Sendeleistung der Satelliten

 

3. Terrestrischer Funkkanal

- Echostörungen treten auf

- mehrwege Empfang: das Signal erreicht Empfänger auf direktem Weg bzw. über Reflexionenan Gebäuden, Bergen etc.

- Empfangsbedingungen und Signalstärke können je nach Standort stark variieren(Abstand z. Sender , mobil / stationär, Antenne)

Definition räumliche Integration -> z.B. bei Graustufenerzeugung

Auge summiert die Pixel die nah beeinander liegen

-> dadurch können Graustufen oder Farben erzeugt werden