) O QNNHODOHYHJEHQWHUMHGKDQJRNDWDOHYHJQ\RPiVLQJDGR]iVDLWpU]pNHOM N$] OpJQ\RPiVYiOWR]iVRN ± KDQJRN ± HUVVpJpQHN MHOOHP]pVpUH D KDQJQ\RPiVV]LQWHW

Átírás

1 2. gyakorlat: Hang hallás, kép - látás 2$]HPEHULKDOOiVP&V]DNLYRQDWNR]iVDL ) O QNNHODOHYHJEHQWHUMHGKDQJRNDWDOHYHJQ\RPiVLQJDGR]iVDLWpU]pNHOM N$] állandó légköri nyomáshoz (kb Pa) képest igen kicsiny OpJQ\RPiVYiOWR]iVRN ± KDQJRN ± HUVVpJpQHN MHOOHP]pVpUH D KDQJQ\RPiVV]LQWHW illetve a felületegységen átáramló hangtejesítmény ún. intenzitásszintjét használjuk, ezek számértékük tekintetében lényegében azonosak: L = 20 lg p p L = 10 lg I I, ahol p = 20µ Pa és I 1 pw m ( ) ( ) 2 p eff 0 I = / Noha az emberi egyedek hangérzékelése eowpu YDQQDN MHOOHP]N DPHO\HN iwodjdlgehqwpuehqhopjvwdelo$]rqv]lqxv]rvkdqjuh]jpvhnlqwhq]lwivddpho\hnhw D] iwodjhpehu psshq NpSHV pu]pnhoql D KDOOiVN V] E HUVHQ IUHNYHQFLDI JJ Fülünk 4 khz környékén a legérzékenyebb, a hallhatóság tartománya kb. 20 Hz és 20 khz közé esik. A nagyon intenzív hangok fájdalomérzetet keltenek, a fájdalomküszöb VRNNDONHYpVEpIUHNYHQFLDI JJPLQWDKDOOiVN V] EkHz környékén e két küszöb intenzitásszintje egy kb. 130 dbv]pohvwduwrpiq\wirjiw)rqwrvkrj\dn O QE ] IUHNYHQFLiM~ KDQJRN RNR]WD KDQJHUVVpJpU]HW VV]HKDVRQOtWKDWy $] D]RQRV HUVVpJ&QHNpU]HWWKDQJQ\RPiVV]LQWHNHWDIUHNYHQFLDI JJYpQ\pEHQD]~Q)OHWFKHU 0XQVRQ J UEHVHUHJJHO ieui]romin $ V]XEMHNWtY KDQJRVViJpU]HW V]iPV]HU&VtWpVpUH psshq H J UEHVHUHJ SDUDPpWHUH V]ROJiO V]&NHEE puwhohpehq H]W D SDUDPpWHUW QHYH]] N KDQJHUVVpJQHN V V]HUHSpW D phon megjelöléssel (mint afféle PpUWpNHJ\VpJJHO MHOH]] N (J\ KDQJ KDQJHUVVpJH DQQ\L phon, amennyi a vele azonos hangosságú 1 khz frekvenciájú hang hangnyomásszintje decibellben. A hallás mechanizmusa nagyon bonyolult, számos részlete ma is tisztázatlan. 0pJD]VHPHJ\V]HU&PLO\HQQHNPpJV]&NHEEHQPLO\HQKDQJHUVVpJ&QHNpUH]] N NpW LVPHUW IUHNYHQFLiM~ LVPHUW HUVVpJ& KDQJKDWiV HUHGMpW 0iV PLQVpJ& hangérzetet keltenek a szinuszos, vagy legalább periódikus jelek és a keskenysávú ]DMRN'XUYDHJ\V]HU&VtWpVVHOpOYHWDOiQD]WOHKHWPRQGDQLKRJ\DSHULyGLNXVKDQJRN együtt vagy külön-külön zenei hatásúak. Az alapperiódus határozza meg azt az érzetet, amelyet hangmagasságnak nevezünk. Különféle magasságú hangok keveréke NHOWKHW NHOOHPHV pv NHOOHPHWOHQ pu]hwhw LV H] INpQW D PHJV]yODOy KDQJRN alapfrekvenciáinak arányán múlik. $ODSYHW IRQWRVViJ~DN D] ~Q HOIHGpVL MHOHQVpJHN (J\ YLV]RQ\ODJ HUV V]LQXV]RV YDJ\ NHVNHQ\ViY~ KDQJ PHJHPHOL D N UQ\H] IUHNYHQFLiNRQ D KDOOiVN V] E W DNiU DQQ\LUD KRJ\ H N UQ\H] KDQJRNDW QHP LV KDOOMXN 0iVUpV]W LJD] D] LV KRJ\ HJ\ KLUWHOHQ PHJV]yODOy HUV KDQJ HOWWL LOOHWYH XWiQL J\HQJpFVNH zörejek ugyancsak hallatlanok maradnak. Hallószervünk ezen fogyatékossága (ha ugyan ez fogyatékosság) éppen napjainkban vált különösképpen fontossá, jónéhány P&V]DNLHOMiUiVNLKDV]QiOMDKRJ\D]HOIHGHWWKDQJ VV]HWHYNiOWDOiEDQIHOHVOHJHVHN (Feleslegesek az adott alkalmazás szempontjából, de persze nem feltétlenül azok, ha SOHJ\UHS OJpSIHNHWHGRER]iUyOYDQV]y 6]iPXQNUD N O QOHJHV MHOHQWVpJ& KDQJMHOHN D EHV]pG pv D ]HQH $ My PLQVpJ&QHNpU]HWWEHV]pG Hz és HzN ] WWLMHO VV]HWHYNEOpS OIHOD] átfogott hangnyomástartomány kb. 30 db széles. Zenére a 40 Hz Hz, 60 db V]pOHVVpJ&WDUWRPiQ\WWHNLQWKHWM NLUiQ\DGyQDN$WpUpU]HWHWD]EL]WRVtWMDKRJ\DNpW I O QNK ] D KDQJIRUUiVRN MHOHL N O QE ] XWDNRQ MXWQDN HO V H]pUW NLFVLW N O QE ]QHNHJ\PiVWyOHUVVpJEHQEHpUNH]pVLLGEHQVSHNWUiOLVHORV]OiVEDQ 13

2 2$QDOyJpVGLJLWiOLVKDQJMHOHNMHOOHP]L $ OHYHJ KDQJUH]JpVHLW D OpJKDQJRW PLNURIRQQDO DODNtWMXN HOHNWURPRV MHOOp V D] HOHNWURPRV MHOEO KDQJV]yUyYDO KR]XQN OpWUH D] HUHGHWLUH HPOpNH]WHW OpJUH]JpVHNHW $] iwdodntwivrn IRJ\DWpNRVViJDLYDO YDQQDN LO\HQHN EYHQ LWW QHP foglalkozunk, azt azonban megjegyezzük, hogy éppen ezen átalakítók oldaláról van WDOiQDOHJQDJ\REEMHOHQWVpJHDEHV]pGpVD]HQHLPpQWLGp]HWWIMHOOHP]LQHN A mikrofonok szrojiowdwwdmhoiro\wrqrvlghm&pviro\wrqrvpuwpnnpv]ohw&d]d] DQDOyJ MHO $] HOHNWURPRV MHOHW MHOHNHW HUVtWM N NHYHUM N VSHNWUiOLV NRPSRQHQVHLQHN PHJRV]OiViW PyGRVtWMXN V]&UM N $ V]iQGpNXQNQDN PHJIHOHO hatások mellett az elektronikus feldolgozás rendszerint nemszándékolt változásokat is okoz, pl. eszközeink zaja hozzáadódik a jelhez. Ezt a hatást a visszaalakított hangjelben magunk is zajként értékeljük, a hatás mélységének jellemzésére bevált adat az ún. jel-zaj viszony, a hasznos jel és a rárakódott zaj teljesítményének az DUiQ\D$EHV]pGMyOpUWKHWVWpOYH]KHWPDUDGKDDMHO]DMYLV]RQ\QHPV OO\HG kb. 30 db alá, a zene igényesebb, itt talán 60 db jel-zaj viszonyt illik megkövetelni. Az analóg feldolgozási, tárolási módszerek eszközei korlátozottak, a beavatkozások nem lehetnek túl bonyolultak, pontosabban a bonyolult analóg szerkezetek drágán és/vagy rosszul reprodukálhatóak. Napjainkban az analóg eszközök a feldolgozási lánc két végén (két vége környékén) foglalnak helyet. Beszédjelek digitális megjelenítése (távközlési célokra) jellhp]hq khz mintavételi frekvenciával, mintánként 8 bites kódszavak alkalmazásával történik. A 8 ELWHV NyGV]DYDN ELWHV HJ\HQOHWHV NYDQWiOiV~ PLQWiN HJ\IpOH OHEHJSRQWRV ábrázolását végzik, így kb. 30 dbv]pohvvpj&glqdplndwduwrpiq\edqne db jel-zaj viszony biztosítható (a zaj forrása itt a kvantálás). Ez vpjv VRURQ kbps DGDWV&U&VpJHW DGDWiWYLWHOL VHEHVVpJHW LJpQ\HO $ V]pOHVHEE N ] QVpJQHN V]iQW LJpQ\HVHEE P&VRU ]HQH GLJLWDOL]iOiViUD khz környéki mintavételi frekvenciát (44.1, máskor 48 khz) alkalmaznak. A minták legalább 16 bitesek, ez ugyan a leghangosabb jelre vonatkoztatva 96 db hivatkozási jel-zaj viszonyt biztosít, de a pianisszimók már veszélyesen közel kerülnek a zaj szintjéhez. Ezzel együtt kbps sebességgel szoktak számolni, ami a minimális térhatást biztosító két csatornán összesen kb. 1.5 Mbps sebességigényt jelent. $ GLJLWiOLV IHOGROJR]iVW YpJ] HV]N ] N PRQGKDWQL W NpOHWHVHQ UHSURGXNiKDWyDN ERQ\ROXOWViJXNQDN PiV WpQ\H]N SO P&N GpVL VHEHVVpJ iu V]DEQDN KDWiUW $] iwylwhol MHOWiUROiVL OHKHWVpJHN iuylv]rq\dl PLDWW QDSMDLQNEDQ abban vagyunk érdekeltek, hogy a hangjelek (itt, most a hangjelek, de általában: a MHOHN GLJLWiOLV OHtUiVD OHKHWOHJ W P U IRUPiEDQ W UWpQMpN ~J\ KRJ\ D W P U IRUPiEyO LV D] DONDOPD]iVL FpOQDN PHJIHOHO PLQVpJJHO OHKHVVHQ D KDQJRW visszaállítani. Azok a tömörítési eljárások, amelyek mára széles körben elterjedtek, V]DEYiQ\RVRGWDNUpV]EHQDMHODEHV]pGD]HQHEHOVPHJKDWiUR]RWWViJDLWUpV]EHQ pedig az emberi hangérzékelés sajátosságait használják ki. Az értelmes jelekben a NRUiEELPLQWiNHOHP]pVpYHO±IHOLVPHUWIHMOGpVLWUHQGV]iPRVD]HOHP]HWWVRUR]DWRW N YHW PLQWD IHOMHJ\]pVpW IHOHVOHJHVVp WHKHWL H]HQ D JRQGRODWRQ DODSXOQDN D N O QIpOH SUHGLNFLyV HOUHMHO]V EHV]pGW P UtW HOMiUiVRN DPHO\HNNHO D W&UKHW PLQVpJ&EHV]pGHWQpKiQ\kbpsVHEHVVpJ&MHOIRO\DPPiOHKHWDODNtWDQL(IIpOHHOMiUiVW alkalmaz a GSM is, itt a tömörített jel sebessége kb. 10 kbps. Az igényes KDQJW P UtWHOMiUiVRNDOHJLVPHUWHEEHNWDOiQD]03pVD]$$&IOHJD]HOIHGpVL MHOHQVpJHNPyGV]HUHVNLDNQi]iViYDOpULNHOOHQ\&J ]WHOMHVtWPpQ\ NHWSO kbps sebesség az 1.5 MbpsKHO\HWWDOLJpV]OHOKHWPLQVpJURPOiVVDO 14

3 2$IpQ\pU]pNHOpVQpKiQ\MHOOHP]MH Szemünk idegei a nm KXOOiPKRVV]WDUWRPiQ\ED HV HOHNWURPiJQHVHV VXJiU]iVW pu]pnholn IpQ\LQJHUQHN $] LQJHU HUVVpJH I JJ D KXOOiPKRVV]WyO D IUHNYHQFLiWyO$]D]RQRVYLOiJRVViJpU]HWHWNHOW IpQ\V&U&VpJWHOMHVtWPpQ\WpUV] J KXOOiPKRVV]I JJpVpWIHOWpUNpSH]YHV]HUNHV]WKHWPHJD]~QOiWKDWyViJLI JJYpQ\ (J\HV OiWyLGHJHN H KXOOiPKRVV]WDUWRPiQ\RQ EHO O LV OpQ\HJHVHQ HOWpU pu]pnhq\vpj&hnhnpshvvpj NQHNN V] QKHW D V]tQOiWiV )UHNYHQFLDV]HOHNWLYLWiVXN QHP W~O pohv HQQHN WXODMGRQtWKDWy KRJ\ XJ\DQD]W D V]tQpU]HWHW VRN N O QE ] VSHNWUiOLV VV]HWpWHO&IpQQ\HOHOOHKHWpUQL$V]tQKDWiVRNPHVWHUVpJHVUHSURGXNFLyMD is ezen a metamer színérzeten alapul. $V]tQLQJHUHNMHOOHP]pVHpUGHNpEHQDV]DEYiQ\DONRWyNKiURP~QDODSV]tQEO LQGXOQDN NL H]HN YDODPLO\HQ MyO UHSURGXNiOKDWy D]RQRV IpQ\V&U&VpJ& N ]HO PRQRNURPDWLNXV Y U V ] OG pv NpN iuq\dodwrn 0HJIHOHO V~O\~ DUiQ\~ keverékükkel a tapasztalat szerint majd minden C V]tQLQJHU HOiOOtWKDWy tj\ D] HOiOOtWiV V~O\WpQ\H]L D V]tQLQJHUW D YiODV]WRWW DODSV]tQHN NRRUGLQiWDUHQGV]HUpEHQ HJ\pUWHOP&HQ MHOOHP]LN & = ( R G B). Tapasztalat, hogy bizonyos (közel azonos) V~O\WpQ\H]NNHO D KiURP DODSV]tQ HUHGMH IHKpU V WDSDV]WDODW D] LV KRJ\ D & ˆ = ( ar ag ab) keverék ugyanolyan színhatású, mint C, csak a láthatósága (a világossága) függ a puwpnpwo 7RYiEEL WDSDV]WDODW KRJ\ D] D]RQRV VSHNWUiOLV V&U&VpJ& NRPSRQHQVHNEO IHOpS O IHKpU E) és bármely S spektrálszín (tehát nemcsak az alapszínek) keveréke SHOD]RQRVV]tQH]HW&GHHOWpU WHOtWHWWVpJ& KDWiVW HUHGPpQ\H]9pJ OD]LVWDSDV]WDODWNpQWV] JH]KHWOHKRJ\PLQGD]RND & = ( R G B) színingerek azonos világosságérzetet keltenek, amelyekre az alapszínek láthatósági adatából számított y R, yg, yb együtthatójú Y = yr R + ygg + yb B összeg ugyanakkora. Van egy-két apró kellemetlenség. Az egyik, hogy ez a leírás nem független a YiODV]WRWWDODSV]tQHNWOVtJ\XJ\DQD]DV]tQPiVV~O\WpQ\H]NNHOtUKDWyOHSOD&,5 és az FCC (ez két szabványosító testület) koordinátarendszerében. A talán V~O\RVDEEQDN W&Q ± D] KRJ\ EiUPL LV OHJ\HQ D KiURP DODSV]tQ OHV]QHN RO\DQ V]tQLQJHUHN WLSLNXVDQ D VSHNWUiOLV HQFLiQRN DPHO\HN EHOO N QHP NHYHUKHWN NL,JD] H V]tQHNKH] PHJIHOHO IpQ\V&U&VpJ& Y U VHW NHYHUYH NHOHWNH]LN HJ\ ( 0 G B) KiUPDVVDOOHtUKDWyHUHGtJ\H]HQV]tQHNY U V VV]HWHYMHQHJDWtYpUWpN& $ONDOPDV OLQHiULV WUDQV]IRUPiFLyYDO HOpUKHW KRJ\ D] pu]pnhokhw IpQ\KDWiVRNDW MHOHQW SRQWRN YDODPHQQ\LHQ HJ\ ~M X,Y,Z (Y a világosságérzetet W NU ]L NRRUGLQiWDUHQGV]HU HOV WpUQ\ROFDGiED NHU OMHQHN D]W D OHKHW OHJMREEDQ NLW OWVpN V KRJ\ D IHKpU V]tQpU]HWHW MHOHQW SRQWRN D] X = Y = Z egyenesre LOOHV]NHGMHQHN $ N O QE ] YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW ip HJ\pENpQW D]RQRV színhatásokat az origóból kiinduló egyenesek jellemzik. Az egyenes irányát az X + Y + Z = 1 egységsíkkal való metszéspont x és y koordinátája normalizáltan szolgáltatja (ennyi elég, hiszen z = 1 x y ). Az (x,y) pont voltaképpen a metszéspont vetülete a Z = 0 koordinátasíkra. A spektrálszíneket ebben az xy koordinátarendszerben egy az y tengelyre és az y = 1 x egyenesre simuló - patkó alakú görbe, az E fehéret a ( 1 3,1 3) pont jelenti. A kék és a vörös (a patkó két vége) VV]HN WYRQDOiQDEtERUV]tQHNIRJODOQDNKHO\HW$&,(V]tQGLDJUDPHUpQ\HKRJ\D színingereknek az alapszínek választásától független jellemzését szolgáltatja, a V]tQ VV]HJ]pVLV]DEiO\pUYpQ\EHQPDUDGVDV]tQH]HWpVDWHOtWHWWVpJpU]HWMHOOHP]N HJ\pUWHOP&HQV]iPV]HU&VtWKHWHNGRPLQiQVKXOOiPKRVV]V]tQWDUWDORP 15

4 O.2.4. Színes mozgóképmegjelenítés analóg és digitális formában $ PHJILJ\HOW WiUJ\UyO punh] IpQ\VXJDUDNDW V]HP QN RSWLNDL UHQGV]HUH D] ideghártyára vetíti, ott a látvány valódi képe jelenik meg, így a tárgy egyes pontjaiból induló sugarak az ideghártya jól meghatározott pontján hoznak létre ingerületet. 6]HP QNIHOERQWyNpSHVVpJpWH]pUWDOiWyLGHJHNV&U&VpJHV]DEMDPHJ(OIRJDGRWWDGDW hogy ez a felbontóképesség 2 szögperc (azaz a 2 szögpercnél kisebb látószög alatt punh]ipq\vxjdudnqdj\mieyoxj\dqd]rndwdoiwylghjhnhwlqjhuoln$v]tqh]hwwvpjhw pu]pnho LGHJHN VRNNDO ULWNiEEDN HVHW NEHQ V] JSHUFHV IHOERQWyNpSHVVpJHW szoktak emlegetni. (OWHUMHGWQp]HWKRJ\I JJOHJHVVtNEDQNEIRNWHUMHGHOP&NpSHNUHWXGXQN ILJ\HOQLVKRJ\ NHGYHOM NDNpSDUiQ\W(]HNEOD]DGDWRNEyODGyGLNKRJ\ HJ\ NpSHWVRUEDQRV]ORSEDQHOUHQGH]HWWPHJIHOHOYLOiJRVViJ~pVV]tQ&SRQWEyO VV]H OHKHW UDNQL ~J\ KRJ\ NHOO WiYROViJEyO V]HPOpOYH D OiWYiQ\ V]HPFVpV mivolta nem zavaró. Régi tapasztalat, hogy a mozgás illúzióját kelti, ha a (nem túl sebesen) mozgó tárgyakról készült pillanatfelvételeket egymás után vetítjük egy HUQ\UH (OpJ PiVRGSHUFHQNpQW NpSSHO RSHUiOQL H V]iPYHWpVEHQ D SHULyGLNXV elsötétítések okozta villogás kellemetlen hatásától eltekintünk), ez azt jelenti, hogy mozgókép tárolása, továbbítása érdekében legalább másodpercenként = képpont adatainak lejegyzését, továbbítását kell biztosítani. A képpontok világosságadatát 7 biten ábrázolva (ezt megint szubjektív PLQVpJpU]HW QN LQGRNROKDWMD NE Mbps sebességigény adódik. Színességadatra csak 5 5 = 25 képpontonként van szükség, s megelégedhetünk 256 színnel, ezért a fekete-fehér film kiszínezése mindössze 8 12 / 25 = Mbps sebességtöbblettel jár. Napjaink analóg videojelei soronkénti letapogatással készülnek. A másodpercenkénti millió mintából egy kb. 5-6 MHzViYV]pOHVVpJ&MHOiOO össze, ez az analóg világosságjel sávszélessége. A színességadatok ritkábban YiOWR]QDN W GHNNRUDViYV]pOHVVpJLVHOpJVRURQNpQW WNpSSRQWXJ\DQRO\DQV]tQ& az egymás alatti sorok hasonlóságát nem lehet ilyen könnyen kihasználni). Színességadatnak az Y-B és az Y-R színkülönbségi jeleket, illetve velük arányos jeleket szoktak használni (Y, Cb, Cr három vezetékpáron). A két chroma jelet olykor ügyes eljárással összeszövik egymással (S-video jel, az Y és a chromatics külön vezetékpáron, Y/C, YC2), illetve a világosságjellel is (kompozit video, CVBS jel). Egyes berendezések RGB jeleket szolgáltatnak, illetve fogadnak. A sorokat, képeket termináló szinkronjeleket az Y, illetve a G jellel összeolvasztva szolgáltatják. A klasszikus digitális stúdiószabvány (SDTV) az analóg világosságjelet 13.5 MHz, a színkülönbségi jeleket 6.75 MHz frekvenciával mintavételezi (ezt hívják 4:2:2 mintavételi struktúrának). Mindhárom adatot 10 bittel ábrázolva adódik a 270 Mbps sebességigény. A képpontok efféle jellemzése ahhoz hasonló, mintha a N U~WL YLOODPRVEDQ KHO\]HW QNHW PiVRGSHUFHV LGN ] QNpQW D I OGUDM]L V]pOHVVpJ hosszúság adataival írnók le. Ha centiméteres pontosságú helyzetjellemzésre W UHNV] QN VRNNDO NHYHVHEE DGDWRW LJpQ\HO KD D 3HWIL KtGKR] D] (0.eKH] D Nyugati pályaudvarhoz képest mutatkozó relatív helyzetünket adjuk meg, s amint KDODGXQN D N U~WRQ D UHIHUHQFLiW LV PHJIHOHOHQ YiODV]WMXN (IIpOH JRQGRODWRQ alapulnak a képtömörítés mai technikái, szabványai. A széles körben elterjedt MPEG-2 szabvány pl. akár néhány Mbps VHEHVVpJ& W P UtWpVUH LV NpSHV poyh]khw PLQVpJ&V]tQHVPR]JyNpSHWV]ROJiOWDWYD 16

5 P.2.1. Bolyongás a Fletcher görbéken A szinuszos jelet szolgáltató függvénygenerátor jelét hangszóróra vezetjük. Az így HOiOOtWRWW psshq KDOOKDWy khz frekvenciájú hang hangnyomásszintje 15 db. A generátor frekvenciáját 1 khz-re csökkentve, a mért hangnyomásszint 30 db, tovább csökkentve 100 Hz-re a hangnyomásszint 0 db OHV] D] HOiOOtWRWW MHO DPSOLW~GyMD közben nem változott!). a) Mekkora a 10 khz-es hang hangossága phon-ban? b) Mekkora az 1 khz-es hang hangossága phon-ban? c) Mekkora az 100 Hz-es hang hangossága phon-ban? d)0lyhopdj\dui]]dkrj\dppuwkdqjq\rpivv]lqwhnhowpuhnkrorwwplqgdkiurp esetben azonos a generátor jelének amplitúdója? Megoldás: a) Hiába ismert a hangnyomásszint, nem ez mondja meg, milyen hangosnak halljuk. 0HNNRUD D YHOH D]RQRV KDQJRVViJpU]HWHW NHOW khz frekvenciájú hang hangnyomásszintje? A hang éppen hallható, vagyis a hallásküszöb közelében van. Az 1 khz frekvenciájú, éppen hallható hang hangnyomásszintje 0 db, tehát a 10 khz frekvenciájú hang hangossága 0 phon. b) Az 1 khz frekvenciájú hangra a hangosságot éppen a hangnyomásszint számértéke adja. Az 1 khz frekvenciájú hang hangossága tehát 30 phon. c) $ )OHWFKHU J UEpN WHNQ DODN~DN D KDOOiVN V] E YDQ N ] O N OHJDOXO D] hangosságparamétere 0 phon, legmélyebb pontja 1 khz környékén van, s itt a hangnyomásszint 0 db. A 0 phon SDUDPpWHU& J UEH Hz frekvencián jóval QDJ\REEKDQJQ\RPiVV]LQW&$ dbkdqjq\rpivv]lqw& Hz frekvenciájú jel tehát jóval gyengébb a hallásköszöbnél, negatív hangosságú. Az emberi léptékben QHJDWtY KDQJRVViJ SHUV]H HWWO PpJ OHKHWQH puwhophv MHOOHP] KD SO D PDFVNiN hangérzékelési képességét kívánjuk jellemezni. A mi szokásos feladatainkban negatív hangosság nem játszik szerepet. d) Ennek több oka is lehet. A hangszóró és a mikrofon méreteikkel összefüggésben ± HOWpU KDWiVIRNNDO DODNtWMiN D] HOHNWURPRV MHOHW KDQJUH]JpVVp pv IRUGtWYD $ N O QE ] IUHNYHQFLiM~ MHOHNQHN HOWpU OHKHW D WHUMHGpV N YHWNH]WpEHQ IHOOpS FVLOODSRGiVD %HIRO\iVROKDWMD D] HUHGPpQ\W D] LV KRJ\ D IDODNRQ EHN YHWNH] YLVV]DYHUGpVHN HOWpU KDWiV~ MHO VV]HJ]GpVW HUHGPpQ\H]QHN D N O QE ] PpUpVL IUHNYHQFLiNRQ 0iU FVDN H]pUW LV HIIpOH PpUpVHNHW N O QOHJHV HOQ\HO IDO~ környezetben kell végezni, ezt hívják süketszobának. P.2.2.$KDQJHUV]DEiO\R]iVGLOHPPiMD (OVOiWiVUDDKDQJHUV]DEiO\R]iVQHPQHKp]IHODGDWHJ\SRWHQFLyPpWHUFV~V]NiMiUyO WiSOiOYD D N YHWNH] IRNR]DWRW HOpUKHW KRJ\ D SRWHQFLyPpWHUUHO NHGY QN V]HULQW állítsuk be a rádió hangerejét. Ez általában így is történik, de van ennek a PHJROGiVQDN KiWUiQ\RV ROGDOD LV H] N O Q VHQ NLV KDQJHUQpO ILJ\HOKHW PHJ KD lehalkítjuk a rádiót, akkor megváltozik a hallásélmény, a mély és a magas hangok HOVLNNDGQDN $ )OHWFKHU J UEpN YDODPHO\HVW V]iPRW DGQDN D YiUKDWy HUHGPpQ\UO KLV]HQ D]W PXWDWMiN KRJ\ D] D]RQRV KDQJRVViJSDUDPpWHU& J UEpN QHP párhuzamosak, 10 db FVLOODStWiV QHP D]RQRV PpUWpN& KDQJRVViJYiOWR]iVW MHOHQW 17

6 1 khz-en és 100 Hz-en. Az a 10 db csillapítás, ami 10 phon hangosságcsökkenést okoz az 1 khz frekvenciájú hangon, a hallásköszöb alá szoríthatja a jel 100 Hz-es VV]HWHYLW GH PLQGHQNpSSHQ phon-nál nagyobb hangosságcsökkenést okoz a 100 HzN UQ\pNL VV]HWHYN Q /HKHW RO\DQ HUVtWW FVLOODStWyW NpV]tWHQL DPLQpO D KDQJHUV]DEiO\]y KDQJROiVDIUHNYHQFLDI JJHUVtWpVYiOWR]iVWRNR]PpJSHGLJ~J\KRJ\D]HJ\HQOHWHV KDQJRVViJYiOWR]iVWLGp]]HQHO9DQDNLV]HUHWLKDV]QiOQLYDQDNLQHP P.2.3. A zaj pszofometrikus értékelése $ KDQJMHO PLQVpJpW poyh]khwvpjpw V]iPRV WpQ\H] EHIRO\iVROMD $ NpW legfontosabb talán az a frekvencia- és az a dinamikatartomány, amelyen belül a jel torzításmentes, s így a valóságos élményhez közeli hangzást képes biztosítani. Az elektromos feldolgozás során zajok is keletkeznek, s a hasznos jelet additív módon (ti. hozzáadódva) befolyásolják. Zavaró hatásukat kényelmes dolog a teljesítményükkel, pontosabbban a jel és a zaj teljesítményének arányával, a jel-zaj YLV]RQQ\DO MHOOHPH]QL 1RKD D MHO]DM YLV]RQ\ V]iPRV DONDOPD]iVEDQ MyO PLQVtWL D MHO KDV]QiOKDWyViJiW KDQJMHOHNQpO QHP IHOWpWOHQ O MHOOHP] D ]DM RNR]WD PLQVpJURPOiVUD db jel-zaj viszonyt okozhat olyan zaj is, amelyiknek spektrális komponensei a Hz tartományban vannak, s olyan zaj is, amelyben az ] N U OL VV]HWHYN D GRPLQiQVDN $ )OHWFKHU J UEpNHW LVPHUYH Q\LOYiQYDOyQDN W&QLNKRJ\D]XWyEELHVHWVRNNDONHOOHPHWOHQHEE $MHO]DMYLV]RQ\PLQWW P UPLQVpJLMHOOHP]PHJPHQWpVHpUGHNpEHQD]DM N O QIpOH IUHNYHQFLiM~ VV]HWHYLW V~O\R]YD D] RNR]RWW KDWiVQDN PHJIHOHOHQ V~O\R]YD pughphv WHNLQWHWEH YHQQL $ FpOV]HU& V~O\R]iVW V]DEYiQ\RN U J]tWLN H] PyGRW WHUHPW D N O QIpOH IHOGROJR]iVL IRO\DPDWRNEDQ NHOHWNH] ]DMRN összehasonlítására. Az efféle súlyozással számított zajteljesítményt nevezik SV]RIRPHWULNXVDQ PpUW ]DMWHOMHVtWPpQ\QHN $ V~O\R]iVW DONDOPDV PyGRQ V]&UYHO LVEL]WRVtWDQLOHKHWH]WDV]&UWQHYH]LNSV]RIRPHWULNXVV]&UQHN P.2.4. Színezet és telítettség pszihofizikai értelmezése $ &,( V]tQGLDJUDP VHJtWVpJpYHO D V]tQH]HWHW pv D WHOtWHWWVpJHW V]iPV]HU&HQ LV jellemezhetjük. Ezen fogalmak a köznyelvben a látott fényfoltnak azt a tulajdonságát ragadják meg, hogy a látvány milyen viszonyban van valamely spektrálszínnel, LOOHWYH D IHKpUUHO /HV] JH]W N KRJ\ D IHKpUEO pv YDODPHO\ VSHNWUiOV]tQEO D V]tQLQJHUHN ] PH NLNHYHUKHW D EtERUV]tQHN MHOHQWLN D NLYpWHOW $ V]tQH]HW pszihofizikai jellemzésére az a szín használható, amelyet a fehérrel elegyítve a PLQVtWHQG V]tQH]HW HOiOOtWKDWy $] HOiOOtWiVEDQ V]HUHSHW MiWV]y VSHNWUiOV]tQ hullámhosszát nevezzük domináns hullámhossznak. A CIE színdiagramon a fehér pontból (több fehér is van, itt az E IHKpUUHNHOOJRQGROQLDPLQVtWHQGV]tQSRQWKR] K~]RWWHJ\HQHVV]DNDV]pVDPLQVtWHQGV]tQKH]WDUWR]yVSHNWUiOV]tQKH]K~]RWWVXJiU DUiQ\DDWHOtWHWWVpJUHMHOOHP]H]WV]tQWDUWDORPQDNQHYH]] N Feladat: A CIE színdiagram segítségével határozzuk meg az FCC szabvány szerinti alapszínek (a televíziózásban használt alapszínek) domináns hullámhosszát és színtartalmát! A 18

7 számolás során szemléltessük a színkoordináták származtatását! Fehérnek pu]pnhom NHDKiURPDODSV]tQD]RQRVV~O\RNNDONpS]HWWHUHGMpW" Megoldás: $] ;<= &,( V]tQ VV]HWHYNQHN D] )&& 5*% DODSV]tQHLYHO YDOy NDSFVRODWiW D] lineáris transzformáció adja meg. A vörös alapszín X R V]tQ VV]HWHYL H]pUW X = 0.61, Y = 0.3, Z = 0. A Y = G PHJIHOHO V]tQNRRUGLQiWiN x = 0.67, y = A zöld Z B SRQW V]tQ VV]HWHYL X = 0.17, Y = 0.59, Z = s a színkoordináták: x = 0.20, y = Végül a kék alapszínre X = 0.2, Y = 0.11, Z = adódik, és az, hogy x = 0.14, y = A diagramba berajzolva a domináns hullámhossz rendre kb. 470, 535, 610 nm, a színtartalom pedig 0.9, 0.8 és 1.0. A szemléltetés abban áll, hogy egy pontot, pl. egy fehérhez közeli színt kiragadva berajzoljuk az RGB és az XYZ koordinátarendszerbe, majd berajzoljuk az RULJyW D SRQWWDO V]HN W HJ\HQHVW PHJV]HUNHV]WM N D PHWV]pVSRQWMiW D] egységsíkkal, s a metszéspontot vetítjük az XY síkra. Ez egy ábrasorozat lesz, NLYHWtWHQLOHKHWDUDM]ROJDWiVYLV]RQWNLFVLWLGLJpQ\HVDV]HUNHV]WpVHOpJERQ\ROXOW és hosszadalmas). $ KiURP DODSV]tQ D]RQRV V~O\RNNDO NpS]HWW HUHGMH D] D] HJ\HQHV D] ;<= koordinátarendszerben, amely az origót a $ = (0.98, 1.0, 1.19) ponttal köti össze. Ez nem pontosan ugyan, de majdnem azonos az E fehérrel, hiszen x y P.2.5. Színösszegzés, láthatóság Milyen arányban kell a CIE zöld és kék alapszínét összeadni, hogy azonos YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW N O QE ] V]tQH]HW& HQFLiQRNiW iootwvxqn HO" $] D]RQRV YLOiJRVViJpU]HWHW NHOW HIIpOH NHYHUpNHN N ] O PHO\LNQHN D] HOiOOtWiVD LJpQ\OL D legkisebb teljesítményt? Mi a domináns hullámhossza annak a színnek, amelynél ez a keverék minimális színtartalmú? Megoldás: $ YLOiJRVViJpU]HWHW NLIHMH] DGDW Y = 0.59 G B. Egységnyi világosságérzetet kelt egységnyi zöldmentes kék és egységnyi kékmentes zöld. Ha az HJ\LNEOλ kanálnyit használunk, akkor a másikból 1 λ kanálnyit hozzákeverve a világosságérzet azonos marad. Tehát a B = λ és G = 1.69 (1 λ) VV]HWpWHO& NHYHUpNHNHJ\VpJQ\LYLOiJRVViJpU]HWHWNHOWHQHN +D D] VV]HWHYN V~O\iW DUiQ\RVDQ PHJQ YHOM NDNNRUDYLOiJRVViJpU]HWLVDUiQ\RVDQQ Nyilván a kékmentes zöld, hiszen a zöld szín láthatósága a legjobb. Algebrailag is ez jön ki, hiszen a felhasznált teljesítmény B + G = 9.09 λ (1 λ), s ez akkor a legkisebb, ha λ = 0. Mindez persze akkor volna gyakorlatilag is helytálló, ha az alkalmazott fényforrások a TV alapszíneit iootwdqinhovuidgivxod]rqrvkdwivirnndo A színtartalom vizsgálata érdekében kijelölünk egy P pontot a GB egyenesen, s ezt összekötjük az E fehér ponttal, majd meghosszabbítjuk a patkó széle (a spektrálszínek) irányába. Az így kijelölt spektrálszín legyen S! Kérdés, mikor lesz 19

8 minimális az EP/ES hányados. Tegyük fel, hogy a P pontot mozgatjuk, s az EP egyeneseken kijelöljük azokat a Q pontokat, amelyekre EQ = c EP! Felismerhetjük, hogy ezek a pontok a GB egyenessel párhuzamos egyenesen vannak, annál távolabb az E ponttól, minél nagyobb c értéke. A felismerés egyenes következménye, hogy a V]tQSDWNyKR]HJ\ RO\DQpULQWWNHOOK~]QXQNDPLSiUKX]DPRVDGB egyenessel. Az egyenes érintési pontja jelenti a feladatunk megoldását. Ez szemre kb. az 510 nm hullámhosszú fényt jelenti. A számított színtartalom kb. 25%. P.2.6. A kompozit videojel és rokonai $ Ki]WDUWiVEDQ HOIRUGXOy N O QE ] NRUEyO V]iUPD]y NpSIHOGROJR]y HV]N ] N W EEpNHYpVEp D]RQRV V]tQUHQGV]HUEHQ GROJR]QDN ip HOWpU LQWHUIpV]HNNHO rendelkeznek. A teljesség igénye nélkül megemlítünk néhányat. 79'9'IHOYHYpVOHMiWV]yYLGHRPDJQyMHOOHJ]HWHVFVDWODNR]yMDDSyOXV~ (Euro)SCART csatlakozó, amely adási vagy vételi irányú R-G-B jelek, CVBS jel, LOOHWYH 6YLGHR MHO V]iPiUD EL]WRVtW VV]HNDSFVROiVL OHKHWVpJHW (J\HJ\ NpV] OpN SHUV]HQHPIHOWpWOHQ OKDV]QiOMDNLHIHONtQiOWOHKHWVpJHNPLQGHJ\LNpW $]5*%MHOHNUOV]yOYDD]WNHOONLHPHOQLKRJ\DWpYpWHFKQLNiEDQKDV]QiOW efféle jelhármasban a G jel felel a sor- és a képszinkronért. Ez a jelhármas YLV]RQ\ODJULWNiQQ\HUDONDOPD]iVWLQNiEEFVDNV]iPtWyJpSHNNpSHUQ\MHNpQWDQQiO gyakoribb a component video, amely az Y (világosságjel és szinkron), a Pb (kék színkülönbségi jel) és a Pr (vörös színkülönbségi jel) együttese. Az YPbPr jellegzetesen három RCA csatlakozón jelenik meg. Analóg csatlakozások közül ez a PyGEL]WRVtWMDHOYLOHJDOHJMREEPLQVpJHW $&9%6&RPSRVLWH9LGHR%ODQNLQJDQG6\QFKURQMHOLJHQ VV]HWHWWLGEHQ frekvenciában együttesen ravaszul strukturált. Két alkotója a világosságjel és a V]tQHVVpJHW KRUGR]y ÄFKURPLQDQFLD 0LQGNHWW VRURQNpQW VWUXNWXUiOW $ világosságjelbe van beépítve a két szinkronjel, ezek jelzik a sorok és a képek kezdetét. A világosságjel velük együtt kb. 5 MHz ViYV]pOHVVpJ& V PLYHO NYi]L D]RQRV VRULGQ\L V]DNDV]RNEyO ioo H]pUW D VSHNWUXPD IpV&V NHVNHQ\ IpV&IRJDN N ] WWV]pOHV UHVV]DNDV]RNNDO$NpWV]tQN O QEVpJLMHOXJ\DQFVDNIpV&VVSHNWUXP~ EHOO N DONRWMiN D N O QE ] V]tQHV 79 UHQGV]HUHN NLFVLW YDJ\ PHJOHKHWVHQ N O QE ]NpSSHQDÄFKURPLQDQFLD VV]HWHYW$] VV]HV] YpVLHOMiUiVRO\DQKRJ\ H]DMHOLVPHJU]LDVSHNWUXPIpV&VMHOOHJpWiPIpV&IRJDLDYLOiJRVViJMHOIpV&IRJDL N ]p HVQHN V tj\ D]RNDW QHP ]DYDUMiN.pVEE PpJ IRJODONR]XQN H]HQ HOMiUiVRN legalább egyikével.) A CVBS jel gyakran egyetlen RCA dugón jelenik meg (a SCART csatlakozóból kivezetett Video feliratú vezeték). $]6YLGHRFVDWODNR]yPiVNLYLWHO&(]HQDSRQWRVFVDWODNR]yQD&9%6MHO világosságjele és a chrominancia szét van választva, pontosabban nincs összeadva. (]DNpW VV]HWHYLWWN O QYH]HWpNSiURQNHU OWRYiEEtWiVUDH]pUWHJ\PiVWNHYpVEp ]DYDUMiNPLQWD&9%6MHOQpO$PHJMHOHQtWHWWNpStJ\YDODPLYHOMREEPLQVpJ& $ '9' IHOYHYN pv LJpQ\HVHEE OHMiWV]yN UHQGV]HULQW UHQGHONH]QHN +'0, +LJK'HILQLWLRQ0XOWLPHGLD,QWHUIDFHFVDWODNR]iVLOHKHWVpJJHO(]GLJLWiOLVH]ÄD digitális csatlakozási felület. Ezen a csatlakozón is a component video jelei MHOHQQHN PHJ KiURP QiOOy VRURV DGDWIRO\DP IRUPiMiEDQ,O\HQNRU <&U&E MHOUO szoktak beszélni, itt Cr és Cb a digitalizált színkülönbségi jelek. 20

9 G.2.1. Gyakorló feladat 2O\DQ KDQJHUV]DEiO\]yW NHOOHQH NpV]tWHQL DPHO\ phon hangosságú jelet 20 phonos lépésekben a hallásküszöbig csillapítani képes. A ±5 phon pontosságot HOHJHQG D Hz-6 khz tartományban biztosítani. Készítsen táblázatot a N YHWHOPpQ\HNUO5DM]ROMDIHODPHJYDOyVtWDQGyFVLOODStWiVNDUDNWHULV]WLNiNDW+iQ\ töréspontú korrektorra lesz egyáltalán szükség? Megoldható-e a feladat kizárólag ellenállások, illetve ellenállások és egyetlen kondenzátor alkalmazásával? G.2.2. Gyakorló feladat Van olyan TV készülék, amelyet a DVD lejátszóval három vezetékpár Y, Cb, Cr feliratú köt össze. Tegyük fel, hogy Cb=B-Y és Cr=R-Y (a valóságban e UHOiFLyNEDQD]DUiQ\RVViJLWpQ\H]QHP a)0lo\hqv]tq&ohv]dphq\hj]uonpv] OWIHOYpWHOHQ a menyasszony hófehér ruhája, ha a Cb és a Cr kábeleket felcseréljük? b) Melyek azok a színélmények, amelyek e cserére érzéketlenek? G.2.3. Gyakorló feladat (PHVH DNL J UNRUFVRO\iYDO YLV]L D KLWHOV]HU]GpVHNHW D] J\IHOHNQHN OHJ~MDEE ötlete: a világításra fordított energia tekintélyes hányada megtakarítható lenne, ha a OpQ\HJpEHQ IHKpU IpQ\W V]ROJiOWDWy IpQ\IRUUiVRN KHO\HWW PLQGHQ WW ] OG IpQ\& lámpákat használnánk. a) Segítsen Emesének, s az Y = 0.3R G B összefüggés alapján magyarázza PHJ D] puwhwohqnhgnqhn PLIpOH IL]LROyJLDL DODSMD YDQ H EiMRV K OJ\ WOHWpQHN (A megvilágított tér világossága nem változhat.) b) Számítsa ki, hány százalék lenne a megtakarítás! c)0lo\hqel]rq\wdodqvijlwpq\h]lydqqdnd]hiipohv]ipyhwpvqhn" G.2.4. Gyakorló feladat Színes monitor egy pixelének megjelenítéséhez a színkülönbségi jelek RíY = 0.35, illetve BíY = ídyloijrvvijmhoshgljrv a.) 0HNNRUiNDSL[HOWMHOOHP]5*%V]tQ VV]HWHYN? b.) 0LO\HQV]tQ&QHNpU]pNHOM NH]WDNpSSRQWRW" c.) A képpont színét egy szabványos E fehér szín és egy RGB alapszín keverésével NtYiQMXNHOiOOtWDQL0HNNRUDDIHKpUpVPHNNRUDD]DODSV]tQV~O\WpQ\H]MH" d.) Mekkora a pixel színtartalma? 21

10 Azonos hangosságú szinuszos hangok intenzitása (Fletcher-Munson görbék) ( A CIE színdiagram és a CIE alapszínek ( 22