Audio & Videoteknik DM1021

Transkript

1 TENTAMEN Kurs: Kursnummer: Moment: Program: Åk: Examinator: Rättande lärare: Datum: Tid: Hjälpmedel: Audio & Videoteknik DM1021 Tentamen Medieteknik 2 Nils Enlund Trille Fellstenius Svante Granqvist :00 19:00 Miniräknare och linjal Omfattning och betygsgränser: Övrig information: Tentamen omfattar 21 frågor av varierande svårighetsgrad av totalt 65 poäng. För godkänt krävs 30p, för betyg 4 krävs 45 poäng och för betyget 5 krävs 55 poäng Svara på uppgifterna på separata papper, dvs en uppgift per papper. Markera med kryss! Datortenta Tentamenskonto Diskbrock

2 1a. Vad är ljus? (1p) Svar: ljus är en form av elektromagnetiskstrålning, dvs en foton i en vågrörelse. Beroende på energiinnehåll har den kortare eller längre våglängd. Det synliga ljuset har en våglängd på ca nm 1b. Hur bildas ljus? Ange två sätt att alstra ljus och vad som skiljer dem (2p) Svar: En glödlampa är ett bra exempel på värmestrålning. Man hettar upp en glödtråd genom att lägga en elektrisk ström över den. Glödtråden avger då en strålning med ett bredd register av våglängder. En del av dessa våglängder kallar vi för ljus. Våglängderna är direkt kopplade till den temperatur som kroppen har. Det ideala fallet är en svart kropp som inte utstrålar någon värmestrålning som helst. Då man hettar upp denna svarta kropp kommer den att beroende av temperatur utstråla ett bredare och bredare spektrum av våglängder med större och större energi. Det andra sättet att alstra ljus är att tillföra energi till en gas eller lättare medium där atomerna sitter glest. I båda fallen bildas ljus genom att man får elektronerna i en atom att byta skal. Tillförs energi exiteras elektronerna och när de faller tillbaka, emiteras, så frigörs energi i form av fotoner. Våglängerna är beroende av typ av atomer och material. En del material är monokromatiska, dvs de har bara en våglängd. Exempel på denna typ av ljusalstrare är CRT-skärmen, lysrör och LED. Skillnaden mellan alstringsmetoderna är att ljus från emitterade elektroner inte har någon färgtemperatur, däremot kan vi fastställe den UPPLEVDA färgtemperaturen genom att jämföra den med värmestrålning. 1c. Vilka olika sätt finns att mäta ljus. Beskriv de lika sätten och ange dess storhet. (3p) Svar: Ljusflöde-lumen, Ljusstyrka-candela, belysningsstyrka-lux, Luminans-candela/kvm, Ljusutbyte-lumen/watt 2a. Svärtan är helt avgörande för en bilds detaljrikedom. Men vad är svärta egentligen och hur hänger den ihop med kontrasten? (1p) Svar: Svärtan är hur svart det svartaste i bilden kan vara. Den absoluta svartnivån. Skillnaden mellan denna svarta och det absolut vita är kontrasten 2b. Vad är färg? (1p) Svar:Våra tappar är känsliga för olika våglängder av ljuset. Vitt ljus inehåller ett brett spektra av våglängder. Beroende på vilka våglänger som når ögat (genom reflektion,transmission eller direkt) tolkar vi det som en färg av RGB 2c. Du har två olika lampor. På lampa A står det 6000K och på lampa B 9000K. Vilken av lamporna har vitast ljus och vad står K för? (1p) Svar: 6000K är närmast solljuset mitt på dagen, ju högre värde destå blåare ljus. K står för kelvin och är färgtemperaturen. 3a. Redogör ingående för färgseendet, d.v.s hur vi omvandlar och tolkar ljus till färger (4p) Svar: När en fysisk orsak i vår omgivning skapar stimulus vilket träffar våra receptorer på retinan startar en komplicerad process indelad i två steg. Först sker en fysiologisk reaktion i ögat varvid ljusets energi omvandlas till en (elektrisk) nervimpuls. Denna nervimpuls tolkas sedan av syncentrat i hjärnan, d.v.s. en psykologisk utvärdering utförs. Denna psykologiska utvärdering består i sin tur av två delar, en medveten del och en omedveten del, vår hjärnas signalbehandling. Den fysiologiska delen i ovanstående är den minst utforskade. Sambandet mellan stimulus och percept är dock bättre utforskat, bl.a. med hjälp av en psykofysisk teknik med vilken man har lyckats simulera den fysiologiska aspekten på färgseendet. Denna teknik ligger till grund för praktiskt taget all mätning av färgstimuli. Receptorernas fysiologiska respons på retningen från en fysisk strålningsstimulus är ett komplicerat mönster av elektriska pulser, vilka bearbetas i ett nätverk av s.k. bipolära celler. Här omvandlas alla inkommande signaler enligt vissa mönster innan signalerna skickas vidare till syncentrum. R- och G- signalerna jämförs med varandra för att ge information om färgens läge på en röd-grön skala. R- och G-signalerna adderas också till varandra och ger på så sätt en gulsignal. Denna gulsignal jämförs

3 därefter med B-signalen och därigenom erhålls en position på den gul-blå skalan. Tillsammans bygger alla signalerna även upp en position på den svart-vita skalan. Till syncentrum transporteras således tre opponenta signaler, rött/grönt, blått/gult samt vitt/svart. 3b. Hur kan ljusförhållandet i ett rum påverka vårt kontrastomfång och färgupplevelse? (2p) Svar: Kontrastförhållandet är beroende på ljusstyrkan och är bättre i dagsljus än i månljus. Eftersom endast stavarna fungerar i mörker så blir vårt färgseende svartvitt 3c. Vilka två brister i synsinnet bör man beakta då man arbetar med rörliga bilder? Förklara dessa (2p) Svar: PHI, Flimmerkänsligheten

4 4a. Inom TV standarden finns olika bildformat. Hur skulle en 4:3 bild se ut på en 16:9 display och vad står måttet för? Redogör och rita gärna. (1p) Svar: 4b. Ögat har en begränsning för hur små detaljer vi kan uppfatta. Mha detta kan vi räkna ut det minsta betraktelseavståndet för en display. Vilket är det minsta betraktelseavståndet för en 42 tums HDTV upplöst TV bild? Redovisa dina beräkningar. (4p) Svar: (3400/1080) x bildhöjden 4c. Vad är Gamma för något och vad används det till inom videoteknik? (1p) Svar: 5a. Redogör för de signaler som en videosignal är uppbyggd av och hur dessa läggs ihop till en signal. (3p) Svar: Luminans, krominans, synk bla bla bla. 5b. Förklara vad luminansekvationen är och vad den används till. (3p) Svar: 5c. Ett vektorskåp används till att kalibrera videosignalen från en kamera. Beskriv vad hur det fungerar och vad det är man ställer in. (2p) Svar: Fasvinkel, amplitud 6a. Beskriv ingående hur optisk lagring på en audio-cd skiva går till och vilka felskydd som används. (4p) Svar: CIRC, EFM 6b. Vad skiljer lagring på DVD och AudioCD då det gäller datastrukturen? (2p) Svar: Filsystem, 6c. Vilka servon finns i en CD spelare och vad styr dom? (2p) Svar: Radialservo, tallriksservo, fokus

5 Del 3 SIGNALER 7a. Ett IIR-filter är uppbyggt enligt figuren. Filtret matas med en insignal x(n)=1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0 Vad blir de fem första utsamplens värden? 7b. LP-skivor är inspelade enligt RIAA-standard. Det betyder att utsignalen från pickupen är diskanthöjd och bassänkt enligt figuren. Rita en tydlig figur på hur man behöver kompensera för det, dvs hur tonkurvan för RIAA-kompensationen ser ut. Din figur ska vara lika tydlig som figuren nedan, inklusive graderade axlar. Beskriv hur du har kommit fram till din kurva. 7c. Rita upp tonkurvor för bas- och diskantgrenarna i ett andra ordningens delningsfilter med delningsfrekvensen 2000 Hz. Var noga med att gradera axlarna! 8a. Figuren nedan visar vågform och spektrum för en signal som man vill spela in digitalt. Vilken samplingsfrekvens bör man minst använda? Motivera ditt svar! 8b. En signal som påminner om en sågtandsvåg har grundtonen 15 khz. Den har deltoner upp till 60 khz, men däröver är deltonernas amplitud försumbar. Signalen samplas med 48 khz till en dator utan antivikningsfilter. I datorn görs spektralanalys. Rita en tydlig graf, med graderad frekvensaxel, som visar hur spektrum för den samplade signalen ser ut.

6 9a. Lisa spelar en sinuston med frekvensen 1000 Hz. Med sin ljudnivåmätare mäter hon upp ljudnivån till 50 db linjärt, dvs utan vägning. Hon sänker sedan frekvensen till 100 Hz och tycker att ljudet blir svagare. Ljudnivåmätaren visar dock fortfarande 50 db linjärt. Förklara varför Lisa upplever tonen svagare vid den lägre frekvensen! 9b. Nedan visas en graf för en mikrofon. Vad beskriver grafen? Vad kallas fenomenet som gör att kurvan delas upp i två till vänster i grafen? 9c. Förklara begreppen känslighet och verkningsgrad för högtalare! Vad skiljer dem åt? Vilka enheter mäter man dem i? OBS! Läs igenom instruktionerna på första sidan en gång till så att du inte missat något. Lycka till!