Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Установлено, что области спектральной чувствительности трех фотопигментов перекрываются и при зрительном восприятии возбуждаются две или даже три группы колбочек, но в различной степени. Иными словами, излучение почти всех участков видимого спектра возбуждает не одну группу колбочек, и поэтому всегда более чем один из трех независимых приемников участвует в механизме цветовосприятия. Наличием трех приемников света с перекрывающимися областями спектральной чувствительности и объясняют существование метамерных цветов, идентичных по цветовому восприятию, но вызываемых световыми потоками с различным спектральным составом. Существуют и другие теории цветового зрения, однако ни по одной из них не удается ответить на все вопросы об установленных фактах, относящихся к цветовому зрению. Правда, почти все теории допускают существование трех типов приемников. Отклонения в цветовом зрении также частично свидетельствуют в пользу трехкомпонентной теории. Наряду с теми, кто обладает нормальным цветовым зрением (трихромагы), встречаются люди, не различающие цветов (ахроматы), а также имеющие ослабленную чувствительность к одному из трех основных цветов или различающие только два основных цвета (дихроматы). Несмотря на то, что механизм цветового зрения окончательно не выяснен, для создания системы 1ДТВ достаточно уже известных закономерностей цветового зрения, выявленных в результате большого числа опытов по смешению цветов. Именно они позволили разработать метрику цвета (колориметрию), производить с достаточной точностью цветовые расчеты, воспроизводить цвета и создать цветную фотографию, печать, кино и телевидение.
2.2 Методы образования цветов
Существуют два метода образования цветов: аддитивный и субтрактивный, основанные соответственно на сложении и вычитании цветов. Первые опыты по сложению световых потоков для образования какого-то цвета можно отнести ко времени проведения Ньютоном в 1666 г. эксперимента по расщеплению с помощью призмы белого светового потока на его составляющие — спектр. Когда он пропустил расщепленный световой поток через вторую призму, то убедился, что вновь получается белый свет. Это и был первый опыт аддитивного образования цвета, т. е. сложения цветовых потоков для получения белого цвета. В 1807 г. Юнг обнаружил, что ощущение белого цвета можно получить путем сложения красного, зеленого и синего световых потоков. При этом большинство других цветов видимого спектра образуется путем суммирования указанных трех цветов в различных пропорциях. Эти три цвета были названы основными (первичными). В качестве основных могут быть взяты и другие три цвета, удовлетворяющие условию линейной независимости, согласно которому ни один из этих цветов не должен получаться при сложении двух оставшихся.
Эксперименты по сложению цветовых потоков указывают на возможность получения большинства других цветов видимого спектра путем сложения только трех независимых цветов (красного R, зеленого G и синего В)
Сущность оптического смешения цветов заключается в том, что на неизбирательно отражающий диффузный экран направляют три световых потока: красный, зеленый и синий (цветной рис. 9.5).
а б
Рисунок 9 (а-аддитивное образование цветов путем смещения трех основных световых потоков. б-субтрактивное образование цветов путем смещения трех основных красок)
Последние могут быть получены, например, от источников белого света, перед которыми установлены соответственно красный, зеленый и синий светофильтры. Цвет экрана будет зависеть от интенсивности смешиваемых цветов. Образование цветов путем оптического смешения трех основных используется в проекционных устройствах воспроизведения цветных телевизионных изображений. Последовательное смешение имеет место при последовательной во времени смене цветов (красного, зеленого и синего) с частотой, при которой мелькание цветов не видно. При быстром вращении вертушки, диск которой окрашен в различные цвета в виде секторов, образуется новый цвет, который зависит от их угловых размеров.
2.3 Двухкомпонентная теория цветового зрения
В 1959 году в американской печати появилось сенсационное сообщение: «Трехсотлетняя теория цветного зрения рухнула! Эксперименту Эдвина Г. Лэнда доказали, что глаз человека совсем не нуждается в красных световых волнах, чтобы видеть красный цвет, в оранжевых — оранжевый, в желтых — желтый. Комбинируя всего-навсего два светофильтра при фотографировании и последующем проецировании полученного черно-белого снимка на экран, Лэнд воспроизводит вей естественную гамму красок, присущую объекту». Сейчас можно с уверенностью сказать, что в этих сообщениях было по крайней мере две неточности: во-первых, фотографии Лэнда не отражают естественную гамму красок; во-вторых, эффекты, полученные Лэндом, Легко объясняются с позиций трехцветной теории зрения. Чтобы понять, о чем речь, придется сделать коротенький исторический экскурс. В 1672 году Ньютон с помощью призмы разложил «белый свет» в спектр. Накладывая одни участки спектра на другие, люди научились получать новые цвета. Впоследствии обнаружилось, что для создания любого цвета, в том числе и белого, достаточно смешать в разных пропорциях три основных цвета — красный, зеленый и синий. В начале XIX века была выдвинута гипотеза о существовании в сетчатке глаза трех родов чувствительных приемников, реагирующих на три основных цвета. В 1855 году с помощью трех фильтров получили первую цветную фотографию, своеобразную заявку на цветное кино и телевидение. Позднее, уже в XX веке, выяснилось, что каждый приемник воспринимает с максимальной чувствительностью лишь один из основных цветов, хотя и способен реагировать на более широкую область спектра. Исследования показали: цветную картину мира, подобную той, которую видим мы, «созерцают» далеко не все живые организмы. Это зависит от числа и спектральной характеристики приемников, имеющихся в их светочувствительных клетках. Например, у лягушки и черепахи по два приемника. У лягушки максимум чувствительности обоих приемников расположен ближе к красной области спектра, так что квакушка смотрит на мир как бы сквозь розовые очки. А вот черепаха — сквозь зеленые. Светочувствительные клетки морской свинки обладают одним приемником. Понятно, почему перед морской свинкой окружающий мир предстает в виде черно-белой фотографии. Зрительное восприятие дождевого червя ограничивается в лучшем случае определением направления на светящееся тело. Не только цветного, но и черно-белого изображения для червя не существует. У человека клетки сумеречного зрения — палочки — имеют также один приемник. Отсюда ясно, почему в сумерках «все кошки серы». "Ну, а при чем тут цветовое кодирование? В конце XVIII века великий немецкий поэт и ученый В. Гёте в своей работе о цвете обратил внимание на тот факт, что тени деревьев и других предметов в красных лучах заходящего солнца кажутся синими. Позднее было установлено, что белый экран после освещения синими лучами кажется красноватым. Иными словами,
белые предметы всегда окрашены в цвет, дополнительный к тому, который перед этим на них падал. Это и есть явление цветовой адаптации. Оно объясняется так: раздражение зрительных клеток цветного зрения — колбочек — одним из основных цветов приводит к уменьшению чувствительности соответствующего приемника, в то время как чувствительность двух других приемников остается без изменения. Так появляется субъективная окраска, сдвигающая область цветоощущения человека либо в сторону красного, либо в сторону синего цвета. Нечто подобное наблюдается при замене белого или черного фона цветным. Уменьшение чувствительности одного из приемников заставляет видеть на подкрашенном фоне те цвета, которых на самом деле нет. Можно довольно точно рассчитать, цветом какой интенсивности следует подкрасить фон, чтобы уменьшить чувствительность приемника? Тогда вся гамма красок получается уже не естественной, а как бы подкрашенной одним из основных цветов. Именно к такой подкраске фона и сводились, в сущности, опыты Лэнда.
3. Технические решения узлов ЦМУ
3.1 Требования
Качественная цветомузыкальная установка должна иметь следующие технические характеристики:
1) инерционность цветоизлучателей (дабы успевать за изменением звука);
2) фоновый канал (для того чтобы глаза не уставали от резких перепадов освещенности);
3) компрессия звука и цвета.
3.2 Структурная схема ЦМУ
Цветомузыкальная установка, состоящая из трёх цветовых составляющих, содержит усилитель звуковой частоты, сигнал, с выхода которого подается на три фильтра высокой, средней и низкой звуковой частоты, а так же блок коммутации управления, далее сигнал следует через узел управления непосредственно к цветоизлучателям (синий, зеленый, красный) что хорошо видно на рисунке 10.
Рисунок 10. Блок схема ЦМУ.
3.3 Разработка узлов устройства
На основании произведенного анализа выше описанных схем выделены наиболее оптимальные и простые в повторении конструктивные узлы цветомузыкальной установки, также соответствующие требования (ЦМУ).
В первую очередь следует отметить, что фоновый канал во всех установках исполнен в виде отдельного канала который очень громоздок и полностью не согласован с основными каналами либо его вообще нет, что ещё хуже. Его отсутствие приводит к быстрому уставанию глаз, которое происходит из-за напряжения мышц глаза в тот момент когда на выходе основных каналов несущих цветовую информацию нет сигнала. Данную проблему можно разрешить, если параллельно управляемому тринистору включить лампочку Н1 с мощностью меньшей в несколько раз, нежели Н2 рисунок 11.
Рисунок 11. Образование фонового канала лампочкой Н1.
В тот момент, когда тринистор закрыт, ток протекает через лампочку Н1, из графика 3 видно, что в момент запирания тринистора в лампочке Н2 не хватает тока для накала, вследствие чего она гаснет.
График 3. Вольт амперные характеристики лампочек Н1 и Н2.
Данные графика основаны на законе Ома.
U=IR => I=U/R,
где U-напряжение сети,
P=UI =>
(1)R1, R2-сопротивления лампочек H1,H2.
(2)P1, P2-мощности лампочек H1,H2.
U1, U2-напряжение на лампочках H1,H2.
График 3 строится по формулам (2) и на основании подсчетов подбираются необходимые номиналы мощностей лампочек.
Для инерционности цветоизлучателей необходимо суммарную мощность распределить на несколько лампочек, как показано на рисунке 12. (Всё это необходимо для того что бы успевать за изменением звука);
P=P1+P2+…………+PnРисунок 12. Распределение мощности для осуществления инерционности цветоизлучателей.
По входным характеристикам ЦМУ необходима гальваническая развязка, рисунок 13.
Рисунок 13.Гальваническая развязка по входу ЦМУ.
На рисунке 13 изображена схема входной части ЦМУ, где (R1,R2) выступают в роли делителя напряжения для управления уровнем входного сигнала. Стабилитроны V1,V2 защищают трансформатор и фильтры от перегрузки. Сам трансформатор несёт функцию гальванической развязки.
Пассивны фильтры несут потери мощности, поэтому необходимо ставить активные. (Рисунок 14)
Рисунок 14. Активный фильтр.
При наладке канала фильтров следует пользоваться расчетной формулой
Frez=160000/RС (3)
где R-сопротивление резисторов R7 и R8 килоомах;
С- ёмкость конденсаторов С4 и С5 в нанофарадах;
ёмкость конденсатора С3 вдвое больше, чем с5.
При повторении ещё двух каналов схемы спаивают по рисунку 14, фильтры рассчитываются по формуле 3.
Для осуществления компрессии предлагается следующая схема (рисунок 15)
.Рисунок 15. Компрессия звука и света.
Заключение
В настоящей курсовой работе предлагаются эскизы цветомузыкальной установки, основанные на качественном анализе устройств предназначенных для цветомузыкального сопровождения.
В первой главе, производится обзор и анализ цветомузыкального устройства (ЦМУ) предлагаемого в различных журналах, разными авторами.
Во второй главе рассматриваются физические основы (ЦМУ) взятые из трехкомпонентной теории цветового зрения, методах образования цветов, а также рассмотрена новая теория двухкомпонентного цветового зрения.
Третья глава курсовой работы посвящена разработке структурных схем (ЦМУ) и предлагает альтернативное решение её основных узлов.
Предложенные эскизы (МУЗ) могут использоваться в рекламных устройствах, декорационно-оформительской практике, а также дискотеках, в качестве устройства цветомузыкального сопровождения.
Список использованных источников
1.Васильев В. А., Веневцев М. К. Транзисторные конструкции сельского радиолюбителя.— М.: Энергия, 1980, с. 83—84.
2.Галеев Б. М. Светомузыкальные устройства.— М.: Энергия, 1978.
3.Иванов Б. С. В помощь радиокружку.— М.: Радио и связь, 1982, с, 124—127.
4.Сорокин С. Выходное оптическое устройство цветомузыкальной установки,— В помощь радиолюбителю. Вып. 75, 1981, с. 15—24.
5.В помощь радиолюбителю. Вып. 69, 1980, c. 45—54.
6. В помощь радиолюбителю. Вып. 70, 1980, c. 65—70.
7. В помощь радиолюбителю. Вып. 79, 1982, c. 34—41.
8. В помощь радиолюбителю. Вып. 87, 1984, c. 69—78.
9. В помощь радиолюбителю. Вып. 91, 1985, c. 69—76.
10. Вечканов Н.М. Техника молодежи.—М.: 1966, c. 6.