CuprinsCADRU GENERAL PRIVIND DESFURAREA STAGIILOR DE PRACTIC ................................................................................................... 4 1.1.Semnificaia termenilor i noiunilor folosite ...................................... 4 1.2. Elemente generale privind desfurarea stagiilor de practic ........ 5 1.3. Organizarea i desfurarea stagiului de practic........................... 6 1.4. Recunoaterea i evaluarea stagiului de practic ........................... 8 1.5. Obiective generale i specifice ale stagiului de practic ................. 9 1.6. Competene dobndite prin stagiile de practic.............................10 1.7. Dispoziii finale .................................................................................12 LUCRARI DE PRACTIC..........................................................................13 LP-1. Televiziunea i lanul de televiziune. Elemente ale lanului TV ..13 LP-2. Metode de explorare a imaginii utilizate n televiziune................30 LP-3. Semnal video complex de televiziune alb-negru - componente, form, frecvena minim i maxim, spectrul semnalului .....................43 LP-4. Semnale folosite n televiziunea color: semnale primare de culoare i semnale derivate din acestea (componente, form, parametrii). ..............................................................................................66 LP-5. Redarea imaginii de televiziune. Tubul cinescop color (CRT): principiu de funcionare, structur, performane....................................83 LP-6. Redarea imaginii de televiziune. Display cu cristale lichide (LCD): principiu de funcionare, structur, performane..................................108 LP-7. Redarea imaginii de televiziune. Display cu plasm (Plasma Display Panel PDP): principiu de funcionare, structur, performane ...............................................................................................................131 LP-8. Dispozitive videocaptoare; senzori CMOS i CCD - construcie, funcionare i performane ....................................................................139 LP-9. Receptor TV color cu tub cinescop: schem bloc, funcionare, performane ...........................................................................................158 LP-10. Microfonul acustic .....................................................................187

Ghid Te hnic | 2 LP-11 - Prezentarea Camerei video Sony PMW 320L XDCAM....199 LP-12 Filmri de exterior cu una sau mai multe camere .................209 LP-13 - Realizarea emisiunilor n Studio ;Acomodarea cu atmosfera i cu procesul de comunicare din Studioul TV ........................................224 LP-14 Lentile, Obiective, reglaj diafragm i filtre ............................237 LP-15 Sunetul n produciile de televiziune ......................................272 LP-16. Sistemul de distribuire a semnalelor audio video in studioul de televiziune..............................................................................................295 LP-17. Mixajul audio i efectele audio speciale...................................328 LP-18. Mixajul video i efectele vizuale ...............................................348 LP-19. Formate de eantionare folosite n televiziunea digital ........365 LP-20. Transmiterea n RF a semnalului SVC ...................................374 LP-21. Compresia de imagini. Generaliti. Compresia prin transformri ortogonale.........................................................................395 LP-22. Compresia de imagini. Standardul JPEG ...............................408 LP-23. Algoritmi de compresie video MPEG ......................................422 LP-24. DVB - digital video broadcasting. Prezentare generala .........435 LP-25. Standardul DVB-T....................................................................443 LP-26. Utilizarea i dezvoltarea de aplicaii grafice pentru realizarea de clipuri audio-video i TV precum i a animaiilor 2D i 3D..................468 LP-27. Procesare i compresie de clipuri audio i video. ...................495 LP-28. Utilizarea platformelor hardware de ultim or pentru conversia, procesarea i prepararea imaginilor raster sau vectoriale. .................509 LP-29. Realizarea materialelor grafice de rezoluie mare, utiliznd programe specializate de generare a imaginilor computerizate virtuale. ...............................................................................................................517 LP-30. Aplicaii Web pentru elaborarea i distribuirea de coninut audiovideo ......................................................................................................526 LP-31. Documentarea sistemelor de calcul din cadrul unui studio TV i propuneri de mbuntire a infrastructurii de calcul existente. ..........537 LP-32. Documentarea infrastructurii de reea WAN i LAN disponibile ntr-un studio TV i propuneri de mbuntire a acesteia; Protocoale

Titlu2 | 3 de ntreinere i mentenan a sistemelor de calcul i infrastructurii de reea.......................................................................................................541 LP-33. Formarea imaginii optice prin obiective de luat vederi ............555 LP-34. Redarea perspectivei si profunzimea campului de claritate in imaginea TV ..........................................................................................585 LP-35. Notiuni de iluminare tehnologica pentru televiziune ................629 ANEXE......................................................................................................652 ANEXA 1. Conventie Cadru .................................................................653 ANEXA 2. Contract individual de practica ...........................................660 ANEXA 3. Calendarul activitatilor.........................................................662 ANEXA 5. Adresa catre partenerul de practica ...................................663 ANEXA 5. Fisa de evaluare a activitatii studentului ............................664 ANEXA 6. Lista cu tematici generale pentru proiectul in audio-vizual ...............................................................................................................665 BIBLIOGRAFIE ........................................................................................667

Ghid Te hnic | 4

CADRU GENERAL PRIVIND DESFURAREA STAGIILOR DE PRACTIC1.1.Semnificaia termenilor i noiunilor folositeStagiu de practic - activitatea desfurat de studeni, n conformitate cu planul de nvmnt, care are drept scop verificarea aplicabilitii cunotinelor teoretice nsuite de acetia n cadrul programului de instruire. Practicant - studentul care desfoar activiti practice pentru consolidarea cunotinelor teoretice i pentru formarea abilitilor, spre a le aplica n concordan cu specializarea pentru care se instruiete. Organizator de practic facultile partenere din proiect. Partener de practic instituia central (Sigma TV) ori local (studiouri locale TV) sau unitate de profil din Romnia, ce desfoar o activitate n corelaie cu specializrile cuprinse n nomenclatorul Ministerului Educaiei, Cercetrii, Tineretului i Sportului i care poate participa la procesul de instruire practic a studenilor. Cadru didactic supervizor - persoana desemnat de organizatorul de practic, care va asigura planificarea, organizarea si supravegherea desfurrii stagiului de practic pe formaie de studiu. Tutore de practic - persoana desemnat de partenerul de practic, care va asigura respectarea condiiilor de pregtire i dobndire de ctre practicant a competenelor profesionale planificate pentru perioada stagiului de practic. Credit transferabil este neles potrivit Legii nr. 288/2004 privind organizarea studiilor universitare i Legii Educa iei na ionale nr. 1/2011, cu modificrile si completrile ulterioare. Convenie - cadru privind efectuarea stagiului de practic acordul ncheiat ntre organizatorul de practic, partenerul de practic i practicant; modelul conveniei cadru este prezentat n Anexa 1. Contractul individual de practic - documentul ataat Convenieicadru privind efectuarea stagiului de practic, care cuprinde obiectivele educaionale ce urmeaz a fi atinse, competenele ce urmeaz a fi

Titlu2 | 5 obinute prin stagiul de practic, precum si modalitile de derulare a stagiului de practic (Anexa 2).

1.2. Elemente generale privind desfurarea stagiilor de practic1. Prezentul ghid de practic stabilete cadrul general de organizare i desfurare a stagiilor de practica a studenilor facultilor tehnice la un studio TV. 2. Prevederile ghidului de practic respect cerinele impuse de: - Legea educatiei na ionale nr. 1/2011 - Legea nr. 288 din 2004 privind organizarea studiilor universitare; - Legea 258 din 2007 privind practica elevilor i studenilor; - Ordinul nr.3955/ 2009 privind Cadrul general de organizare a stagiilor de practic n cadrul programelor de studii universitare de licen i de masterat i a Conveniei cadru privind efectuarea stagiului de practic n cadrul programelor de studii universitare de licen i de masterat; - Regulamentul de organizare i desfurare a procesului de nvmnt la ciclul de studii de licen din Universitatea Politehnica din Bucureti i Universitatea Tehnic Gheorghe Asachi din Iai; - Carta Universitii Politehnica din Bucureti i a Universitii Tehnice Gheorghe Asachi din Iai. 3. Practica este o disciplin obligatorie, a crei durat minim este reglementat prin planul de nvmnt, cu respectarea normelor n vigoare. Durata unui stagiu de practic n domeniul tehnic este de minimum 120 ore (3 sptmni, 8 ore pe zi) n anii 2 i 3 ai ciclului de studii de licen. 4. Practica se organizeaz n baza Conveniei cadru privind efectuarea stagiului de practic, sub forma unui acord ncheiat ntre organizatorul de practic, partenerul de practic i studentul practicant (conform modelului din Anexa 1). 5. n baza Conveniei cadru, partenerul de practic asigur, pe toat durata stagiului de practic, ndrumarea studenilor prin desemnarea unui tutore, care asigur respectarea condiiilor de pregtire i dobndire de ctre practicant a competenelor profesionale planificate pentru perioada stagiului de practic.

Ghid Te hnic | 6 6. Obiectivele educaionale ce urmeaz a fi atinse, competenele ce urmeaz a fi obinute prin stagiul de practic, precum i modalitile de derulare a stagiului de practic sunt prevzute n cadrul Contractului individual de practic (conform modelului din Anexa 2), document anexat Conveniei cadru.

1.3. Organizarea i desfurarea stagiului de practic1. Calendarul activitilor pentru organizarea i desfurarea practicii se ntocmete anual, de ctre organizatorul de practic i de facultile partenere (conform modelului din Anexa 3). 2. Activitatea de practic se desfoar pe baza unor teme cadru, propuse de ctre cadrele didactice implicate n proiect. Lista temelor cadru si a documentatiei aferente este prezentat n ghid. 3. Cerinele generale cu privire la activitatea de practic sunt urmtoarele: a) Activitatea desfurat trebuie s asigure aplicarea n practic a cunotinelor teoretice dobndite n cadrul activitilor didactice academice. Activitile desfurate trebuie s fie relevante specializrii de electronic i calculatoare. b) Nu este neaprat necesar ca un student care termin anul II sau anul III s fac practic doar la disciplinele studiate anterior, practica n studioul TV fiind o modalitate de a dobndi competene cognitive i practice referitoare la echipamentele i activitile din studio. c) Alegerea unei teme pentru practica anului II n cadrul unui studio TV poate fi continuat cu alegerea unei tematici similare/complementare i pentru practica anului III. Totui se recomand att o diversificare a tematicilor alese, ct i a locului de desfurare, astfel nct cunotinele acumulate n activitatea de practic s fie ct mai diverse. d) n cadrul stagiului de practic, studenii sunt obligai s ndeplineasc obiectivele generale prevzute n ghid i s rezolve o tem propus, prevzut n Contractul individual de practic. 4. Perioada de realizare a practicii Stagiile de practic prevzute n planurile de nvmnt ale anului II i anului III se vor realiza n perioadele de practic precizate n structura anului universitar.

Titlu2 | 7 5. Selectarea studenilor pentru practic ntr-un studio TV se realizeaz de ctre o comisie desemnat de conducerea facultii si, evetual partenerul de practica pe baz de interviu. Se au n vedere: a) rezultatele profesionale; b) nivelul de cunotine de specialitate adaptat exigenelor de la compania gazd; c) capacitatea de integrare ntr-o echip de lucru; d) abiliti de comunicare. Metodologia i criteriile de selecie se anun studenilor prin mijloace specifice facultii cu 6 sptmni nainte. 6. Contractul individual de practic se stabilete de ctre cadrele didactice supervizoare ale facultilor tehnice implicate n proiect, studentul practicant i tutorele desemnat de partenerul de practic. Contractul individual de practic va urmri detalierea activitilor n funcie de domeniul de activitate i particularitile locului n care se va desfura stagiul de practic. 7. Reglementarea activitii de practic ntre facultate, studentul practicant i partenerul de practic se va realiza prin semnarea conveniei cadru. 8. Prezentarea studenilor la locul de practic se face n baza unei adrese eliberate de Decanatul Facultii, ctre instituia partener (conform modelului din Anexa 4), mpreun cu cadrul didactic supervizor. 9. n prima zi de practic studentul va prezenta tutorelui desemnat de partenerul de practic urmtoarele documente: contractul individual de practic i fia de evaluare ce urmeaz s fie completat la finalul stagiului de practic (conform modelului din Anexa 5). 10. Studenii au obligaia de a se prezenta la locul de practic n perioada stabilit, s respecte regulamentul de ordine interioar impus de conducerea instituiei gazd, s-i nsueasc cunotinele cerute prin contractul individual de practic i s elaboreze o prezentare a activitii de practic (caiet de practic/portofoliu de practica). 11. Studentul i asum ntreaga rspundere pentru respectarea normelor de organizare i de protecie a muncii specifice unitii gazd, pe toat durata desfurrii practicii. 12. Studentul care absenteaz dou zile nemotivat de la practic va fi considerat retras din activitatea de practic desfurat n cadrul

Ghid Te hnic | 8 Proeictului POSDRU/90/2.1/S/62591 i nu i se vor deconta cheltuielile de cltorie i nu va primi nici bursa n bani. 13. Absenele de pn la o zi se recupereaz. 14. Prezena la practic este obligatorie. n caz de boal sau alte cauze obiective, profesorul coordinator va decide soluia optim n funcie de condiiile existente. 15. n cazul nerespectrii de ctre practicant a acestui regulament, profesorul coordinator i tutorele au dreptul de a anula convenia-cadru, dup ce, n prealabil, au ascultat punctul de vedere al practicantului i au ntiinat conductorul facultii unde practicantul este nscris. 16. Subiectul de Proiect n audio-vizual conceput/elaborat de ctre echipe multidisciplinare de practicani, va fi stabilit de comun acord cu tutorii i cadrele didactice supervizoare (Anexa 6). Aceste proiecte vor conta n evaluarea final a parcticanilor. Cele mai bune materiale vor fi transmise online pe site-ul proiectului i pe postul de televiziune al solicitantului, cu respectarea prevederilor Legii drepturilor de autor.

1.4. Recunoaterea i evaluarea stagiului de practic1. Recunoaterea stagiului de practic se realizeaz prin acordarea punctelor de credit prevzute n planul de nvmnt. 2. Evaluarea competenelor dobndite de student n stagiul de practic se face continuu de ctre tutore i prin colocviu, de ctre cadrele didactice supervizoare desemnate de facultile tehnice implicate n proiect. Colocviu de practic se desfoar la sfritul perioadei de practic. 3. Evaluarea activitii de practic: a. La finalul stagiului de practic, tutorele completeaz fia de evaluare a activitii studentului (conform modelului din Anexa 5). Rezultatul acestei evaluri va sta la baza notrii practicantului de ctre cadrul didactic responsabil cu derularea stagiului de practic. b. n cadrul colocviului, studentul va prezenta rezultatele activitii practice (caiet de practic/portofoliu de practic). 4. Activitatea de practic va fi evaluat n cadrul colocviului de practic numai dac sunt ndeplinite urmtoarele condiii: a) partenerul de practic a eliberat o fi de evaluare a activitii de practic conform modelului prevzut n acest ghid.

Titlu2 | 9 b) Studentul a prezentat caietul de practic/portofoliu de practica i a dovedit cunoaterea aspectelor prevzute n contractul individual de practic.

1.5. Obiective generale i specifice ale stagiului de practicPractica studenilor de profil tehnic n cadrul unui studio TV urmrete realizarea unor obiective generale i a unor obiective specifice. 1. Obiective generale urmrite prin activitatea de practic ntr-un studio TV a) Cunoaterea organizrii i a modului de derulare a activitii n instituia (studioul TV) unde se efectueaz practica. n acest sens se solicit ntocmirea unei organigrame organizatorice la nivel de instituie. b) Cunoaterea modului de organizare i a activitilor derulate n compartimentele funcionale n care se desfoar practica. n acest sens, se solicit realizarea unei diagrame de relaii ntre posturile din interiorul compartimentului respectiv (n care s fie cuprinse posturile tehnice, artistice i de organizare) precum i relaiile cu celelalte compartimente ale instituiei. c) Cunoaterea legislaiei i a normelor n vigoare care vizeaz activitatea unui studio TV i pe baza crora se desfoar operaiunile specifice unei astfel de instituii. n acest context, studenii trebuie s-i nsueasc reglementrile i prevederile interne ale instituiei respective (norme interne, circulare etc.). d) nsuirea unui limbaj specific, nelegerea unor concepte de baz ale domeniului i utilizarea lor adecvat n comunicarea profesional. e) Executarea lucrrilor curente ncredinate de reprezentanii unitii unde efectueaz practica. f) ntocmirea caietului de practic/portofoliului de practic. Acesta trebuie s cuprind: descrierea cronologic succint a activitii desfurate n fiecare zi i consemnarea aspectelor legate de modul de cooperare dintre compartimentele tehnice, artistice i organizatorice ale unui studio TV i detalierea temei alese. g) Deprinderea de abiliti legate de lucrul n echip. 2. Obiectivele specifice urmrite prin activitatea de practic ntr-un studio TV Cunoaterea i exploatarea echipamentelor tehnice optice, audio, video, i de transmisie care se afl n studio, precum i mediile software

G h i d T e h n i c | 10 aferente. Activitatea de practic va permite dobndirea unor competene necesare desfurrii activitilor tehnice pentru formarea studenilor ca: specialist n lumini; specialist audio; specialist video; specialist n procesare de imagini i animaii; specialist n transmisie; specialist n dezvoltarea de aplicatii software pentru procesarea de imagine, sunet i animaie; specialist n dezvoltarea aplicaiilor de gestiune i control a fluxurilor mari de date; specialist n proiectarea, implementarea, administrarea, i mentenana sistemelor de calcul;

1.6. Competene dobndite prin stagiile de practicAceast practic permite valorificarea i aplicarea cunotinelor obinute la cursurile de specialitate din primii ani de studii, viznd acumularea de competene cognitive i practice, dup cum urmeaz: 1. Competene cognitive s cunoasc noiuni fundamentale de optic i fotometrie; s cunoasc noiuni fundamentale de acustic; s cunoasc echipamentele audio din studio; s cunoasc echipamentele video din studio; s cunoasc standarde pentru transmisia analogic i digital a semnalelor audio-video; s cunoasc standarde folosite n compresia video; s cunoasc noiuni fundamentale despre tehnici i protocoale pentru emisia RF (transmitoare UHF, antene, linii de tensiune, filtre de putere, modulatoare digitale, compatibilitate electromagnetic); s aib noiuni fundamentale de programare a calculatoarelor in domeniul procesarii audio, video si al generarii automate de secvente video animate; s aib noiuni fundamentale de programare a sistemelor informatice complexe: sisteme de calcul, retele de calculatoare, sisteme de transmisie a datelor de mari dimensiuni; 2. Competene practice (funcionale) s foloseasc echipamentele din studio; s realizeze interconexiuni ntre echipamente;

T i t l u 2 | 11 s efectueze operaii de configurare i reglaj pentru echipamentele din studio; s efectueze periodic operaiuni de mentenan a echipamentelor; s configureze o structur minimal a unui studio TV; s conceapa, s programeze si s dezvolte sisteme software pentru procesarea imaginilor, a sunetelor i pentru realizarea animatiilor; s proiecteze, configureze, implementeze, administreze i s intrein reelele de calculatoare ce conecteaz sistemele de calcul din cadrul studioului TV; 3. Discipline din programa analitic n legtur cu activitatea de practic Grafica pe calculator, Progamarea calculatoarelor si limbaje de programare, Dispozitive electronice, Semnale, circuite si sisteme, Transmisia si codarea informatiei, Circuite electronice fundamentale, Circuite integrate analogice, Introducere n comunicaii, Televiziune Aparate electronice de msur i control, Procesari de imagini si prelucrarea semnalului vocal, Electroacustic, Sisteme audio video digitale, Echipamente periferice i interfaare om calculator, Tehnici de interconectare in electronica, Inginerie software, Sisteme de comunicaii, Antene i propagare, Utilizare avansat Internet Programare Web (Java, JavaScript, PHP), Comunicaii mobile, Reele de calculatoare i sisteme de operare, Comunicaii digitale, Radiocomunicatii, Tehnologie electronic, Comunicatii optice, Compatibilitate electromagnetic, Metode avansate de prelucrare a semnalelor, Tehnici de compresie a semnalelor multimedia, Programare orientata pe obiecte, Elemente de grafica pe calculator, Baze de date, Interactiunea om-calculator, Procesarea semnalelor, Sisteme de prelucrare grafica, Utilizarea bazelor de date, Calculatoare numerice, Arhitectura Sistemelor de Calcul, Protocoale de Comunicatie, Proiectarea asistata de calculator a modulelor electronice, Reele locale de calculatoare, Integrarea sistemelor informatice, Proiectarea reelelor, Sisteme de programe pentru reele de calculatoare, Sisteme de operare, Proiectarea cu microprocesoare, Testarea sistemelor de calcul.

G h i d T e h n i c | 12

1.7. Dispoziii finale1. Anexele 1, 2, 3, 4, 5 si 6 fac parte integrant din prezentul regulament. 2. Prezentul ghid de organizare a stagiilor de practic ntr-un studio TV este aprobat n Consiliul Facultilor din care fac parte studenii practicani. 3. Prezentul ghid de practic poate fi modificat i completat de echipele de experi i avizat ulterior de Consiliul Facultii.

T i t l u 2 | 13

LUCRARI DE PRACTICLUCRARE PRACTIC NR. 1LP-1. Televiziunea i lanul de televiziune. Elemente ale lanului

TV1. Tema lucrrii Televiziunea i Lanul de televiziune. Elemente ale lanului TV. 2. Obiectivul lucrrii Lucrarea are ca obiectiv principal definirea noiunii de televiziune, a lanului de televiziune i a echipamentelor principale ce compun acest lan. 3. Descrierea lucrrii de practic 3.1. Sisteme de televiziune. Lanul de televiziune Vzul (vederea), auzul, mirosul , gustul i pipitul sunt cele 5 simuri fizice ale omului iar ochii, urechile, nasul, limba i pielea sunt organele de sim. Cu ajutorul acestora omul cunoate lumea nconjurtoare. Vzul reprezint capacitatea omului de a detecta lumina i de a o transforma ntr-o senzaie nervoas perceput ca imagine. Cu ajutorul ochilor poi s determini forma, culoarea i mrimea corpurilor, poi aprecia distana dintre corpuri, poi sesiza micarea i sensul de deplasare al corpurilor. Vzul este cel mai important sim al omului, furniznd cca.70% din informaiile mediului nconjurtor care ajung la creier. De obicei, prin imagine se nelege reproducerea sau reprezentarea mediului nconjurtor aa cum este el perceput de ctre om, prin intermediul vederii. Din punct de vedere tehnic, imaginea reprezint o distribuie spaial de radiaii optice emise de corpurile din mediul nconjurtor. Dac admitem drept surs local de lumin fiecare punct de pe suprafaa unui obiect, atunci imaginea optic a obiectului poate fi descris printr-o funcie L(x, y, z, , t) unde x, y i z sunt coordonatele spaiale ale unui punct, reprezint lungimea de und a radiaiei optice iar timpul t subliniaz ideea de micare a imaginii. n cazul imaginilor plane

G h i d T e h n i c | 14 (caz specific televiziunii) lipsete coordonata z. Imaginile pot fi cromatice (n culori) sau acromatice (aa numitele imagini alb-negru). n acest din urm caz lipsete i coordonata . Televiziunea reprezint un ansamblu de tehnici i metode prin care sunt transmise la distan imagini n micare, transmiterea fcndu-se prin intermediul unor semnale electrice (mijloace electronice); de regul imaginea n micare este nsoit i de sunetul asociat. Specific televiziunii este faptul c imaginea se modific n timp (imagine n micare ). n conformitate cu aceast definire, un sistem de televiziune reprezint ansamblul de echipamente precum i protocoalele de funcionare a lor care asigur transmiterea la distan a imaginii TV i a sunetului asociat.

Fig.1. Lanul de televiziune

Echipamentele sistemului de televiziune formeaz aa numitul lan de televiziune care se compune din: Camera TV este blocul care asigur transformarea imaginii optice plane n semnal electric numit semnal de televiziune ( fie el notat s(t) ); n acest scop camera este prevzut cu un sistem optic care micoreaz i focalizeaz imaginea pe traductorul opto- electronic; urmeaz un proces de analiz a imaginii format pe traductor n urma cruia se formeaz semnalul de televiziune s(t). Canal TV este canalul de comunicaie prin care se asigur transmiterea semnalului de televiziune s(t); n funcie de mediul de

T i t l u 2 | 15 transmitere, canalele pot fi canale radio (und electromagnetic) sau canale optice (fibr optic). Receptor TV este blocul care asigur transformarea semnalului de televiziune recepionat n imagine optic, situat la ndemna utilizatorului; principalul element al receptorului este traductorul (display ) care asigur transformarea invers fa de camer; principalele tipuri constructive folosite la ora actual sunt: Display CRT - Cathode Ray Tube (tub cu raz catodic); Display LCD - Liquid Crystal Display (display cu cristale lichide); Display PDP - Plasma Display Panel (display cu plasm); Se observ i din descrierea lanului TV c problema specific televiziunii este transformarea funciei multidimensionale L(x, y, , t) ntr-un semnal monodimensional s(t) (denumit i semnal video SV), transmiterea acestuia pe canal i apoi reconstituirea unei imagini L rec(x, y, , t) ct mai fidel posibil. Camera TV Aa cum s-a spus, camera de televiziune are rolul de a transforma imaginea optic n semnal video. Din aceast cauz camera TV conine att un sistem optic ct i o parte electronic, fig.2 i fig.3.

Fig.2. Camera TV

G h i d T e h n i c | 16 n structura camerei TV deosebim: SOFI Sistem optic de formare a imaginii. Reprezint un ansamblu de lentile, filtre optice, prisme i oglinzi care au rolul de a micora i focaliza imaginea optic pe traductor (cu denumirile de obiectiv video i teleobiectiv). n cazul imaginilor color tot SOFI are rolul de a separa imaginea original n trei imagini distincte, corespunztoare celor trei culori primare RGB (Red, Green, Blue Rou, Verde, Albastru). Altfel spus, imaginea original L(x, y, , t) este descompus n trei imagini L R(x, y, t), LG(x, y, t) i LB(x, y, t) corespunztoare culorilor primare. TOE Traductor opto-electronic. Traductorul are rolul de a transforma imaginea optic n imagine de sarcini electrice, pe care leam notat cu Q. Evident, n cazul televiziunii color exist trei traductoare distincte. Analiz imagine imaginea de sarcini electrice se formeaz pe suprafaa traductorului i apoi este explorat punct cu punct prin diverse metode care se vor vedea n alte capitole. Concomitent cu explorarea imaginii la ieirea blocului se obine semnalul electric E(t) care descrie fidel relieful de sarcini electrice explorate. Codorul de culoare n cazul televiziunii color, dup blocurile de analiz se obin trei semnale electrice ER(t) , EG(t) i EB(t). Acestea sunt astfel prelucrate (modulate) nct s se obin un singur semnal, denumit Semnal Video Complex de Culoare SVCC. GSS Generatorul de Semnal de Sincronizare. Acest generator genereaz semnalul de sincronizare notat Sy care conduce i piloteaz explorarea imaginii. Acest semnal se regsete i n semnalul SVCC - vezi blocul sumator care adaug n semnalul final i componenta de sincronizare. n acest mod, semnalul de sincronizare Sy este transmis prin canal ctre receptor i permite ca explorarea de pe display-ul de redare s se execute perfect sincron cu explorarea care s-a efectuat n camera TV.

T i t l u 2 | 17

Fig. 3. Camera TV profesional

3.3. Canalul TV i receptorul TV Canalul TV este reprezentat n fig. 4.

Fig. 4. Canalul TV

Pentru canal remarcm faptul c n funcie de tipul canalului (analogic sau digital, radio, cablu sau fibr optic, etc.) la intrarea n canal se efectueaz unele prelucrri specifice iar la ieirea din canal se efectueaz prelucrrile complementare modulare/demodulare, codare/decodare, multiplexare/demultiplexare, etc.

Fig.5. Receptor TV

G h i d T e h n i c | 18 Receptorul de regul are o construcie dual cu cea a camerei : Sep separatorul este blocul care separ semnalul de sincronizare S y astfel nct acesta s sincronizeze sincrogeneratorul receptorului cu cel din camera TV. GSS generatorul de semnale de sincronizare genereaz semnale care conduc analiza de imagine de la redare i sunt sincrone cu cele din camera TV. Blocul de analiz a imaginii mpreun cu display-ul color asigur redarea imaginii.

Observaie: ntr-un lan TV este important ca de la camer la receptor s ajung cele 3 semnale de culoare E R, EG i EB i informaia de sincronizare. Acest lucru se poate realiza i prin canale distincte, fig.6. Evident acest lucru se aplic acolo unde pot exista cu uurin cele trei canale, de exemplu de la un DVD-player pn la receptor, ntr-un studio TV, etc.

Fig.6. Conectarea dintre camer i receptor prin 4 canale

3.4. Camere TV; structur, tipuri constructive

n fig.7. se prezint structura unei camere TV moderne care pune n eviden existena unei pri optice i a unei pri electronice.

T i t l u 2 | 19

Sistemul optic se compune din: Obiectivul optic const ntr-un ansamblu de lentile care focalizeaz imaginea exact pe traductoarele TA; prin diafragm (iris) se regleaz cantitatea de lumin incident pe traductoare la o valoare optim. Reglarea obiectivului se poate realiza manual, automat sau de la distan prin comenzile transmise de la CCU (Camera Control Unit unitatea de control a camerei TV). Ansamblul trichroic este compus din dou prisme dichroice care realizeaz separarea imaginii n trei imagini corespunztoare culorilor primare: rou, verde i albastru (Red, Green, Blue de unde i denumirea de sistem RGB).

Fig.7. Structura unei camere TV

G h i d T e h n i c | 20

Fig.8. Obiectiv optic

Sistemul electronic ncepe cu traductoarele de analiz, notate TA, n numr de trei (cte una pentru fiecare culoare), care au parametrii identici i de regul sunt de tipul CMOS. Acestea furnizeaz la ieirea lor tensiunile video Er, Eg, Eb, denumite semnale primare de culoare. Pentru simplitate acestea au fost notate R, G i B. Urmeaz corectoarele de gamma care au ca scop compensarea neliniaritilor transformrilor strlucire tensiune i tensiune strlucire ale tuburilor videocaptoare, respectiv cinescopului tricrom. Semnalele (astfel corectate) sunt aplicate la trei amplificatoare video de cale, la ieire obinndu-se semnalele R, G i B astfel reglate nct, pentru o imagine alb aflat n faa camerei, ele s fie egale, adic R=G=B. Pentru albul de strlucire maxim se consider R = G = B = 1 iar pentru negru R = G = B = 0 ; pentru nivele intermediare (nivele gri) 0 < R=G=B Ug4. Cu excepia unei suprafee circulare n dreptul bornei de nalt tensiune, partea tronconic a tubului cinescop este acoperit att n interior ct i n exterior cu un strat conductor de electricitate. Se formeaz astfel un condensator avnd ca armturi cele doua straturi i ca dielectric peretele de sticl al tubului. Prin legarea stratului exterior la masa montajului, acest condensator ndeplinete rolul unui condensator de filtraj pentru redresorul de nalt tensiune. Utilizarea acestui

T i t l u 2 | 103 condensator nu este lipsit de nsemntate, dac se au n vedere dificultile de realizare a unui condensator cu tensiunea de lucru de ordinul zecilor de kilovoli. Suprafaa frontal a tub cinescop este uor convex pentru a rezista la presiunea atmosferic. Pe suprafaa interioar a ecranului tubului cinescop este depus un strat subire de aluminiu peste substana fluorescent(fig.12. b). Acest strat acioneaz ca o oglind care reflect lumina spre telespectator, mbuntind astfel contrastul i luminana imagini. De asemenea, stratul de aluminiu este opac pentru ionii negativi, care datorit masei mari nu sunt accelerai suficient pentru a strbate acest strat. Acest lucru protejeaz ecranul de distrugere datorit bombardamentului electronic. Stratul de aluminiu este conectat din punct de vedere electric la nalta tensiune de accelerare.

3.7. Modulaia fasciculului de electroni

Procesul prin care intensitatea curentului de fascicul al tubului cinescop se modific n ritmul semnalului video aplicat ntre grila de comand i catod, este cunoscut sub denumirea de modulaie a fasciculului de electroni. ntruct luminana spotului luminos obinut pe ecran este proporional cu curentul de fascicul, rezult o modif icare a luminanei ecranului, funcie de semnalul video de comand. n fig .13. este prezentat caracteristica de modulaie a tubului cinescop, adic dependena dintre curentul de fascicul, i f, i tensiunea grilei de comand fa de catod, - ug1k avnd ca parametru tensiunea grilei ecran fa de catod. Deoarece luminana ecranului este proporional cu curentul de fascicul, tubul cinescop poate fi definit prin caracteristica de transfer, care exprim dependena dintre luminana ecranului, L, i tensiunea aplicat grilei de comand fa de catod - ug1k. n scopul de a se asigura fiabilitate corespunztoare pentru redresorul de foarte nalt tensiune (FIT) i implicit pentru etajul final de baleiaj pe orizontal, ct i pentru tubul cinescop, curentul de fascicul nu trebuie s depeasc 300 A. La acest curent i o tensiune de FIT de16 l7 kV se asigur o luminan a ecranului la limita fiziologic a

G h i d T e h n i c | 104 sistemului vizual al omului. Mai mult, la un curent de fascicul mai mare dect 150 A ncepe s se strice focalizarea i s se observe o umflare a imaginii din cauza scderii tensiunii de FIT. La un curent de 300 A, datorit rezistenei interne de 5 6M a redresorului de FIT, tensiunea de FIT scade cu circa 1,5 l,8 kV, la care umflarea imaginii poate atinge 20 25 mm la tuburile cinescop cu diagonal de 61 cm. La tuburile cinescop moderne se asigur o luminan corespunztoare a ecranului la un curent de fascicul de 60 120A. Ca urmare, negativarea grilei de comand fa de catod nu trebuie s scad sub valoarea de - 40 - 45 V (vezi fig.13.). Pe de alt parte, pentru a se obine o valoare corespunztoare a contrastului este necesar ca semnalul video complex de la ieirea amplificatorului final video s prezinte, ntre nivelul de alb i cel de negru, o amplitudine de cel puin 50 60 V. n aceste condiii, blocarea fasciculului de electroni trebuie s se realizeze pentru o negativare a grilei de comand fa de catod, -Ub1, mai mare dect - 100V. Pentru ca imaginea de televiziune s fie redat corect (contrast i luminan maxim) este necesar ca semnalul video complex s se aplice la electrodul de comand al tubului cinescop cu o astfel de polaritate i amplitudine, nct, pe caracteristica de transfer a tubului, punctele de funcionare corespunztoare luminanei maxime (A), i luminanei minime (N) s .fie determinate de nivelul de alb i, respectiv, de nivelul de negru din semnalul video complex. n acest scop receptoarele de televiziune sunt prevzute cu reglaje de luminan i de contrast. Reglajele de luminan modific negativarea grilei de comand fa de catod, asigurnd astfel modificarea nivelului de referin pentru alb funcie de condiiile de iluminare din exterior. Reglajul de contrast asigur, prin modificarea amplitudinii semnalului video complex, ca palierele impulsurilor de stingere s se gseasc la nivelul tensiunii de blocare a tubului, -Ub1. n acest fel se asigur stingerea complet a fasciculului n timpul curselor de ntoarcere. Necesitatea blocrii fasciculului de electroni n timpul curselor inverse pe orizontal se explic prin faptul c, n caz contrar pe ecran s-ar forma dou rastre, unul pe timpul cursei directe i cellalt pe timpul cursei inverse a fasciculului. Dei luminana rastrului pe timpul cursei inverse este substanial mai mic dect pe timpul cursei directe, prezena lui ar

T i t l u 2 | 105 determina o scdere a contrastului imaginii L max / Lmin. Mai mult, pe timpul curselor de ntoarcere pe vertical ar aprea pe imagine o structur de linii luminoase orizontale.

Fig.13. Aplicarea corect a semnalului video complex la electrodul de comand al tubului cinescop (n raport cu caracteristica de modulaie a tubului): (1) imaginea format din trei bare verticale albe pe un fond negru; (2) imaginea format din dou bare verticale negre pa un fond alb

n schemele practice, semnalul video complex se aplic la catodul tubului cinescop; iar grila de comand este meninut la o tensiune fix,

G h i d T e h n i c | 106 determinat de poteniometrul de reglare a luminanei imaginii, fiind ns practic la mas din punct de vedere al componentei alternative. Semnalul video complex aplicat la catodul tubului cinescop trebuie s fie de polaritate pozitiv, cu albul negativ (vrful impulsurilor de sincronizare corespund la nivelul pozitiv cel mai mare). n aceste condiii, impulsurile de sincronizare sunt n sensul negativrii grilei de comand fa de catod, asigurnd blocarea curentului de fascicul. Este foarte important ca impulsurile de stingere s fie fixate la acelai nivel. La o reglare necorespunztoare a negativrii grilei de comand fa de catod i a amplitudinii semnalului video complex, pot s apar urmtoarele situaii: nu se redau toate treptele de luminan; se redau treptele de luminan ns sunt deplasate spre negru sau spre alb. n ultimul caz nu se asigur stingerea complet a fasciculului pe timpul curselor de ntoarcere. Din acest motiv, blocarea fasciculului tubului cinescop n timpul curselor inverse pe orizontal i pe vertical se asigur, de obicei, prin aplicarea unor impulsuri negative de amplitudine mare pe grila de comand. Aceste impulsuri sunt preluate din etajul final al baleiajului orizontal i vertical.

4. Echipamente utilizateGenerator de mir color, monitor TV.

5. Rezultate ateptateDup parcurgerea activitii practice la aceast tem, studentul trebuie s asimileze urmtoarele cunotine: Cunoaterea principiului de funcionare al unui tub cinescop color precum i structura constructiv a acestuia . S cunoasc i s asimileze diverse variante constructive de tuburi cinescop color. Cunoaterea i identificarea metodelor de comand ale unui tub cinescop color.

6. Exemplu de rezultat ateptat studiu de caz/aplicaie

T i t l u 2 | 107 Se vor observa echipamentele de studio prevzute cu dispozitiv de vizualizare de tip tub cinescop color, se va analiza imaginea TV oferit de aceste dispozitive i se vor efectua reglajele permise pentru pentru creterea calitii imaginii.

G h i d T e h n i c | 108

LUCRARE PRACTIC NR. 6 LP-6. Redarea imaginii de televiziune. Display cu cristale lichide (LCD): principiu de funcionare, structur, performane. 4. Tema lucrriiRedarea imaginii de televiziune. Display cu cristale lichide (LCD): principiu de funcionare, structur, performane.

5. Obiectivul lucrriiLucrarea are ca obiectiv principal asimilarea cunotinelor legate de construcia i funcionarea unui display cu cristale lichide precum i formarea abilitilor privind reglarea i utilizarea unor astfel de sisteme.

6. Descrierea lucrrii de practic3.1.Display cu cristale lichide; generaliti Tehnologia TFT-LCD (Thin Film Transistors-Liquid Crystal Display) a permis apariia unei game largi de aplicaii care nu ar fi fost posibile cu tehnologia CRT (Cathode Ray Tube). Ecranele cu cristale lichide LCD, inventate n anul 1960 de RCA-Radio Corporation of America, sunt subiri i plate ceea ce le face ideale pentru aplicaii mobile. n plus, funcioneaz cu tensiuni de alimentare mult mai mici i disip puin cldur. Iniial ecranele cu cristale lichide LCD au fost folosite la calculatoare portabile avnd dimensiuni i rezoluii similare ecranelor cu tub catodic CRT cu diagonala de 12-14 inch. Tehnologia LCD a evoluat, iar in prezent sunt disponibile dimensiuni i rezoluii mult mai mari dect cele accesibile tehnologiei CRT. n prezent tehnologia LCD concureaz ecranele cu tub catodic CRT i n aplicaii desktop dar i n televiziune. S- au gsit soluii care au fcut aceste ecrane foarte atractive: sunt foarte uoare, subiri, economice i, ceea ce este foarte important, nu emit radiaii periculoase sau deranjante pentru utilizator. Tranzistoarele TFT fac posibil o rezoluie mai mare astfel nct chiar i computerele portabile pot afia mai mult informaie dect monitoarele CRT de ultima generaie. Ecranele cu cristale lichide LCD au aprut exact n momentul cnd DVD player-ele au devenit populare aa c cele dou tehnologii s-

T i t l u 2 | 109 au susinut reciproc. De asemenea, odat cu apariia reelelor de telefonie mobil de generaia a 3-a, care permit aplicaii video, ecranele cu cristale lichide LCD au avut o nou pia. O alt aplicaie a ecranelor cu cristale lichide LCD o reprezint domeniile n care exist constrngeri privind spaiul ocupat. Este cazul domeniului aerospaial, al domeniului medical sau cel financiar. Pentru fiecare domeniu de aplicaie exist anumite caracteristici care trebuie mbuntite. Pentru aplicaiile mobile sunt eseniale dimensiunile, greutatea si puterea; cele desktop urmresc alte caracteristici cum sunt: rezoluia, adncimea culorii, contrastul sau strlucirea.

3.2. Organizarea unui display LCD Display-ul cu cristale lichide are un aranjament de matrice (tabl de ah) fiind format din pixeli, fig.1. Rezoluia unui astfel de display se exprim n numrul de pixeli pe orizontal i pe vertical de exemplu rezoluie 768x576, 1920x1080 sau 1366x768.

Fig.1. Display cu cristale lichide Raportul de aspect al imaginii (Display Aspect Ratio ) reprezint raportul H/V i pentru televiziune are 2 valori: valoarea standard (clasic) 4/3 i valoarea 16/9 pentru variantele de standard mai moderne (HD High Definition) sau variantele de standard pentru televiziunea digital. Aa cum se vede din fig.2., exist multe formate, cu diverse rezoluii, unele (puine ) utilizate n TV, mai multe fiind cele utilizate

G h i d T e h n i c | 110 pentru monitoarele de calculator sau laptop. n televiziune se utilizeaz formatul clasic 4/3 cu rezoluia 768x576 (adaptat perfect pentru standardul european 625 linii cu 50 Hz standard care are 575 de linii active i de aici rezoluia pe vertical de 576 pixeli). Televiziunea digital folosete formatul 16/9 cu rezoluia 1920x1080 (denumit comercial Full HD). De reinut faptul c aa numitul format HD Ready cu rezoluie de 1366x768 reprezint un format derivat, nefolosit ca atare n transmiterea programului de televiziune. Se va face distincie ntre formatul folosit n transmiterea programului TV i formatul folosit n display-ul de redare: cele dou formate pot coincide sau nu. n cazul cnd redarea are un alt format dect cel n care s-a transmis programul TV, receptorul va avea i un bloc numit convertor de format cu rol de adaptare. La rndul lor, pixelii care formeaz un display pot avea un raport de aspect Pixel Aspect Ratio definit prin raportul ntre dimensiunile lor h/v. n televiziune se folosesc numai imagini cu pixeli ptrai (square pixel). Imaginile de tip calculator sau laptop pot folosi i pixeli dreptunghiulari (non-square pixel) avnd raport de aspect 12/11, 16/11, etc.

Fig.2. Formate i rezoluii pentru display LCD

T i t l u 2 | 111 Subliniem faptul c un pixel este compus la rndul su din trei subpixeli ce corespund celor trei culori primare, fig.1. n literatur se mai folosete denumirea de dot pentru ceea ce noi am denumit pixel ( adic pentru o ntreag triad ) i pixel pentru fiecare subunitate care are o anumit culoare. n cele ce urmeaz vom folosi i noi aceast denumire generic de pixel (mai ales acolo unde nu se poate face confuzie sau interpretare greit) numai n scopul de a simplifica limbajul. n ceea ce privete dimensiunea unui pixel, aceasta depinde de mrimea imaginii i de rezoluia aleas; de exemplu, un televizor cu diagonala de 94 de cm (37 inch) are dimensiunile H=82 cm i V=46 cm; dac panoul LCD are rezoluia 1366x768, atunci un pixel are dimensiunile aproximative h=v=0,6 mm. Dimensiunea unui pixel/dot se indic de multe ori prin numrul de triade/dot pe unitatea de lungime, adic prin dpi - dot per inch ; Exemple ecran de 10.4 inch VGA ecran de 12.1 inch SVGA ecran de 15.0 inch XGA ecran de 17.0 inch SXGA ecran de 21.3 inch UXGA : 0.110mm x 0.330mm : 0.1025mm x 0.3075mm : 0.099mm x 0.297mm : 0.090mm x 0.270mm : 0.090mm x 0.270mm ( 77dpi ) ( 83dpi ) (117dpi ) ( 94dpi ) ( 94dpi )

3.3. Principiul de funcionare al unui pixel LCD Principiul de funcionare al unui pixel din structura unui panou LCD este ilustrat n fig.3.

G h i d T e h n i c | 112

Fig.3. Principiul de funcionare al unui pixel LCD Subliniem de la bun nceput deosebirea esenial fa de principiul ntlnit n cazul CRT sau al display-ului cu plasm: dac n cazul CRT sau plasm, elementul de imagine (pixelul) produce el nsui lumin, n cazul LCD imaginea luminoas se produce prin transparen, sursa de lumin fiind o lamp situat n spatele ecranului (backlight). De aici decurge i inconvenientul principal al panourilor LCD: au luminozitate i contrast mai sczute comparativ cu CRT sau plasma. Pentru a se realiza mediul cu transparena controlat cu ajutorul unei tensiuni de comand Ucom se folosete lumina polarizat i proprietile cristalelor lichide de a schimba unghiul de polarizare al luminii.

3.3.1. Lumin polarizat

Lumina natural, ca de altfel orice surs de lumin artificial, are proprieti att de und ct i de particule (fotoni). Caracteristica de und este dat de oscilaiile cmpului electric E , perpendiculare pe direcia de propagare n toate planurile: stnga-dreapta, sus-jos i n toate poziiile intermediare , astfel nct , pe seciune , vectorii de oscilaie ocup toate diametrele posibile ale unui cerc (concomitent exist i cmpul magnetic B , acesta fiind perpendicular pe cel electric n cele ce urmeaz ne vom referi exclusiv la cmpul electric).

T i t l u 2 | 113 S considerm c o astfel de raz de lumin nepolarizat este trecut printr-un filtru transparent, polarizat vertical, fig. 4 (filtrul 1). Un filtru de polarizare este in principiu un filtru transparent avnd un set de anuri paralele extrem de fine (verticale n cazul nostru). Aceste anuri acioneaz ca o reea, blocnd toate undele luminii mai puin cele care sunt orientate paralel cu liniile filtrului.

Fig. 4. Lumin alb trecut prin dou filtre polarizate dupa direcii diferite

Lumina incident, nepolarizat, va trece parial prin filtru, i anume doar "razele" care oscileaz dup un vector paralel cu orientarea filtrului. Cu un oarecare grad de aproximare, putem spune c, teoretic, jumtate din lumina incident va fi blocat, cealalt jumtate trecnd mai departe. Dup trecerea prin filtru se spune c lumina este polarizat. Dac lumina nepolarizat s-ar putea asemui cu un cilindru, cea polarizat se aseamn cu o lam. S considerm acum un al doilea filtru de polarizare cu liniile aranjate la un unghi oarecare , fie el , fa de liniile primului filtru. Lumina deja polarizat de primul filtru va trece de al doilea filtru n cantitate i mai mic, n funcie de unghiul (proporional cu proiecia vectorului E pe noua direcie de polarizare). Lumina polarizat va trece de al doilea filtru , daca liniile sale sunt perfect paralele cu primele, sau nu va trece deloc dac al doilea filtru are direcia de polarizare perpendicular pe direcia primului filtru.

G h i d T e h n i c | 114 3.3.2. Cristale lichide

Cristalele lichide au fost descoperite de botanistul austriac Fredreich Rheinizer n 1888. Ele nu se pot ncadra nici n categoria lichidelor nici n cea a solidelor: mai precis, moleculele cristalelor lichide nu sunt fixe ca cele ale substanelor solide, dar nici complet libere ca la substanele lichide. Cele mai multe cristale lichide sunt compui organici ( de exemplu cristale de cyanobiphenyl) constituii din molecule de form alungit, vezi fig.5., care, n mod natural, se aranjeaz aproape paralel ; n anumite condiii moleculele pot executa uoare deplasri una fa de cealalt de exemplu la aplicarea unui cmp electric extern.

Fig.5. Comportarea cristalelor lichide funcie de temperatur

Vom aminti n continuare cteva proprieti ale cristalelor lichide care le fac utile n realizarea de display-uri pentru TV: Dac sunt aranjate pe o suprafa de sticl care are anuri paralele foarte fine, moleculele se aliniaz dup aceste striuri, fig.6.

T i t l u 2 | 115 Fig.6. Alinierea moleculelor LC ntre molecule se exercit fore de atracie care le determin s se aranjeze ntr-o structur filiform, elicoidal, asemenea unor ghirlande (similare lanurilor ADN), fig. 7 stnga. Aceast stare poart numele de stare nematic. Starea Nematic este starea mezomorf cu structur filiform a moleculelor, n care orientarea liniar a acestora determin proprieti anizotrope. Astfel de ghirlande pot fi cuprinse ntre dou plane de sticl astfel nct moleculele s realizeze o rotaie de 90 o (o astfel de structur se numete Twisted Nematic - TN) sau de 270o (Super Twisted Nematic - STN).

Fig. 7. Aranjament Twisted Nematic i Super Twisted Nematic

O proprietate important a moleculelor nematice ce formeaz cristalele lichide este faptul c ele pot s modifice polaritatea luminii ce trece prin ele. Mai mult chiar, dac se aplic o tensiune electric exterioar, unghiul de modificare al polarizrii luminii poate fi modificat. S considerm 2 filtre polarizate aranjate la un unghi de 90 o ntre ele. Aa cum s-a descris la punctul 3.3.1., prin ansamblul celor dou filtre nu trece lumin (primul filtru las s treac numai lumina polarizat vertical, iar al doilea, fiind polarizat orizontal, blocheaz ntreaga aceast cantitate de lumin).

G h i d T e h n i c | 116

Fig.8. Moleculele LC pot roti polarizarea luminii

Dac ntre cele dou filtre este plasat un strat de cristale lichide n aranjament TN, fig.8., acestea rotesc polarizarea luminii i permit acesteia s treac i de al doilea filtru polarizat ! Dac se aplic din exterior un cmp electric E (de exemplu o tensiune de valoare U = 5 V aplicat celor dou filtre care se consider construite din material conductor), moleculele cristalului lichid i pierd organizarea elicoidal i n consecin nu mai rotesc polarizarea luminii astfel c ansamblul devine opac !

Fig.9. Transmitana luminii prin LC funcie de tensiunea aplicat

T i t l u 2 | 117 Dac tensiunea U aplicat din exterior este variabil, se poate reprezenta transmitana ansamblului funcie de tensiunea aplicat, fig.9.. Se observ c pentru tensiuni cuprinse n intervalul 1-3 voli, transmitana variaz n general neliniar . n acest mod se poate controla cantitatea de lumin ce traverseaz ansamblul plci polarizate-cristale lichide prin aplicarea unei tensiuni electrice la bornele plcilor ntre care se gsete stratul de cristale lichide n starea TN. Dac polaritatea tensiunii se modific, se obine o comportare perfect identic. Cu alte cuvinte, dac se aplic cristalelor lichide o tensiune alternant de forma +U, -U, +U, -U ... se menine o stare de transparen continu i constant pentru ansamblul discutat. Mai mult chiar: se recomand utilizarea unei comenzi cu tensiune alternant deoarece tensiunea continu, aplicat mult timp, streseaz moleculele de cristale lichide i duce la modificare comportrii acestora ! Din fig.9. se observ faptul c cristalele lichide n modul STN se preteaz la o utilizare de tip aprins/stins n timp ce cristalele n modul TN se preteaz la o utilizare cu variaia treptat a transparenei (luminozitii). Dac cele doua filtre polarizate au aceeai direcie a polarizrii, atunci comportarea ansamblului se inverseaz: pentru tensiune U=0 este opac i pentru tensiune U=5V ansamblul are transparen maxim; vom denumi primul aranjament Normal White n timp ce al doilea va fi Normal Black, fig.10.

Fig. 10. Aranjament NW i NB

G h i d T e h n i c | 118 3.4. Display cu cristale lichide

n fig. 11. se prezint structura de principiu pentru un display cu cristale lichide.

Fig.11. Structura unui display cu LCD

Se pun n eviden: Chassis Unit asiul display-ului; LCD Panel panoul LCD; Backlight Lamp sursa de lumin din spatele ecranului; sursa de lumin este tubul CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp de exemplu tub cu neon) n cazul receptoarelor TV sau diode LED n cazul telefoanelor mobile; poate fi o surs de lumin, dou (ca n fig.11.) sau mai multe surse (chiar 16 tuburi la un display de 32); LCD Reflector folie reflectorizant cu rol foarte important pentru luminozitate, uniformitate, culoare i n ultim instan stabilitate a imaginii furnizate de modulul LCD; are un coeficient de reflectivitate de cel puin 95%; LGP ( Light Guide Plate) - reprezint zona din spatele panoului LCD n care difuzeaz lumina; Diffuser Folie transparent care asigur difuzia luminii cu scopul de a realiza uniformitate a strlucirii imaginii; BEF (Brightness Enhancement Film) folie care determin creterea strlucirii imaginii asigurnd astfel economie n consumul de energie al display-ului;

T i t l u 2 | 119 LDI Chip (Line Driver Integrated Circuit) circuitele driver de linii i coloane; BLU (Backlight Unit) blocul care se compune din reflector, LGP, diffuser, BEF i care asigur parametrii dorii pentru lumin; costul su reprezint pn la 30% din costurile unui display LCD; 3.4.1. Panoul LCD

Panoul LCD prezentat n Fig.12. se compune din:

LCD panel panoul LCD propriu zis; Source PCB cablajul imprimat pe care sunt circuitele ce pregtesc semnalele de comand pentru electrozii coloan ai unui panel LCD; Gate PCB cablajul imprimat pe care sunt circuitele ce pregtesc semnalele de comand pentru electrozii linie ai unui panel LCD; LDI Chip circuitele driver pentru comanda tranzistoarelor TFT (pe linii i coloane); LCD Control ASIC (Application Specific Integrated Circuit) procesorul de comand al unui panou LCD; FPC connector (Flexible Printed Circuit) conector montat pe folia flexibil;

Fig.12. Panou LCD

G h i d T e h n i c | 120

Structura transversal a panoului LCD se prezint n fig.13.Se remarc dispunerea unor straturi succesive asemntor unui sandvi n care distanierele sferice i straturile de sticl asigur rigiditatea.

Fig.13. Structura transversal a unui panel TFT-LCD

n legtur cu structura prezentat n fig. 13. se pun n eviden: 1. Plci de sticl; 2. Filtru optic cu polarizare vertical; 3. Filtru optic cu polarizare orizontal; 4. Filtre color transparente (RGB); 5. &6. Linii de comand orizontale i verticale; transparente; construite din ITO Indium Tin Oxide 7. Strat de polimer; 8. Distaniere sferice; 9. Pelicul de tranzistoare (TFT); 10. Electrodul din fa; comun pentru ntreg display-ul (common electrode); 11. Electrodul din spate; distinct pentru fiecare pixel (pixel electrode) 3.4.2. Schema electronic echivalent pentru un pixel LCD n fig.14. se prezint structura transversal i schema echivalent a unui pixel.

T i t l u 2 | 121

Fig.14. Structura vertical i schema echivalent a unui pixel LCD n partea frontal a panoului LCD se gsete electrodul comun, sub forma unei folii de dimensiunea panoului; folia este transparent (ITO Indium Tin Oxide ) i este conectat la o tensiune de +5V. n partea din spate exist un electrod de mrimea unui pixel, fiind cte un astfel de electrod pentru fiecare pixel n parte. ntre aceti doi electrozi (cel comun i cel de pixel) se gsete stratul de cristale lichide (din punct de vedere electric, cristalul lichid este un material izolator). Se formeaz n acest fel un condensator notat C LC. Electrodul de pixel este conectat la tranzistorul TFT , mai precis la drena acestuia. ntre electrodul de pixel i bus-ul de date se formeaz o alt capacitate, numit capacitate de stocare i notat C S (aceast capacitate include i capacitatea drengril proprie unui tranzistor MOS). Toate tranzistoarele TFT aferente pixelilor de pe o linie a panoului LCD au grilele legate la o conexiune de comand comun. Acesta este bus-ul de comand pe gril, avnd poziia de linie din fig.1. Toate tranzistoarele TFT aferente pixelilor de pe o coloan a panoului LCD au sursele legate la o conexiune de comand comun, care are poziia unei coloane din fig.1. 3.5. Comanda unui panou LCD cu matrice activ Comanda de transparen trebuie s ajung la fiecare pixel n parte i se asigur cu ajutorul unor linii de comand (conexiuni) construite din pelicule transparente ITO Indium Tin Oxide i organizate matricial (pe

G h i d T e h n i c | 122 linii i coloane) vezi fig.13. i 14. n acest mod au fost dezvoltate dou variante de comand: Comand cu matrice pasiv (Passive Matrix PMLCD); este primul mod de comand dezvoltat i care n prezent se aplic pentru sisteme de afiare mai simple, cu un numr redus de linii i coloane (de exemplu pentru matrici de caractere cu 7-9 rnduri, etc.); conexiunile, att pe rnduri ct i pe coloane, sunt conectate permanent cu electrozii fiecrui pixel de pe un rnd , respectiv de pe o coloan; aplicnd semnale adecvate pe conexiunile de rnd i de coloan, se adreseaz simultan toi pixelii de pe un rnd, i n ordine, rnd dup rnd (fiind relativ puine rnduri, se revine rapid la explorarea din nou a frameului astfel c ochiul are senzaia de lumin continu); acest mod de comand are dezavantajul unui timp mare de accesare i a posibilei interferene ntre semnalele de pe trasee alturate. Comand cu matrice activ (Active Matrix AMLCD); conexiunile sunt organizate tot pe rnduri i coloane, dar se aplic la pixeli prin intermediul unui tranzistor cu rol de comutator (switch); fiecare pixel dispune de un tranzistor cu efect de cmp (Field Efect TransistorFET) realizat sub tehnologie cu pelicul subire sau straturi subiri (Thin Film Transistor, de unde i TFT), care controleaz tensiunea aplicat electrozilor (armturilor) afereni unui pixel; tranzistorul acioneaz ca un comutator: prin conexiunile linie se comand deschiderea sau blocarea tranzistoarelor de pe un ntreg rnd, iar prin conexiunile coloan se transmite tensiunea care se aplic electrozilor de pixel care se ncarc aidoma unui condensator; acetia rmn ncrcai pn la explorarea urmtoare i pstreaz tensiunea aplicat LCD-ului. Avantajul matricei active const n faptul c la nivelul electrozilor se acioneaz cu nivele mici de tensiune i curent ceea ce permite activarea i dezactivarea mai rapid a pixelilor dar i simplificarea etajelor driver. Rezultatul este un timp de rspuns de sub 25 de ms i rate de contrast mai mari. Modul de operare al unui pixel la accesarea de tip matrice activ este ilustrat n fig.15. i decurge astfel (ncepnd cu prima imagine de stnga sus): - Tranzistorul TFT este nchis timp de 27sec; tensiunea V d = +8V ncarc cele dou capaciti CLC i CS; avnd n vedere faptul c electrodul comun are V com = +5V, la bornele cristalului lichid se aplic de fapt tensiunea +3V. - Tranzistorul TFT este blocat timp de 16,6 msec; tensiunea de +3V la bornele cristalului lichid se pstreaz. - Tranzistorul TFT este nchis timp de 27sec; tensiunea V d = +2V ncarc/descarc cele dou capaciti C LC i CS; avnd n vedere faptul

T i t l u 2 | 123 c electrodul comun are V com = +5V, la bornele cristalului lichid de data aceasta se aplic tensiunea -3V. - Tranzistorul TFT este blocat timp de 16,6 msec; tensiunea de -3V la bornele cristalului lichid se pstreaz.

Fig.15. Modul de operare al unui pixel dintr-o matrice LCD activ Observaii: - La bornele cristalului lichid se aplic ntr-un cadru (frame) o tensiune de +3V i n frame-ul urmtor tensiunea de -3V; tensiunea de comand avnd aceeai valoare dar de semne diferite, transparena cristalului lichid este aceeai. - Durata unui cadru este de aproximativ 16,6 msec, ceea ce corespunde standardului NTSC care are frecvena de cadru f k = 30 Hz. - Tranzistorul TFT este comandat n gril simultan cu toate tranzistoarele de pe o linie. Pentru deschiderea tranzistorului se comand acesta cu o tensiune V G= +20V iar blocarea sa se comand cu VG= -5V. - Tensiunea de comand V d se aplic simultan la o ntreag coloan, dar pe acea coloan un singur tranzistor TFT este deschis. Aceast tensiune este totdeauna pozitiv, chiar dac la bornele cristalului lichid se obine o tensiune alternativ. Aceast particularitate

G h i d T e h n i c | 124 simplific structura circuitelor de comand (mai precis, se folosesc CAN unipolare i nu bipolare). - Tranzistorul TFT are o funcionare de comutator (switch) i asigur o conducie bidirecional. Pentru inversarea polaritii tensiunii de pixel exist mai multe metode ilustrate n fig.16.

Fig.16. Metode de comand pentru inversarea polaritii tensiunii de pixel

Fig.17. Adresarea linie cu linie pentru o matrice 3x3 pixeli Pentru exemplificare, n fig.17 se prezint modul de adresare activ al unei matrici 3x3 pixeli.

T i t l u 2 | 125 La momentul t1 pe bus-ul de comand se aplic un impuls de +20 V care deschide toate tranzistoarele TFT de pe prima linie. Simultan pe coloane se aplic tensiunile V 11, V12 i V13 care ajung s ncarce capacitile de pixel i astfel s moduleze transparena acestora. La momentul t2 vor fi deschise tranzistoarele de pe linia 2 i pe coloane va trebui aplicat tensiunea corespunztoare pentru aceti pixeli, la t3 se continu cu linia 3, .a.m.d. Duratele t ale impulsurilor de comand (27sec pentru exemplul din fig.15.) se aleg innd cont de urmtoarele criterii: o Pe durata unui cadru s fie explorate toate liniile active ale imaginii. o S se prevad o mic pauz ntre impulsurile de comand astfel nct tensiunile aplicate pe coloane s nu interfere . o S se prevad o frecven de refresh cadre alta dect cea specific standardului 525linii/30 HZ sau 625linii/25 Hz (de exemplu o frecven dubl cu scopul de a evita flicker-ul imaginii). o Celebra relaie fH = zfK se menine i n acest caz, unde z este numrul de linii ale display-ului, iar f H este frecvaena impulsurilor de comand de tip G1, G2 sau G3 din fig.17. 3.6. Tipuri constructive de asiuri i panouri LCD n fig.18. i fig.19. sunt prezentate diverse tipuri de asiuri pentru modulele LCD.

Fig.18. Tipuri de asiuri LCD n plus fig.19. prezint dou moduri de aranjare a circuitelor integrate driver de linii i coloane. Diferena const n dimensiunile finale care vor rezulta pentru modulul LCD.

G h i d T e h n i c | 126

Fig.19. Mod de aranjare a circuitelor driver linii i coloane Modul de aranjare al circuitelor integrate driver de linii i coloane pe plcuele de circuit imprimat PCB- i apoi conectarea acestora cu panoul LCD poate fi realizat n diverse modaliti, ilustrate n fig.20. (vezi i fig.12. unde PCB-ul este conectat cu panoul LCD prin conexiuni flexibile de tip film).

T i t l u 2 | 127 Fig.20. Modaliti de conectare ntre panoul LCD i circuitele driver de linii i coloane Diversele prescurtri prezente n fig.20. reprezint: TCP Tape Carrier Package COG Chip On Glass TCP poate fi de tipurile: 1. Straight TCP - all in line 2. Bent TCP 3. TCP on Heatseal COF - Chip On Film/Foil COB - Chip On Board FFC- Flat Film Cable FPC Flexible Printed Circuit ACF- Anisotropic Coductive Film FC- Flexible Cable

3.6. Schema electric a unui display LCDFig. 21. prezint schema electric de principiu a unui modul LCD compus n esen din dou seciuni: - circuitele care preiau datele reprezentnd semnalul video prelucrat i apoi comand panoul LCD cu pixelii RGB. - seciunea de iluminare compus din invertorul care creeaz tensiunea alternativ ce alimenteaz sursele de lumin (tuburile de neon- CCFL)

G h i d T e h n i c | 128

Fig.21. Schema electric a modulului LCD 3.7. Creterea eficienei luminoase La trecerea prin diversele straturi ale unui modul LCD, lumina care traverseaz este n cantitate din ce n ce mai mic, fig.22., astfel nct strlucirea unei imagini albe, luminoase, reprezint abia 5-8% din cantitatea de lumin produs de sursa din spatele ecranului.

Fig.22. Pierderi de lumin TN- Twisted Nematic Tehnologie clasic de realizare a panourilor LCD utilizat cu precdere la realizarea monitoarelor de calculator. Panourile TN sunt ieftine i ofer un timp de rspuns excelent (2 msec- 5

T i t l u 2 | 129 msec). n ceea ce privete unghiul de vizualizare, rata de contrast i numrul culorilor reproduse, aceast tehnologie este cea mai slab dintre cele utilizate n mod curent. IPS- In Plane Switching- Panourile realizate n aceast tehnologie sunt considerate cele mai bune n ceea ce privete precizia culorilor, calitatea imaginilor i unghiul de vizualizare (178 grade). Timpul de rspuns se ncadreaz ntre 6 msec i 16 msec. Acestea sunt foarte potrivite pentru design grafic i alte aplicaii care necesit o reproducere fidel a culorilor. Preul este crescut fa de TN. BEF- Backlight Enhancement Film- Folie adugate n scopul creterii eficienei luminoase. DBEF- Dual BEF

Fig.23. ntre sursa de lumin i panoul LCD se utilizeaz BEF

n fig.23. i 24 se ilustreaz modul de acionare al sistemelor de cretere a eficienei luminoase: - prin concentrarea luminii spre utilizator; - n mod normal primul filtru polarizat al panoului LCD absoarbe 50% din lumin (vezi fig.22.); sistemul Vikuiti folosete un sistem de folii speciale (cu prisme convenabil dimensionate i orientate) care reflect i rotete aceast lumin (fig.23. i 24 dreapta) astfel nct dup o nou reflectare de peretele din spate al modulului LCD aceasta este

G h i d T e h n i c | 130 recuperat. Se realizeaz o cretere a eficienei luminoase de ordinul 100%.

Fig.24. Sistem Vikuiti de recuperare a luminii

7. Echipamente utilizateCamera video TV , monitor TV, generator mir.

5. Rezultate ateptateDup parcurgerea activitii practice la aceast tem, studentul trebuie s asimileze urmtoarele cunotine: Cunoaterea principiului de funcionare al unui display cu cristale lichide ; Cunoaterea i identificarea unor proprieti ale cristalelor lichide, folosite n construirea de display-uri. Identificarea i analiza structural a unui display LC. S cunoasc i s aprofundeze metodele de comand ale unui display cu cristale lichide.

6.Exemplu de rezultat ateptat studiu de caz/aplicaieSe vor observa echipamentele de studio (camere, monitoare) i se vor analiza dispozitivele de redare a imaginii TV efectundu-se toate reglajele posibile asupra acestora.

T i t l u 2 | 131

LUCRARE PRACTIC NR. 7 LP-7. Redarea imaginii de televiziune. Display cu plasm (Plasma Display Panel PDP): principiu de funcionare, structur, performane 1. Tema lucrriiRedarea imaginii de televiziune. Display cu plasm (Plasma Display Panel PDP): principiu de funcionare, structur, performane.

2. Obiectivul lucrriiLucrarea are ca obiectiv principal asimilarea cunotinelor legate construcia i funcionarea unui display cu plasm precum i formarea abilitilor privind reglarea i utilizarea unor astfel de sisteme.

3. Descrierea lucrrii de practic3.1.Display cu plasm; generaliti Tub fluorescent Display-ul cu plasm (Plasma Display Panel PDP) folosete principiul utilizat n cazul tuburilor fluorescente folosite pentru iluminare. Un tub de form cilindric se umple cu un gaz rar (inert) argon, neon sau xenon - i ntre electrozii plasai n interiorul tubului (n capetele acestuia) se aplic o tensiune electric. Dac tensiunea este suficient de mare (chiar sute de voli) gazul din tub, neutru din punct de vedere electric, se transform n plasm ( plasma este starea unui gaz pentru care, n urma aplicrii unei tensiuni externe, atomii pierd electronii de valen i gazul devine un amestec de ioni pozitivi i electroni liberi; din punct de vedere electric, plasma este un mediu neutru, dar este un mediu bun conductor de electricitate). Odat cu formarea plasmei, ncepe i deplasarea particulelor ncrcate electric : electronii sunt atrai de electrodul pozitiv iar ionii pozitivi sunt atrai de electrodul negativ. n timpul deplasrii particulele ncrcate electric se ciocnesc ntre ele; n urma impactului dintre atomi, acetia ctig energie i o parte din electronii lor sar pe orbite de energie mai mare (higher energy orbit).

G h i d T e h n i c | 132 Revenirea electronului pe orbita iniial se face concomitent cu emiterea unui foton luminos (a quantum of light).

Fig.1. Tub fluorescent n concluzie, ca rezultat al micrii plasmei sub efectul unui cmp electric extern, va rezulta emisia unei radiaii luminoase. Pentru a menine plasma n micare continu (i a emite n acest fel lumin n permanen) este foarte convenabil ca pe electrozi s se aplice tensiune alternativ. n acest fel ionii sunt deplasai continuu de la un electrod la cellalt. Subliniem faptul c pentru formarea plasmei este necesar s fie aplicat o tensiune mai mare, n timp ce , odat plasma format, pentru meninerea strii de micare, tensiunea electric aplicat poate avea valori mai mici (ba chiar este recomandabil s nu aib valori prea mari). Aa se explic motivul pentru care tensiunea de amorsare a plasmei este mrit fa de aa numita tensiune de meninere. Exist ns o problem : radiaia luminoas emis de plasma n micare este de regul invizibil pentru ochiul uman, fiind plasat n domeniul radiaiilor ultraviolete (UV). Din aceast cauz pe sticla tubului, la partea interioar, este depus o substan strlucitoare (scintillator fosfor) care transform radiaia UV ntr-o radiaie din spectrul vizibil (lumin alb). n legtur cu funcionarea unui tub fluorescent se remarc analogia cu ideea folosit la tuburile cinescop alb-negru sau color (CRT): n cazul CRT substana luminofor convertete bombardamentul cu fascicol de electroni n radiaie luminoas; n cazul tuburilor fluorescente substana strlucitoare convertete radiaia UV n radiaie luminoas.

T i t l u 2 | 133 Observaie : persoanele sensibile la radiaie UV pot fi afectate n cazul n care iluminarea unei ncperi se realizeaz cu ajutorul tuburilor fluorescente. 3.2. Plasma Display Panel - PDP Dispozitivul pentru reproducerea unei imagini TV realizat n tehnologia plasm are forma unui panou compus din celule miniaturale aranjate matricial (pe linii i coloane) ntr-un numr ce corespunde rezoluiei dorite. Fiecare celul n parte reproduce n miniatur un tub asemntor ca construcie i funcionare cu un tub fluorescent; de asemenea fiecare astfel de celul corespunde la una din culorile R, G, B; evident celulele sunt organizate n grupe de cte trei (corespunznd culorilor primare) numite triade sau pixeli, fig.3.. Dimensiunile orientative ale unei astfel de celule este de 200x200x100 m . Exemplu : pentru un panou cu plasm cu rezoluia de 1280x768 pixeli exist de fapt 2.949.120 de subpixeli R, G, B. Pentru a induce starea de plasm n gazul cu care este umplut fiecare celul, panoul este prevzut cu nite electrozi dispui pe linii i coloane, n partea frontal i, respectiv, n partea posterioar a ecranului. Acest mod de dispunere permite adresarea i aprinderea distinct a fiecrei celule n parte. Electrodul frontal este construit dintrun material transparent Indium Tin Oxide ( ITO). Pentru a crete conductivitatea acestui electrod este posibil s se adauge un fir foarte fin de crom (chromium).

Fig. 2. Plasma Display Panel

G h i d T e h n i c | 134 Toate celulele au o construcie asemntoare, fig.4. Ceea ce difer este substana luminofor care are o alt compoziie n funcie de culoarea celulei respective : Red: Green: Blue: nm Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3 Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+ BaMgAl10O17:Eu2+ = 610 nm = 510-520 nm = 450

Fig. 3. Un pixel este format din trei celule identice Structura unei celule (subpixel) este prezentat n fig. 4. O astfel de celul are o form dreptunghiular. Pereii despritori care delimiteaz celula au n partea frontal o masc neagr care mpiedic difuzia luminii de la o celul la alta alturat.

T i t l u 2 | 135 Fig. 4. Structura unei celule (subpixel) n general grosimea pereilor care despart coloane este mai mare dect grosimea pereilor despritori dintre linii. 3.3. Comanda unui PDP Exist mai multe moduri de comand a unui dispozitiv PDP. Dintre acestea s-a impus aa numita comand de tip Alternative Coplanar Current - ACC care se bazeaz pe utilizarea a trei electrozi de comand pentru o celul, fig.5. Electrodul de adres, notat A, este plasat n partea posterioar (de regul este vertical) iar cei doi electrozi de meninere a descrcrii, notai X i Y, sunt transpareni i plasai n partea frontal avnd o orientare orizontal.

Fig.5. Comanda ACC pentru o celul a unui PDP

G h i d T e h n i c | 136 O astfel de comand este mai complex dar are avantajul de a menine descrcarea n plasm un timp mai ndelungat (i bine controlat n timp) comparativ cu o comand de tip DC. ntr-o prim etap se aplic astfel de semnale nct se creeaz o diferen mare de tensiune, de aproape 300 V, ntre electrodul de adres A i electrodul de scanare X, ceea ce duce la amorsarea plasmei. Apoi plasma este alternat ntre electrozii X i Y prin aplicarea unei tensiuni alternative ntre acetia doi. ntre timp electrodul de adres A este liber pentru a comanda amorsarea unei alte celule. O problem esenial la iluminarea unui pixel cu plasm const n faptul c acesta este ori aprins, ori stins, fr a avea stri intermediare. De aceea, pentru a controla strlucirea se folosete metoda Pulse Code Modulation (PCM), fig. 6.

Fig.6. Controlul strlucirii unui pixel prin metoda PCM

Ochiul privitorului este cel care realizeaz o mediere temporal. n mod practic, s-a constatat c pentru culorile puternice, strlucitoare, acest principiu este eficient. Pentru culorile ntunecate, ns, se observ o scdere a acuitii nuanelor. De asemenea, s-a constatat c o imagine PDP este perceput confortabil dac este privit de la distan. Privit de aproape, o astfel de imagine este obositoare pentru ochi, chiar dac efectul de plpire a imaginii nu este perceput ca atare. Din aceast cauz n cazul imaginilor

T i t l u 2 | 137 PDP se folosete de regul o frecven de refresh cadre mai mare, de 85 Hz sau mai mult. n cele ce urmeaz trecem n revist cteva consideraii finale privind panourile cu plasm:

Avantaje imaginile prezint culori bogate, mai vii datorit principiului de funcionare bazat pe bombardarea substanei luminofor; unghiul sub care poate fi privit o imagine este foarte mare (mult mai mare dect n cazul imaginilor LCD); contrastul este foarte bun mergnd pn la un raport 3000:1 ; n special nuana de negru este mult mai bun dect n cazul LCD; luminana maxim atinge performant foarte bune; poate merge pn la 900-1000 cd/m2; luminana este chiar mai bun i dect n cazul CRT; se pot realiza panouri cu diagonale mari i foarte mari (peste 32-50 inch) ceea ce constituie un avantaj decisiv comparativ cu CRT care nu poate realiza dimensiuni prea mari; Dezavantaje luminoforul prezint efect de ardere ; dac o imagine fix persist mult timp, ea rmne imprimat permanent pe fosfor (luminofor). Dup o expunere de o durat prea mare, dac imaginea se schimb, imaginea precedent persist, ca i cum ar fi fost gravat pe ecran. Acest fenomen se datoreaz mbtrnirii premature a luminoforului. Dac este acionat permanent , luminoforul mbtrnete i devine mai puin eficient. Fenomenul se ntlnete deopotriv la PDP ct i n cazul CRT. n cazul unor imagini care se modific permanent (cum este de regul i cazul imaginilor TV) nu este nici o problem deoarece pixelii se uzeaz i mbtrnesc uniform. Nu acelai lucru se poate constata n cazul imaginilor statice, specifice display-ului pentru calculator. Facem observaia c celulele de culoare albastr sunt primele care manifest fenomenul de mbtrnire. PDP-ul este greu; de regul panoul este prins pe perete; este dificil s se realizeze celulele unui display la dimensiuni mici; din aceast cauz, pentru a realiza o rezoluie competitiv, PDP-ul nu are anse dect n cazul unor ecrane mari, cel puin de diagonal 32 -50 inch (82-127 cm);

G h i d T e h n i c | 138 comanda celulelor cu plasm este destul de complex (necesit microcontroler dedicat); factorii economici sunt defavorizani comparativ cu celelalte display-uri i anume: o consumul de energie este mai mare (de ex. un PDP de 42 inch are un consum de 250 W comparativ cu 150 W ct are un LCD de aceeai dimensiune); o preul PDP este mai mare : tehnologia de fabricare a celulelor este destul de scump; sistemul de comand cu microcontroler este mai complex i mai scump;

4. Echipamente utilizateGenerator mir , monitor TV, panouri TV.

5. Rezultate ateptateDup parcurgerea activitii practice la aceast tem, studentul trebuie s asimileze urmtoarele cunotine: Cunoaterea principiului de funcionare al tub fluorescent ; S analizeze i s aprofundeze arhitectura structural a unui display de tip PDP. S cunoasc i s asimileze metode de comand ale unui display de tip PDP.

6.Exemplu de rezultat ateptat studiu de caz/aplicaieSe vor observa echipamentele de studio (panouri, monitoare) prevzute cu display de tip PDP, se vor analiza imaginile oferite de aceste dispozitive de redare a imaginii TV i se vor efectua reglajele permise pentru creterea calitii imaginii TV.

T i t l u 2 | 139

LUCRARE PRACTIC NR. 8 LP-8. Dispozitive videocaptoare; senzori CMOS i CCD construcie, funcionare i performane 1. Tema lucrriiDispozitive videocaptoare; senzori CMOS i CCD - construcie, funcionare i performane.

2. Obiectivul lucrriiLucrarea are ca obiectiv principal asimilarea cunotinelor legate de construcia i funcionarea principalelor tipuri de traductoare folosite pentru captarea imaginii TV.

3. Descrierea lucrrii de practic3.1.Tuburi videocaptoare Dispozitivele utilizate pentru preluarea imaginii de televiziune se mpart n dou mari categorii: - tuburi videocaptoare (pe cale de dispariie) - circuite integrate video captoare Tuburile videocaptoare (Video Camera Tube), fig.1., au fost create n jurul anului 1930 i au dominat piaa pn spre sfritul secolului trecut.

Fig.1. Tub videocaptor (vidicon)

G h i d T e h n i c | 140 Constructiv, un astfel de tub se compune dintr-un balon de sticl de form cilindric, cu diametrul de 2-4 cm i lungimea de cca. 20 cm. Balonul este vidat la interior i are n partea frontal elementul fotosensibil, denumit int (target), de forma unui disc, fig.1. i fig.2.

Fig.2. Structura de principiu a unui tub vidicon Imaginea prelucrat de sistemul optic (obiectiv optic sau teleobiectiv optic) este focalizat pe int pe care o impresioneaz i pe care creeaz o imagine de poteniale electrice. inta este explorat de un fascicul de electroni produs de un tun electronic (catod, anod, gril de comand) i care fascicul este iniial accelerat (anod de accelerare) i apoi este frnat (anod frnare) astfel nct s nu bombardeze inta (electroni de nalt energie). Fasciculul de electroni este focalizat i deviat (est-vest i nordsud) cu ajutorul unor bobine exterioare tubului videocaptor avnd forma unor cilindrii concentrici cu tubul. Concomitent cu explorarea intei, pe sarcina exern Rs , fig.3., se obine semnalul video Vo. Deoarece semnalul electric astfel obinut este foarte slab, imediat dup ieirea din tub semnalul este amplificat.

T i t l u 2 | 141 Fig.3. Semnalul video V o De-a lungul timpului construcia unui astfel de tub a suferit mbuntiri continui ceea ce a dus la existena mai multor generaii de tuburi: iconoscop, orticon (utilizat n perioada 1945-1965), vidicon, plumbicon, etc. Principiul general de funcionare este acelai la toate soluiile constructive: inta plasat frontal este explorat cu fascicul de electroni accelerai de anodul intern i deviai i focalizai cu bobinele exterioare. Ceea ce difer este materialul de construcie al elementului fotosensibil (inta) i de aici diversele denumiri ale tuburilor (vidicon RCA, plumbicon Philips, saticon Hitachi, newvicon Matsushita sau trinicon Sony) i implicit energia (viteza electroni rapizi sau leni) fluxului de electroni cu care se realizeaz explorarea. n perioada actual tuburile videocaptoare sunt din ce n ce mai mult nlocuite cu senzorii integrai fiind considerate tehnologii depite. 3.2. Senzori de imagine integrai Senzorii de imagine au o form dreptunghiular cu o structur matricial, n form de tabl de ah, format din celule fotosensibile, fig.4. Dimensiunea unui senzor este de 1-2 inch iar raportul de aspect cel determinat prin standarde (4/3 ,16/9 , etc.).

Fig.4. Senzor de imagine (cu conexiuni flexibile) i structura ariei fotosensibile

G h i d T e h n i c | 142

Celulele fotosensibile sunt identice i fiecare celul acumuleaz sarcini electrice proporional cu durata i intensitatea radiaiei luminoase incidente pe acea celul. Dup expunerea la lumin se spune c pe senzor se formeaz o imagine de sarcini electrice care reproduce imaginea optic original. Fiecare celul care acumuleaz sarcini reprezint un pixel de imagine, pixelul fiind cel mai mic element al unei imagini. Numrul de pixeli n x i ny depinde de rezoluia senzorului. Dimensiunea unui pixel este sub 5 m. Raportul de apect al unui pixel poate fi 1/1 (square pixel) sau poate lua alte valori (non-square pixel), funcie de diferitele formate ale imaginii i rezoluiile adoptate : - standardul 4/3 - 16/15, 12/11, 8/9 sau 10/11 - standardul 16/9 - 64/45, 16/11, 32/27 sau 40/33

Fig.5. Raportul de aspect al unui pixel Rezoluiile nx i ny ntlnite n mod uzual depind de destinaia senzorului de imagine (camer TV sau camer foto-digital). Exist valoarea standard minim 256x256 putnd ajunge la valori 2048x2048 i chiar 4096x4096. De regul elementul fotosensibil este o fotodiod (pinned photodiode sau JFET photogate) sau un tranzistor MOS. Sensibilitatea optic a unui astfel de element, denumit Quantum Efficiency QE , este definit prinQE = numar fotoni detectati numar fotoni incidenti

Deoarece un foton incident pe celula sensibil este detectat atunci cnd produce o pereche de sarcini electron-gol, numrul de fotoni

T i t l u 2 | 143 detectai coincide cu numrul de electroni i se poate defini eficiena electric, notat EQE, prin relaiaEQE = numar electroni numar fotoni incidenti

Eficiena se msoar n procente i, spre comparaie, se dau mai jos unele valori interesante: ochiul uman = 1 % film fotografic = 5 - 20 % senzor CCD = 50 90 % Se spune c senzorii integrai sunt circuite avnd High Quantum Efficiency. La rndul su, parametrul Quantum Efficiency depinde de lungimea de und a radiaiei luminoase. n fig.6. se prezint un exemplu de astfel de dependen luat din literatur.

Fig. 6. Eficiena n funcie de lungimea de und a radiaiei luminoase n esen funcionarea unui astfel de senzor de imagine este urmtoarea: - Sistemul optic (lentile, oglinzi) micoreaz i focalizeaz imaginea original exact pe senzorul de imagine;

G h i d T e h n i c | 144 - Aria fotosensibil este expus la lumin un timp limitat, timp n care se formeaz imaginea de sarcini electrice; aceast expunere se realizeaz cu ajutorul unui dispozitiv mecanic obturatorul; - Imaginea de sarcini electrice este explorat electronic; n funcie de modul de explorare, actualmente sunt dezvoltate dou tipuri de circuite: Circuite CMOS; Circuite CCD; 3.3. Senzori de imagine CMOS Structura unui senzor de imagine CMOS permite accesul la fiecare pixel n parte. Astfel pentru fiecare pixel sunt folosite cteva tranzistoare care amplific sarcina i o transform n tensiune pentru ca apoi s o transmit prin conexiuni tradiionale.

Fig.7. Circuitul 3T, cu tranzistoare MOS, asociat fiecrui pixel activ

n fig.7. se prezint un circuit - 3T activ pixel- reprezentativ pentru aceast idee de funciunare. Tranzistorul T rst lucreaz ca un comutator care reseteaz pixelul. Cnd acest tranzistor este deschis, fotodioda este conectat la sursa de alimentare pentru reset, notat V rst, i pierde ntreaga sarcin acumulat. Cnd tranzistorul T rst este blocat, fotodioda iluminat acumuleaz sarcini care pe capacitatea de gril a tranzistorului repetor Trep determin apariia unei tensiuni. T rep lucreaz ca un repetor

T i t l u 2 | 145 pe surs i asigur citirea sarcinii electrice fr a afecta sarcina acumulat. Alimentarea sa V DD poate coincide n multe cazuri cu alimentarea Vrst. n fine, al treilea tranzistor , Tsel, este un tranzistor de selecie a rndului. Lucreaz ca un comutator care selecteaz un singur rnd de pixeli din intreaga arie, rnd care urmeaz s fie conectat la circuitele electronice de ieire din senzor. Exist i variante constructive 5T sau 6T care ofer soluii mai dezvoltate privind i timpul de expunere la lumin a pixelului. Circuitul electronic de la captul rndului, de regul conine un CAN care transform informaia analogic n cod numeric. Exist variante n care pentru fiecare rnd exist o electronic de ieire dar i variante constructive n care pentru fiecare pixel n parte exist cte un circuite de ieire i cte un CAN. Avantajele senzorilor CMOS: - tehnologie simpl, deoarece de multe ori sunt fabricate pe aceleai linii tehnologice cu circuitele CMOS. - Consum foarte mic, chiar de 100 ori mai mic comparativ cu CCD Dezavantaje: - circuitele sunt mai zgomotoase din dou motive: tranzistoarele din apropierea fotodiodei o influeneaz pe aceasta; tranzistoarele i conexiunile micoreaz suprafaa util; Aplicaii : Senzorii de imagine CMOS sunt folosii cu precdere n camerele foto-digitale datorit consumului redus. Variantele performante sunt folosite i n camerele TV. Senzorii de imagine ca atare au o comportare acromatic i pentru captarea imaginilor color se folosesc mpreun cu filtre optice care descompun imaginile color n culori primare. Soluia adoptat n cazul circuitelor integrate const n acoperirea fiecrui pixel n parte cu o microlentil transparent ce corespunde cte unei culori primare. Se obine astfel o arie de filtre color (Color Filter Array CFA), fig.8.

G h i d T e h n i c | 146

Fig.8. Aria filtrelor color de tip GRGB i o seciune prin aceasta Aranjamentul filtrelor color prezentat n fig.8. a fost propus de Dr. Bryce E. Bayer de la Eastman Kodak (se numete aranjament Bayer, sau, simplu, filtre Bayer) i are 50% filtre verzi, 25 % roii i 25 % albastre, innd cont de sensibilitatea ochiului uman. Se mai numete aranjament GRGB sau RGGB i este de departe cel mai folosit n aparatura actual. Se observ matricea de 2x2 celule care se repet att pe linie ct i pe coloan. n conformitate cu acest aranjament de filtre, pattern-ul de ieire asigur pentru orice pixel valoarea numai pentru o singur culoare (valoarea analogic sau numeric, dup conversie). Valorile numerice pentru celelalte dou culori ale pixelului se calculeaz soft, prin interpolare, de ctre circuitele exterioare senzorului. n ultimii ani firma Eastman Kodak ca i alte firme (de ex. Sony) a anunat utilizarea altor filtre dect filtrele Bayer, fig.9., care asigur o sensibilitate sporit pentru senzorii de imagine (RGBW Red, Green, Blue, White sau RGBE - Red, Green, Blue, Emerald). Dezavantajul const n faptul c rezult matrici repetitive mai mari dect matricea 2x2 specific filtrului Bayer.

Fig.9. Filtre RGBW propuse de Eastman Kodak

T i t l u 2 | 147 Observaie: Materialele din care sunt confecionate microlentilele sufer un accentuat proces de mbtrnire care duce la alterarea culorilor dup civa ani de utilizare a senzorului. 3.4.Senzori de imagine CCD 3.4.1. Transmiterea pachetelor de sarcin de-a lungul unui ir de celule Senzorii de imagine CCD sunt dispozitive semiconductoare descoperite de Boyle i Smith n anul 1970 la AT&T Laboratory. Denumirea CCD ( Charge Coupled Device - Dispozitive cu transfer de sarcin) provine de la modul de funcionare al acestui dispozitiv care transfer sarcina electric stocat ntr-o arie spre o arie adiacent. Celula constructiv de baz a unui astfel de circuit este capacitatea MOS (Metal Oxid Semiconductor) reprezentat n fig.10. Stratul izolator este dioxidul de siliciu SiO2 iar grila este construit dintr-un material nalt conductor cum ar fi metal sau siliciu policristalin.

Fig.10. Capacitatea MOS elementul constructiv al unui circuit CCD n mod normal, la echilibru termic, n substratul semiconductor se formeaz perechi de sarcin electroni-gol. Dac se aplic o tensiune convenabil pe gril atunci purttorii majoritari sunt respini iar purttorii minoritari sunt atrai i sunt stocai n regiunea de sub gril (fig.10. stnga): se spune c sub gril se formeaz o regiune srcit n purttori majoritari iar purttorii minoritari sunt stocai n groapa de

G h i d T e h n i c | 148 potenial format sub gril (fig.10. dreapta); imaginea unei gropi n care sarcina stocat este meninut similar unui fluid este o imagine extrem de plastic i sugestiv privind fenomenele fizice care au loc n structura semiconductoare. n fig.10. substratul este de tip p, tensiunea care se aplic pe gril este pozitiv iar sarcina de purttori minoritari care sunt stocai este format din electroni (acetia au mobilitate mai mare dect golurile). Substratul de tip n este mai rar folosit n construcia circuitelor CCD.

Fig.11. Celule MOS foarte apropiate formeaz o groap de potenial comun n condiiile n care pe gril se aplic o tensiune mai mare, groapa de potenial se adncete , fig.11.a. De asemenea, dac dou celule MOS sunt suficient de apropiate, atunci gropile de potenial se unesc i sarcina stocat de cele dou capaciti este pus n comun i poate migra n zona n care groapa este mai adnc , fig.11.b.. n fine, dac pe grilele celor dou capaciti MOS se aplic tensiuni variabile convenabile (de form dreptunghiular sau mai degrab trapezoidal), fig.11.c., atunci sarcina stocat poate fi mutat de la o capacitate la cealalt i napoi n ritmul impus prin frecvena semnalului de comand.

T i t l u 2 | 149

Fig.12. Transferul pachetelor de sarcini electr