Hang és fény (Akusztika, fénytechnika)

Az előadások a következő témára: "Hang és fény (Akusztika, fénytechnika)"— Előadás másolata:

1 Hang és fény (Akusztika, fénytechnika)
Híradástechnika c. könyv Akusztikai alapok: oldal Fénytechnikai alapok: oldal

2 Akusztikai alapok A hang fizikai jellemzői A hallás fiziológiája
A hangvétel és hangvisszaadás eszközei Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

3 A hang fizikai leírása Hang – rugalmas közeg mechanikai rezgései
szilárd anyag – testhang cseppfolyós anyag – folyadékhang levegő – léghang (emberi hallás) Léghang – légnyomásingadozás hangnyomás Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

4 A hang fizikai leírása Léghang – légnyomásingadozás
Longitudinális hullámok Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

5 A hang fizikai leírása Síkhullámok ν a részecskesebesség
ρo a levegő sűrűsége Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

6 A hang fizikai leírása Fogalmak: hangnyomás p 1 Pa.=1N/m2
hangnyomásszint hangintenzitás intenzitásszint Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

7 A hang fizikai leírása Fogalmak: hangnyomás hangnyomásszint
hangintenzitás intenzitásszint átlagembernél 1000 Hz-es szinuszhang hallásküszöbje Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

8 A hang fizikai leírása Fogalmak: hangnyomás hangnyomásszint
hangintenzitás intenzitásszint időegység alatt a felületegy-ségen áthaladó energia Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

9 A hang fizikai leírása Fogalmak: hangnyomás hangnyomásszint
hangintenzitás intenzitásszint átlagembernél 1000 Hz-es szinuszhang hallásküszöbje Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

10 Hangintenzitás Teljesítmény sűrűség
Síkhullámok Hang Elektromágneses Hangintenzitás Teljesítmény sűrűség

11

12 Az emberi hallás fiziológiája
kvantált és logaritmikus jellegű két hang különböző erősségűnek hallható, ha 10% (1 dB) hangenergia eltérésűek különböző magasságúnak, ha 2-3% frekvencia eltérésűek amplitudó – kb. 120 szint frekvencia – kb. 840 szint Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

13 Az emberi hallás fiziológiája
Fogalmak: hallásküszöb fájdalomküszöb hangerősség hangosság hangelfedés Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

14 Az emberi hallás korlátai
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

15 Az emberi hallás fiziológiája
Szubjektív hangosságérzet – hangerősség tetszőleges frekvenciájú hang hangerőssége annyi phon, ahány dB a vele azonos hangosság- érzetet keltő 1000 Hz-es színuszhang hang- nyomásszintje Azonos hangerősségű pontokat a frekvencia függvényében összekötve – Fletcher-Munson görbék. Az így megállapított hangerősség LN Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

16 Fletcher-Munson Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

17

18 Az emberi hallás fiziológiája
Szubjektív hangosságérzet – hangosság mértékegysége son Megmutatja, hogy két phon-ban mért hangosságérzet aránya mekkora Hangosságérzet son-ban összegződik Ha LN>40 phon Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

19 Hangelfedés Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

20 Az emberi hallás fiziológiája
Hangforrás iránya oldalirány – alacsony frekvencián úthosszkülönbségből adódó fáziseltérés magas frekvencián fej árnyékolása miatti intenzitáskülönbség függőleges irány – fej mozgatása – fül iránykarakterisztikája Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

21 A hangtér mesterséges előállítása
Hangtér előállítása Hangvétel Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

22 A hangtér mesterséges előállítása
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

23 Az átvitel fajtái, minőségi követelmények
Típusa Frekv. tart. S/N k Áthallási csill. Távbeszélő Hz 20-25 dB 5-10 % AM Hz 40 dB URH-FM 50Hz-15kHz 60 dB <1% URH-FM-ST Analóg hanglemez 40Hz-16kHz dB ≈1% dB Analóg mágneses 70 dB CD(16 bites) 10Hz-20kHz 96 dB <0.005% Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

24 Digitális hangrögzítés
CD – digitális lézerlemez 16 bites kvantálás 44.1 kHz mintavételezés gyakorlatilag áthallásmentes sztereo R-DAT – digitális hangmagnetofon 12 v. 16 bites kvantálás 32, 44.1 vagy 48 kHz mintavételezés Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

25 Elektroakusztikai átalakítók
Elemei : mechanikai rezgőrendszer membrán Típusok: Vezérlés elvű (szénmikrofon) Elektromágneses Elektrodinamikus Piezzoelektromos Elektrosztatikus Elektromechanikai Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

26 Elektroakusztikai átalakítók Szénmikrofon
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

27 Elektromágneses átalakítók
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

28 Elektromágneses átalakítók
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

29 Elektrodinamikus átalakítók
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

30 Elektrodinamikus átalakítók
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

31 Mikrofonok Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

32 Elektrodinamikus átalakítók Mikrofonkarakterisztikák
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

33 szubjektív (pszicho-)
Fénytechnikai alapok Érzet, fizikai és pszichofizikai jellemzők szubjektív (pszicho-) pszichofizikai objektív (-fizikai) Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

34 Fénytechnikai alapok CIE – Commission International de l’Éclairage
szabványosított mérések a szubjektív tényezőket szabványosított karakterisztikával vesszük figyelembe Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

35 A látás fiziológiája Ideghártyában (retinán) idegvégződések
Csapok – erős fényben Pálcikák – gyenge fényben Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

36 Érzetjellemzők (mik a pszichofizikai megfelelőik?)
A látás fiziológiája Érzetjellemzők (mik a pszichofizikai megfelelőik?) világosság, színezet, telítettség Egy felület több v. kevesebb fényt bocsájt ki ill. reflektál Színek (kék, zöld...) A fehér és a telített (spektrális) szín között hol helyezkedik el (világoszöld, sötétvörös...) Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

37 Fotometriai mérések látószerv frekvenciafüggő érzékenységét is figyelembe veszik – műszem 1924 –ben szabvány CIE fénymérő fénysűrűség (a világosság pszichofizikai megfelelője) Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

38 Színmérés színérzeteket figyelembe veszik –1951–ben CIE szabvány λR=700 nm, λG=546.1 nm, λB=435.8 nm izokrom színingerek – több RGB beállításban is létrejöhet azonos színinger Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

39 Színmérés – 3 koordináta
Összehasonlító színmérések sorozata Színösszetevők X,Y,Z Színkoordináták x,y Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

40 Színdiagramok – 2 koordináta
Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

41 Színdiagramok Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

42 CIE színdiagram Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

43 CIE színdiagram Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

44 CIE színdiagram λd domináns hullámhossz (színezet pszichofizikai jellemzője) pe=a/b színtartalom (telítettség pszichofizikai jellemzője) Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

45 A kép átvitele hírközlő csatornán
Felbontás pixelekre Fényesség (szürke árnyalatú) Szinekre bontás A képet pixelekre bontva és definiált sorrendben kiolvasva időfüggvényt kapunk Kérdés: mekkora csatorna átviteli kapacitás szükséges a mozgó képek átviteléhez? Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

46 A kép átvitele hírközlő csatornán
Emberi szem függőleges felbontóképessége 2’ Optimális képnézőszög 20o Jól bevált képméretarány 4:3 Így képelemek száma: függőlegesen 20o/2’=600 vízszintesen 600*4/3=800 Híradástechnika előadás; Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

47 A kép átvitele hírközlő csatornán
Szürkeárnyalatú kép képelemszáma 600*800=4.8*105 Árnyalatok száma 100 már élvezhető részletgazdaság

48 Fekete-fehér kép információtartalma
Az s=100 szint információtartalma Iképelem=ld s=ld(100)=6.65 bit A teljes kép információtartalma

49 Mozgókép továbbítás Emberi szem tehetetlensége miatt N=25-30 kép/sec
Adatátviteli sebesség

50

51

52

53

54 150 árnyalat

55 100 árnyalat

56 50 árnyalat

57 Színes kép információtartalma
Színfelbontás szükséges mértéke 20 szín szint Emberi szem színfelbontó képessége 10’ (5-ször rosszabb, mint fekete-fehérre) Minden színes pixelen 2 független adat, pl x,y

58 Színes mozgókép továbbítás
Színes kép össz információtartalma 3.19Mbit+166kbit=3.36Mbit Adatátviteli sebesség 25*3.36Mbit/s  84Mbit/s

59 Ernst W. Siemens was the first to describe the "dynamic" or moving-coil transducer, with a circular coil of wire in a magnetic field and supported so that it could move axially. He filed his U. S. patent application for a "magneto-electric apparatus" for "obtaining the mechanical movement of an electrical coil from electrical currents transmitted through it" on Jan. 20, 1874, and was granted patent No. 149,797 Apr. 14, However, he did not use his device for audible transmission, as did Alexander G. Bell who patented the telephone in After Bell's patent was granted, Siemens applied for German patent No. 2355, filed Dec. 14, 1877, for a nonmagnetic parchment diaphragm as the sound radiator of a moving-coil transducer. The diaphragm could take the form of a cone, with an exponentially flaring "morning glory" trumpet form. This is the first patent for the loudspeaker horn that would be used on most phonographs players in the acoustic era. His German patent was granted July 30, 1878 and his British patent No was granted Feb. 1, 1878.

60 Ernst W. Siemens

61 1898 - Oliver Lodge filed for British patent No. 9712 on Apr
Oliver Lodge filed for British patent No on Apr. 27, 1898, for an improved loudspeaker with nonmagnetic spacers to keep the air gap between the inner and outer poles of a moving coil transducer. This was the same year he applied for a patent on his famous radio tuner. A model of his loudspeaker is in the British Science Museum in South Kensington, and a photo was published in Wireless World Dec. 21, This improvement was later claimed by Pridham and Jensen in the Magnavox application for patent No. 1,448,279 filed Apr. 28, 1920, and granted Mar. 13, 1923.

62 Oliver Lodge