Разработка устройства для визуальной оценки яркости разноцветных стимулов фликер-методом
Исследование графика зависимости различных по мощности световых сигналов. Методика определения корреляции яркости от силы тока зелёного светодиода. Анализ структурной схемы стробоскопа. Характеристика принципа работы установки Кобленца и Эмерсона.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.01.2021 |
| Размер файла | 101,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Разработка устройства для визуальной оценки яркости разноцветных стимулов фликер-методом
Лапшов М.О.
Аннотация: В статье описывается работа устройства, предназначенного для визуальной оценки яркости разноцветных стимулов фликер-методом. В статье описывается принцип действия устройства и методика проведения эксперимента.
Ключевые слова: инерция зрения, цветочувствительность, стробоскоп, КЧСМ, RGB светодиоды, Raspberry Pi 3, язык программирования Python.
Abstract: The article describes the operation of a device designed for visual assessment of the brightness of multi-colored stimuli by the flicker method. The article describes the principle of operation of the device and the methodology of the experiment.
Keywords: inertia of vision, color sensitivity, strobe, CPSM, RGB LEDs, Raspberry Pi 3, Python programming language.
Разработанное устройство является аналогом установки Кобленца и Эмерсона. С помощью нашего устройства можно сравнить разноцветные стимулы фликер-методом и визуально уровнять их по яркости. Устройство состоит из:
1. Блока генерации импульсов (ГИ) для создания П-образных световых импульсов.
2. Блока усиления (БУ) для сопряжения одноплатного компьютера Pi с RGB-лентой.
3. Камеры смешения (КС) для формирования однородного излучения.
Структурная схема стробоскопа приведена на рисунке 1.
стробоскоп световой ток
Рисунок 1. Структурная схема устройства
В устройстве стробоскопа используется блок генерации импульсов (БГИ) состоящий из одноплатного компьютера Raspberry Pi 3 [4]. Используя два порта GPIO, мы можем изменять частоту сигналов, проходящих по этим каналам, с помощью программы на языке Python. Исходный код программы приведен в листинге 1 [1].
Листинг 1 -- Управление двумя световыми стимулами #! /usr/bin/env python3
# импортируем библиотеку для работы с портами GPIO import RPi.GPIO as GPIO
# импортируем библиотеку для взаимодействия с
# операционной системой from os import sys
# импортируем библиотеку для работы со временем import time
# настраиваем порты №18, 23 на вывод GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
GPIO.setup(23, GPIO.OUT)
# цикл включения-выключения светодиодов try:
while True:
GPIO.output(18, True)
GPIO.output(23, False) time. sleep(float(sys.argv[1]))
GPIO.output(18, False)
GPIO.output(23, True) time.sleep(float(sys.argv[2])) except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
sys.exit(0)
На выходе блока усиления смонтирован реостат, с помощью него, с помощью него можно изменять силу тока проходящего по каналу, тем самым изменяя мощность излучения. Минимальная яркость излучения соответствует дневному зрению человека, при котором основными цветочувствительными рецепторами являются колбочки.
Для проведения эксперимента необходимо было подобрать частоту, при которой наблюдатель все еще будет замечать мигания по яркости. При малых частотах мелькания стимулов (10-15 Гц) наблюдатель отчетливо замечает равные по длительности мигания красного и зеленого сигнала. При высокой частоте (100 Гц) происходит сложение цветов, и глаз получает изображение однородного смешенного цвета. Для проведения эксперимента была выбрана частота 66 Гц, эта частота ниже КЧСМ и глаз все еще замечать мигания по яркости, но уже перестает замечать мигания по цветности [2].
Мигания по яркости объясняются различной яркостью излучения, а точнее разностью между известной яркости стимула и эффективной яркости на сетчатке. На рисунке 2 изображен график, на котором представлены П - образные сигналы зелёного и красного излучений, генерируемые устройством.
Рисунок 2. График зависимости различных по мощности световых сигналов
Наблюдая выше описанную картину в выходное отверстие установки, регулируется яркость зеленого стимула. Изменение мощности сигнала достигается при помощи реостата на 100 Ом. При вращении ручки реостата достигается минимальное мелькание стимулов или полное отсутствие. В этот момент происходит выравнивание сигналов по яркости. Стоит отметить, что для каждого наблюдателя значение на реостате будет различным ввиду индивидуальных особенностей строения органа зрения, но как показывает практика, расхождение в значениях будет незначительное.
Для начала построили градуировочную кривую яркости светодиода от его тока. В качестве прибора для измерения яркости использовался люксметр/яркомер «ТКА-ПКМ». При измерения силы тока проходящего по каналу питания зеленого светодиода использовался мультиметр М-838.
Для определения зависимости яркости зеленого сигналя от силы тока были сняты соответствующие значения, результат представлен в таблице 1.
Таблица 1. Зависимость яркости от силы тока зелёного светодиода
|
мА |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
|
кд\м2 |
3 |
9 |
7 |
14 |
27 |
41 |
59 |
71 |
89 |
00 |
11 |
22 |
35 |
50 |
Далее по снятым значениям был построен градуировочный график, представленный на рисунке 3.
Рисунок 3. График зависимости яркости зеленого стимула от силы тока
Далее был проведён эксперимент по определению яркости красного излучения. Для чего экспериментальным путём было установлено, что при частоте мельканий разноцветных стимулов 66 Гц наиболее очевидно проявляется эффект, когда с одной стороны при выравнивании их яркости мелькания минимизируются, а с другой при разных яркостях мелькания заметны. После чего изменяя положение поворотной ручки реостата, мы добились минимальных мельканий на выходном отверстии камеры смешения. Затем мы замерили значение тока на канале зеленого светодиода и сопоставили его с графиком зависимости Ь(1). Благодаря этому была определена яркость зеленого светодиода, она равна 141 кд\м2. На рисунке 4 представлен график, после визуального выравнивания яркости фликер- методом. Таким образом, яркость красного светодиода также составила 141 кд/м2.
Рисунок 4. График зависимости равных по яркости световых сигналов
Далее мы измерили яркость красного светодида уже люксметром/яркомером ТКА-ПКМ. Она составила 140 кд/м2. Из этого мы делаем вывод, что яркость зеленого стимула максимально приближена к красной. Другими словами произошло визуальное уравнивание яркости последовательно мелькающих зеленого и красного стимулов.
В итоге было получено устройство, которое представляет собой стробоскоп, генерирующий П-образные последовательности цветных стимулов. Основной задачей устройства изменять яркость одного светового стимула для сопоставления с яркостью стимула другого цвета. В дальнейшем планируется монтаж на один из световых каналов монохроматор, это позволит провести эксперимент по определению относительная спектральная чувствительность глаза человека [3].
Литература
1. Лапшов М.О., Прытков С.В. Разработка стробоскопа с использованием светодиодов и одноплатного компьютера raspberry ph/Тез. Докл. Конф. «Молодые светотехники России» «Инерсвет 2017», Москва -М. 2017.
2. Луизов А.В. Глаз и свет. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. 144 с.
3. Луизов А.В. Инерция зрения / А.В. Луизов. - Москва: Оборонгиз, 1961. 249 с.
4. Лутц М. Изучаем Python, 4-е издание. - Пер. с англ. - СПб.: Символ- Плюс, 2011. 1280 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет амплитуды аналоговых сигналов яркости и цветности. Представление аналоговых сигналов в цифровой форме. Цветовой треугольник внутри локуса. Область применения построчного, черезстрочного и с кратностью деления на "3" принципа формирования растра.
курсовая работа [1002,3 K], добавлен 04.03.2011Структурная схема приемника прямого усиления. Применение, классификация, назначение, показатели устройств. Разработка структурной схемы. Исследование принципа работы приемника. Изготовление печатной платы устройства, порядок расположения деталей.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 20.05.2013Расчёт амплитуды аналоговых сигналов яркости. Аналого-цифровое преобразование сигнала яркости. Графики изменения сигнала цветности. Координаты точки внутри цветового треугольника. Преимущества в качестве изображения телевизоров со 100 Гц разверткой.
курсовая работа [993,4 K], добавлен 16.10.2014Описание функциональной схемы и характеристик сигналов в системе питания привязной платформы. Обоснование структурной схемы разрабатываемого индикатора радиоизлучения. Методика измерения чувствительности устройства оценки электромагнитного излучения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.08.2017Верхний и нижний отсеки регулятора яркости типа "Старт". Описание электрических схем силовой части, элементов источника питания, блока заданий, функционального преобразователя и усилителя рассогласования. Неисправности и ремонтные работы регуляторов.
реферат [2,0 M], добавлен 29.03.2011Технологии компании Apple iPhone 3, возможности управления дисплеем. Определение схемы расположения субпикселей. Измерение параметров управления яркостью и времени переключения пикселей. Исследование зависимости яркости от уровня серого на дисплее.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 22.01.2014Методы измерения тока и напряжения. Проектирование цифрового измерителя мощности постоянного тока. Выбор элементной базы устройства согласно схеме электрической принципиальной, способа установки элементов. Расчет экономической эффективности устройства.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.07.2011Разработка структурной схемы проектируемого устройства, ее элементы. Методика определения параметров полосы пропускания. Разработка отдельных узлов, характеристика и функциональное назначение: преселектор, усилитель радиочастоты и промежуточной частоты.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.04.2014Классификация цифровых измерительных приборов, разработка структурной схемы устройства измерения временных величин сигналов. Описание базового микроконтроллера и программного обеспечения. Аппаратно-программные средства контроля и диагностики устройства.
дипломная работа [647,7 K], добавлен 20.10.2010Принципы формирования сигнала яркости Еy и цветоразностных сигналов Еr-y, Еb-y и их обратное преобразование в исходные сигналы основных цветов Er, Ев, Eg канала изображения ТВ приемника, зарисовки их осциллограмм. Подбор коэффициентов матрицирования.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 04.03.2011Разработка функционально законченного устройства для обработки входных сигналов линии с использованием цифровых устройств и аналого-цифровых узлов. Алгоритм работы устройства. Составление программы на языке ассемблера. Оценка быстродействия устройства.
курсовая работа [435,5 K], добавлен 16.12.2013Разработка функциональной схемы устройства, осуществляющего обработку входных сигналов в соответствии с заданным математическим выражением зависимости выходного сигнала от двух входных сигналов. Расчет электрических схем вычислительного устройства.
курсовая работа [467,5 K], добавлен 15.08.2012Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера. Методы и средства совместной отладки аппаратных и программных средств. Структурная схема и функциональная спецификация устройства - регулятора яркости ламп накаливания. Алгоритм управления.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 15.07.2010Проектирование устройств приема и обработки сигналов и разработка функциональной схемы для супергетеродинного приемника с амплитудной модуляцией. Обоснование структурной схемы приемника. Разработка полной электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2015Изображение структурной схемы смешанной системы связи, проектирование сигналов в различных её сечениях. Расчет спектра плотности мощности сообщения, энергетической ширины спектра и интервала корреляции. Схема приемника сигнала дискретной модуляции.
курсовая работа [706,4 K], добавлен 09.03.2013Проектирование цифрового генератора аналоговых сигналов. Разработка структурной, электрической и функциональной схемы устройства, блок-схемы опроса кнопок и работы генератора. Схема делителя с выходом в виде напряжения на инверсной резистивной матрице.
курсовая работа [268,1 K], добавлен 05.08.2011Напряжение верхней и нижней точек срабатывания. Схема подключения компаратора с гистерезисом для сравнения однополярных сигналов. Расчет точности параметров устройства. Моделирование работы схемы на компьютере. Зависимости электрических параметров.
курсовая работа [562,0 K], добавлен 24.06.2013Разработка структурной схемы электронного устройства. Синтез и расчет транзисторного усилителя. Синтез преобразователей уровня, схемы арифметических преобразователей. Схема компаратора, разработка цифровой схемы. Расчет тока нагрузки блока питания.
реферат [1,4 M], добавлен 06.11.2013Понятие и классификация, типы широкополосных приемных устройств, их структура и функциональные особенности. Разработка и описание, элементы структурной, функциональной и принципиальной схемы устройства, особенности его конструктивного исполнения.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 11.02.2013Разработка устройства, срабатывающего при освещении фотоприемника-светодиода лазерной указкой с расстояния до 3 м. Схема приемника подаваемых лазерной указкой сигналов. Печатная плата устройства и размещение элементов на ней. Расчет делителей напряжения.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 10.06.2010
