Чему равна тактовая частота сигнала при разрешении монитора 1280х1024х60 и тесте точка через точку
В последние годы все более популярным становится использование телевизора в качестве домашнего компьютерного монитора.
И действительно — если еще несколько лет назад типичным для компьютерных мониторов Full HD разрешением (1920x1080) могли похвастаться лишь телевизоры с диагональю 40" и более, слишком большие для настольного монитора, то сейчас нетрудно найти телевизор с Full HD разрешением и с вполне «мониторной» диагональю 32" и меньше. Соответственно и размер пикселя при этом получается близким к «типовому» для настольных мониторов 0,28 мм ± 10% (ну, может быть чуть больше). А если кому-то такой пиксель покажется великоват, то с появлением доступных по цене бытовых телевизоров с разрешением 4k Ultra HD (3840x2160) размер пикселя вполне может конкурировать и с Retina.
К тому же широко распространенные в бытовых телевизорах IPS матрицы по компьютерным меркам считаются весьма «продвинутыми», и ими обычно оснащаются весьма дорогие «профессиональные» мониторы.
Казалось бы вот оно, идеальное решение для экономного домашнего пользователя — купить на грош пятаков небольшой (по телевизионным меркам) относительно недорогой 26"-37" бытовой телевизор с Full HD или Ultra HD разрешением, и в результате получить «компьютерный монитор» с большим (по компьютерным меркам) «профессиональным» IPS дисплеем, который к тому же без дополнительных вложений может быть использован и по прямому «телевизионному» назначению (что для дома тоже немаловажно!).
Однако иной раз результатом такого приобретения становится полное разочарование: компьютерная картинка на экране телевизора оказывается намного хуже, чем на простеньком старом мониторе, вместо которого этот телевизор собственно и приобретался.
Причин этого может быть множество, начиная от несоответствия разрешения соединяющего компьютер с телевизором видеоинтерфейса разрешению телевизионной матрицы, способности телевизора выводить картинку «пиксель-в-пиксель», настроек видеокарты (в частности, Overscan), настроек самого телевизора (например, резкости), проблем с кабелем, и так далее.
В данной статье мы рассмотрим только одну из возможных причин, а именно способность видеоинтерфейса, которым подключен телевизор или монитор к компьютеру, передать полное цветовое разрешение 4:4:4.
Для начала собственно тест:
- ВАЖНО: Картинку нужно смотреть издали (c расстояния более диагонали), и ОБЯЗАТЕЛЬНО в НАТУРАЛЬНУЮ ВЕЛИЧИНУ, пиксель-в-пиксель (т.е. при суммарном 100% масштабе), поскольку увеличение или уменьшение картинки от реального размера дает неверный результат теста. Неважно, каким образом Вы этого добьетесь (с помощью браузера, вьювера или каким-то иным путем), важно, чтобы картинка выводилась на экран пиксель-в-пиксель!
- Интересно, что подобные проблемы могут наблюдаться не только у тех, кто пытается приспособить недорогой телевизор в качестве компьютерного монитора, но и у обладателей хороших, действительно профессиональных дорогих компьютерных мониторов, в т.ч. Ultra HD разрешения. Хотя в этом случае проблема конечно не в самом мониторе, а в видеокарте или ее драйверах.
Немного теории
Введем понятие Chroma subsampling (Цветовая субдискретизация) — технология кодирования изображений со снижением цветового разрешения, при которой частота выборки цветоразностных сигналов может быть меньше частоты выборки яркостного сигнала.
Технология опирается на особенность человеческого зрения, выраженную большей чувствительностью к перепадам яркости, чем цвета, и позволяет существенно снизить скорость цифрового потока видеоданных за счет определенного снижения цветового разрешения.
В данном случае нам важны Форматы субдискретизации 4:4:4 (т.е. без субдискретизации) и 4:2:2, используемые в рассматриваемых в рамках данной статьи цифровых компьютерных видеоинтерфейсах. Причем в силу некоторых особенностей если DVI всегда передает 4:4:4, то HDMI и DisplayPort способны передавать как 4:4:4, так и 4:2:2. При передаче видео это дает дополнительную гибкость настроек, и может расцениваться как преимущество, ну а при отображении статической «компьютерной» картинки при этом будут видны искажения, а это уже явный недостаток. Так что несмотря на общую схожесть цифровых видеоинтерфейсов DVI, HDMI и DisplayPort данная проблема может проявляться только на HDMI и DisplayPort и никогда не возникает на DVI.
Более подробно останавливаться на этом мы не будем, рассмотрим лишь картинку, показывающую, что происходит при отображении однопиксельной «шахматки» с различными сочетаниями цветов (в частном случае черно-белой) при разных видах субдискретизации:
Хорошо видно, что при всех видах субдискретизации кроме 4:4:4 цвета пикселей шахматки (кроме черно-белой) оказываются сильно искажены. На реальной компьютерной картинке это в частности приведет к возникновению утомляющих глаза ореолов вокруг букв и других контрастных элементов на цветном фоне, неустранимых настройками.
Ну а в худшем к тому же еще и теряется цветовое разрешение.
Именно это свойство мы и используем в нашем тесте.
«Кто нам мешает, тот нам поможет» (если и не решить проблему, то хотя бы выявить ее).
Итак,
От теории к практике
Фон тестовой картинки представляет собой сине-красную однопиксельную «шахматку» — одна точка синяя (0,0,255), соседняя точка красная (255,0,0) ну и так далее.
Поскольку человеческий глаз с достаточно большого расстояния не в состоянии их различить, он видит некий «суммарный» фиолетовый фон (смесь красного и синего).
Надпись 4:2:2 сделана из таких же красных (255,0,0) и синих (0,0,255) полосок шириной в один пиксель, и точно также «суммируется» глазом (ну, может быть кроме верхнего и нижнего края цифр, где могут проступать небольшие красные или синие артефакты).
Надпись 4:4:4 сделана чистым фиолетовым тоном «половинного» уровня (128,0,128).
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хорев Анатолий Анатольевич
Рассмотрены вопросы, связанные с перехватом побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ), возникающих при выводе изображения на экран монитора, оптимальным приемником. Предложены математическая модель и методика оценки возможностей перехвата ПЭМИ видеосистемы компьютера техническими средствами разведки (ТСР).
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хорев Анатолий Анатольевич
Анализ утечек информации на основе побочных электромагнитных излучений Имитационная модель применения структурных помех в интересах обеспечения информационной безопасности систем обработки и отображения информации Создание тестовых режимов для оценки защищености ПЭВМ от утечки по каналам побочных электромагнитных излучений Моделирование побочных электромагнитных излучений ПЭВМ методом интегральных уравнений Защита информации от утечки по каналу побочных электромагнитных излучений i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Evaluation of the possibility of detection side compromising electromagnetic emanations video PC
One of the most dangerous channels of the leakage of information with restricted access, on-cultivated PC channel is the leakage arising from side within the compromising electromagnetic emanations video PC. In the article development of a mathematical model for discovering compromising electromagnetic emanations video PC optimal receiver and instrumental calculation method for evaluation of power interception compromising electromagnetic emanations means of intelligence. Developed the mathematical model takes into account the possibility of improving the signal to noise due to digital signal processing with the interception of multiple «frames» image.
Текст научной работы на тему «Оценка возможности обнаружения побочных электромагнитных излучений видеосистемы компьютер»
УДК: 621.394.6 А.А. Хорев
Оценка возможности обнаружения побочных электромагнитных излучений видеосистемы компьютера
Рассмотрены вопросы, связанные с перехватом побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ), возникающих при выводе изображения на экран монитора, оптимальным приемником. Предложены математическая модель и методика оценки возможностей перехвата ПЭМИ видеосистемы компьютера техническими средствами разведки (ТСР).
Ключевые слова: видеосистема, побочные электромагнитные излучения, технический канал утечки информации, перехват информации.
К одной из основных угроз безопасности информации ограниченного доступа, обрабатываемой техническими средствами (ТС), относится утечка информации по техническим каналам, под которой понимается неконтролируемое распространение информативного сигнала от его источника через физическую среду до технического средства, осуществляющего перехват информации.
При обработке информации ПЭВМ технические каналы утечки информации образуются за счет побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ), а также вследствие наводок информационных сигналов в линиях электропитания ПЭВМ, соединительных линиях вспомогательных технических средств и систем, цепях заземления и посторонних проводниках.
Наиболее опасным (с точки зрения утечки информации) режимом работы ПЭВМ является вывод информации на экран монитора.
Исследования по перехвату побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) видеомониторов ПЭВМ начались практически одновременно с их созданием и носили закрытый характер.
В зарубежной литературе вместо термина ПЭМИ используются термины «compromising electromagnetic emanations» (компрометирующие электромагнитные излучения) или TEMPEST (сокращение от «transient electromagnetic pulse emanation standard» - стандарт на электромагнитные импульсные излучения, вызванные переходными процессами в электронной аппаратуре).
Первые открытые публикации по перехвату ПЭМИ ПЭВМ появились в начале 80-х годов прошлого века. Наибольшее внимание из них привлекла статья голландского ученого Вима Ван Эйка (Wim van Eck) «Electromagnetic Radiation from Video Display Units: An Eavesdropping Risk?», опубликованная в журнале «Computers and Security» в декабре 1985 г. [1].
С тех пор многое изменилось. Переход на интерфейсы VGA и DVI значительно усложнил задачу перехвата ПЭМИ.
Наиболее подробно исследование проблемы перехвата ПЭМИ видеомониторов с интерфейсами VGA и DVI проведено в диссертации М.Г. Кюн (Markus G. Kuhn)) [2]. Для перехвата ПЭМИ он использовал цифровой супергетеродинный приемник Dynamic Sciences R1250 с логопериодической антенной.
Сигнал с демодулятора приемника подавался на цифровой запоминающий осциллограф Tektronix TDS 7054, а затем обрабатывался с использованием специального программного обеспечения и преобразовывался в растровые изображения, которые выводились на монитор компьютера в реальном масштабе времени. Для синхронизации изображения использовался внешний высокостабильный генератор импульсов R-1160C.
Эксперименты проводились в здании, расположенном в полугородской среде. Несмотря на то, что в здании находилось более 100 работающих компьютеров, при экспериментах удавалось перехватывать текстовые изображения на расстояниях 10 м через два офисных помещения (три гипсокартонные стены), расположенных на том же этаже здания [2].
Использование цифрового запоминающего осциллографа позволило М.Г. Кюну реализовать метод некогерентного накопления импульсов, что существенно повысило качество перехваченных изображений. Время усреднения (количество усредняемых кадров) ограничивалось памятью цифрового запоминающего осциллографа.
При проведении исследований М.Г. Кюн установил, что частота обновления яркости (цвета) каждого пикселя изображения Fn (pixel clock frequency) зависит от размеров изображения, частоты обновления экрана FM и особенностей видеокарты, что позволяет, «подстроившись» под тактовую частоту Fn конкретного компьютера, выделять изображение, выводимое на экран его монитора, на фоне побочных электромагнитных излучений других компьютеров.
В открытой отечественной литературе публикации, связанные с техническими каналами утечки информации, вызванными побочными электромагнитными излучениями, стали появляться в конце прошлого - начале этого века. Основное внимание в этих работах уделено средствам измерений и методам измерений ПЭМИ в целях оценки эффективности защиты средств вычислительной техники от утечки информации по техническим каналам, однако вопросы, связанные с теоретической оценкой возможностей перехвата ПЭМИ средствами разведки, практически не рассматривались.
Целью данной статьи является разработка математической модели обнаружения побочных электромагнитных излучений видеосистемы компьютера оптимальным приемником, позволяющей проводить оценку возможностей перехвата ПЭМИ средствами разведки.
Проведенный анализ показал, что в качестве показателя оценки возможности перехвата ПЭМИ СВТ наиболее часто используется вероятность правильного обнаружения информативного сигнала приемным устройством средства разведки Ро при фиксированной ложной тревоге Рлт (критерий Неймана-Пирсона).
При перехвате изображения, выводимого на экран монитора, необходимо учитывать, что оно стабильно в течение некоторого времени (Га), которое зависит от характера действий оператора ПЭВМ и может варьировать от нескольких секунд (при наборе текста) до нескольких минут (при чтении текста). Данный факт позволяет использовать методы цифровой корреляционной обработки принимаемых импульсных сигналов, что существенно повышает отношение сигнал/шум. Следовательно, для расчета вероятности правильного обнаружения пачки одинаковых слабых некогерентных нефлюктуирующих импульсов можно использовать формулу [3]
Ро * о(р-4N - Ф-1 (1-Рлт)) , (1)
где Ф(х) = —^= J exp--dt - интеграл вероятности; Ф_1 (x) - функция, обратная Ф(х);
q -энергетическое отношение сигнал/шум на входе разведывательного приемника; N - количество осредненных импульсов, N = Fc •Та ; Fc - частота кадровой развертки монитора, Гц; Та - время стабильности перехватываемого изображения, с.
Учитывая, что для оптимального приемника полоса пропускания фильтра AF = 1/т, и допуская, что форма импульса прямоугольная, энергетическое отношение сигнал/шум на входе разведывательного приемника q будет равно
где Ри - мощность одиночного импульса на входе разведывательного приемника, Вт; Nm -
мощность шума, приведенная ко входу разведывательного приемника в полосе пропускания AF, Вт.
Мощность шума, приведенная к входу разведывательного приемника, будет определяться как собственными шумами приемника, так и шумами антенны
где Nш.n = J Nш.n (f
)df - мощность собственных шумов приемника в полосе пропускания AF;
Non(f) - спектральная плотность мощности собственных шумов приемника; Nmа = J Nmа(f>df -
мощность шумов антенны, приведенная ко входу разведывательного приемника в полосе пропускания AF; Nш.a (f) - спектральная плотность мощности шумов антенны, приведенная ко входу разведывательного приемника.
возникающей за счет ПЭМИ
Учитывая, что при выводе на экран монитора реального изображения побочные электромагнитные излучения видеосистемы ПЭВМ анализатором спектра не обнаруживаются, измерения рекомендуется проводить при выводе на экран монитора тестового сигнала «точка - через точку», представляющего собой чередование «белых» и «черных» пикселей.
При таком виде тестового изображения спектр ПЭМИ носит дискретный характер, уровень излучаемых ПЭМИ максимален.
Например, проведенные исследования ПЭМИ ПЭВМ с интегрированной видеокартой Intel (R) HD Graphis Family с интерфейсом VGA [4] показали, что для теста «точка - через точку» для разрешения монитора 1280x1024x60:
- спектральные составляющие ПЭМИ видеосистемы ПЭВМ выявлены в диапазоне частот от 54 до 2322 МГц (вплоть до 43-й гармоники);
- частота первой гармоники ПЭМИ составляет: F0 = FH/2 « 54 МГц, где FH - частота обновления яркости (цвета) каждого пикселя;
- длительность импульсов цветности т « 8,95 нс (т « 0,97/ Fh), а и их период следования Т « 18,6 нс (т.е. Q = Т/т « 2).
Учитывая, что наиболее вероятно роль случайных антенн при излучении ПЭМИ выполняют проводники, соединяющие выход цифроаналогового преобразователя видеоадаптера с разъемом VGA, и кабель, соединяющий системный блок с монитором, будем полагать, что в излучении ПЭМИ доминирует электрическая составляющая электромагнитного поля Ес.
Уровни напряженности поля информативных сигналов ПЭМИ измеряются на всех обнаруженных частотах fi в режиме среднеквадратичного детектора (RMS) при включенном и выключенном тесте.
С учетом погрешностей измерений максимально возможный уровень напряженности поля информативного сигнала ПЭМИ за период измерений рассчитывается по формуле
Ес.і = V(єиЕи.і) - (Еп.і/8 и ) , (4)
где Ес і - максимально возможный уровень напряженности поля информативного сигнала ПЭМИ за период измерений на і-й частоте, мкВ/м; Еиі- - измеренное значение напряженности поля информативного сигнала ПЭМИ на і-й частоте при включенном тесте, мкВ/м; Еш- - измеренное
значение напряженности поля на і-й частоте при выключенном тесте, мкВ/м;
тракта; еа - среднеквадратическая ошибка калибровки измерительной антенної, дБ; еип -среднеквадратическая ошибка измерения амплитуды сигнала измерительным приемником, дБ.
Измерив напряженность электромагнитного поля информативных составляющих ПЭМИ Ес.і и
полагая, что полоса пропускания входного фильтра АР = 1/т, отношение сигнал/шум на входе разведывательного приемника для каждого частотного диапазона, в котором обнаружены информативные составляющие ПЭМИ, можно рассчитать по формуле
2 .^( Есі Л 0 и2- / г А?) (кчл
Ъ = I о о ”-----1 - „ , (5)
где Ес і - напряженность электрической составляющей электромагнитного поля і-й спектральной составляющей, входящей в состав --го частотного интервала, В/м; Ка (/) - спектральный калибровочный коэффициент антенны средства разведки, 1/м; Каг- - значение калибровочного коэффициента антенны средства разведки на і-й частоте, 1/м; Угі - коэффициент ослабления сигнала на і-й частоте на трассе «ПЭВМ - средство разведки»; А?- - --й частотный интервал; Еш.ап (/) - спектральная чувствительность антенны, измеренная на т-й частоте, входящей в состав --го частотного интервала, при отношении сигнал/шум q = 1, В/(м-^Гц); №о п (/) - спектральная плотность мощности собственных шумов приемного устройства, измеренная на т-й частоте, входящей в состав --го частотного интервала, В/(м • ^/Гц); АРи - ширина полосы пропускания измерительного приемника при измерении Ес.і, Гц; М- « А?- / АРи ; 0 = Т/т - скважность тестового сигнала (при тесте
«точка - через точку» 0
2); Т - период следования пиксельных импульсов, с; т - длительность пиксельных импульсов, с; 2 - входное сопротивление приемного устройства, Ом.
Расчет значений граничных частот частотных интервалов АР- осуществляется по формулам
где /н- - нижняя частота --го частотного интервала, МГц; /в- - верхняя частота --го частотного
интервала, МГц; т - длительность импульсов передачи оттенка цвета в тестовом режиме, с.
Полагая, что шумы антенны значительно выше собственных шумов приемного устройства средства разведки, формулу (5) запишем в виде
7 М (.а.((/)/К*-т(Л)2 ^ АР- АР-Еаі
где Ес.і - напряженность электрической составляющей электромагнитного поля і-й спектральной составляющей, входящей в состав--го частотного интервала, мкВ/м; Угі - коэффициент ослабления сигнала на і-й частоте на трассе «ПЭВМ - средство разведки»; Еша.і - спектральная чувствительность антенны на і-й частоте, измеренная при отношении сигнал/шум q = 1 и АР = 1 Гц, мкВ/(м-ТТц); АР- - --й частотный интервал, Гц; п- - количество измеренных спектральных составляющих, попадающих в--й частотный интервал.
При измерении уровней напряженности поля сигналов ПЭМИ в зависимости от длины волны измерительная антенна может оказаться в ближней, средней или дальней зонах. Ближняя зона ограничена расстоянием от излучателя г < ^/2п. Дальняя зона начинается с расстояния г > (3. 10)^ . Будем полагать, что границей дальней зоны является расстояние г = 6^.
В ближней зоне электрическая составляющая электромагнитного поля Ес убывает обратно пропорционально кубу расстояния (
1/г3), а дальней - обратно пропорционально расстоянию (
1/г). Предположим, что в средней зоне электрическая составляющая электромагнитного поля Ес убывает обратно пропорционально квадрату расстояния (
Тогда затухание на трассе «ПЭВМ - средство разведки» Уг (безразмерная величина) можно рассчитать по формулам [5]:
А. Для частоты сигнала ПЭМИ ниже / < 47,75 МГц
47,75- г2 47,75 1800
Б. Для частоты сигнала ПЭМИ 47,75 МГц< ї < 1800 МГц
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.2 1800 г если г < ;
В. Для частоты сигнала ПЭМИ ї > 1800 МГц
где ї - частота измеренного сигнала, МГц; г - расстояние от ПЭВМ до средства разведки, м.
Выбор нормативного (порогового) значения вероятности правильного обнаружения сигнала целесообразно осуществлять с точки зрения минимизации вероятности полной ошибки Рош .
Случай, когда вероятность ошибки соизмерима с вероятностью правильного обнаружения сигнала, является случаем наибольшей неопределённости при принятии решения о наличии или отсутствии сигнала. Поэтому в качестве порогового значения при решении задачи обнаружения сигнала целесообразно принять значение вероятности правильного обнаружения Рп « 0,3.
Задаваясь пороговыми значениями вероятности правильного обнаружения сигнала Рп и вероятности ложной тревоги Рлт из формулы (1) легко получить предельно допустимое (пороговое) значение энергетического отношения сигнал/шум на входе приёмного устройства средства разведки 3
Например, для вероятностей Рп = 0,3 и Рлт = 10-3 пороговое значение отношения сигнал/шум на входе приёмного устройства средства разведки будет равно 3«2,68/л/^ = 2,68/,/^: -Та .
Пространство вокруг ПЭВМ, в пределах которого отношение сигнал/шум q на входе разведывательного приемника превышает пороговое значение 3 3), называется опасной зоной 2 (Р2). Сле-
довательно, перехват ПЭМИ ПЭВМ возможен при выполнении двух условий (рис. 2 [6]):
- первое - расстояние от ПЭВМ до границы контролируемой зоны должно быть менее зоны Я2
- второе - в пределах зоны Я2 возможно размещение средств разведки ПЭМИН.
Рис. 2. Схема перехвата побочных электромагнитных излучений ПЭВМ (электромагнитный технический канал утечки информации)
Обычно зону R2 рассчитывают применительно к стационарным, перевозимым и переносимым средствам разведки.
Расчет зоны R2 проводится в следующей последовательности.
Начиная с расстояния r = 1 м с шагом 1 или 5 м по формуле (5) или (7) рассчитывается отношение сигнал/шум qj для каждого частотного диапазона, в котором обнаружены информативные составляющие ПЭМИ. Полученные значения qj сравниваются с рассчитанным по формуле (11) пороговым отношением сигнал/шум 8. За значение зоны R2, м, принимается то минимальное расстояние г, при котором для всех частотных диапазонов выполняется условие qj <8 , т.е. R2 = min |qj < 8.
Таким образом, предложенная математическая модель обнаружения побочных электромагнитных излучений видеосистемы компьютера оптимальным приемником позволяет оценить возможность перехвата ПЭМИ ПЭВМ средствами разведки и обосновать целесообразность использования на объектах информатизации тех или иных технических средств защиты информации.
3. Теоретические основы радиолокации: учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / А. А. Коростылев, Н.Ф. Клюев, Ю.А. Мельник и др. / Под ред. В.Е. Дулевича. - М.: Сов. радио, 1978. - 608 с.
4. Исследование побочных электромагнитных излучений видеосистем средств вычислительной техники. Шифр «107-ИПП-ИБ»: отчет о НИР «заключ.» / МИЭТ; рук. А.А. Хорев - М., 2013. -167 с.
5. Хорев А.А. Оценка возможности по перехвату побочных электромагнитных излучений видеосистемы компьютера. Ч. 2 // Специальная техника. - 2011. - № 4. - С. 51-62.
6. Хорев А.А. Техническая защита информации: учеб. пособие для студентов вузов: в 3 т. - Т. 1: Технические каналы утечки информации. - М.: НПЦ «Аналитика», 2008. - 436 с.
Хорев Анатолий Анатольевич
Д-р техн. наук, профессор, зав. каф. «Информационная безопасность»
Evaluation of the possibility of detection side compromising electromagnetic emanations video PC
One of the most dangerous channels of the leakage of information with restricted access, on-cultivated PC channel is the leakage arising from side within the compromising electromagnetic emanations video PC. In the article development of a mathematical model for discovering compromising electromagnetic emanations video PC optimal receiver and instrumental calculation method for evaluation of power interception compromising electromagnetic emanations means of intelligence. Developed the mathematical model takes into account the possibility of improving the signal to noise due to digital signal processing with the interception of multiple «frames» image.
Keywords: video system, compromising electromagnetic emanations, technical channel of information leakage, the interception of information.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Вопросы по ацп
есть вопросы по работе ацп :
1. Почему скоростные характеристики ацп измеряются в MSPS, а, скажем, не в мегагерцах ?
2. Если у нас есть АЦП в характеристике которого записано, например 1 MSPS, означает ли это что я могу снимать сигнал частотой в 1 MHz ?
3. Сколько тактов МК я должен послать МК для получения выборки с внешнего ацп ?
4. Допустим, я хочу обработать периодический сигнал с частотой 1 MГц. C какой частотой должен работать микроконтроллер (имеется ввиду в упор)
5. То же что и 4й но для апериодического сигнала.
Спасибо за ответы. Пожалуйста дайте их по пунктам, и аргументированно, а не так "бери мегу 100500 её должно хватить"
1. По сути, это скорость.. А по твоему она должна измеряться не в км/ч, а просто в часах..2. Не снимать сигнал, а считывать значение сигнала со скоростью..
3.4. Почему МК должен себе-же посылать сколько-то каких-то тактов?
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!
_________________
Загружая на вход компьютера "мусор", на выходе получим "мусор^32".
PS. Не работаю с: Proteus, Multisim, EWB, Micro-Cap. не спрашивайте даже
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Чё-то мя один пункт пропустил, но пушистый Meteor вроде всё рассказал.._________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов.
хмм говоря русским языком, если я попробую посмотреть значение 1 MHZ синуса сигнала АЦП с 1 MSPS, то в теории я увижу только 1 точку за период ? тогда меняю попрос : как много выборок обычно делают ?Навигационные модули позволяют существенно сократить время разработки оборудования. На вебинаре 17 ноября вы сможете познакомиться с новыми семействами Teseo-LIV3x, Teseo-VIC3x и Teseo-LIV4F. Вы узнаете, насколько просто добавить функцию определения местоположения с повышенной точностью благодаря использованию двухдиапазонного приемника и функции навигации по сигналам от MEMS-датчиков. Поработаем в программе Teseo Suite и рассмотрим результаты полевого тестирования.
Смотря, что хочется получить и с какой точностью оцифровать сигнал..Если, как в большинстве цифровых осциллографов, то 256 выборок на период входного сигнала..
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
насколько я понимаю я должен подать сигнал тактирования на ацп, снять с портов, поместить в рон, потом в озу ? Еще прочитал что есть такая штука как DMA как я понял с ее помощью можно сразу писать в озу ?
Давай конкретную схему с указанием типа АЦП и МК и на примере будем объяснять, а то, так можно ооочень много нацарапать и не о чём..
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
Если, как в большинстве цифровых осциллографов, то 256 выборок на период входного сигнала..
блин, это чтобы просмотреть на график 1 MHz сигнала надо иметь 256MSPS, это ж какой контроллер должен быть ?? . как выходят из положения ? ставят буферную память (кажется называется FIFO), записывают с ацп туда, а потом считывают ? Но если запись длится меньше времени, чем считываение, то часть сигнала теряется.. или есть программные средства ?
чтобы просмотреть на график 1 MHz сигнала надо иметь 256MSPS, Это просто одна из организаций памяти, Первым вошёл - первым вышел..Но если запись длится меньше времени, чем считываение, то часть сигнала теряется.. Не факт.. Всё зависит от конкретного алгоритма работы схемы..
Можно например, оцифровать сигнал и заполнить память, а потом спокойно эти значения вывести на экран или записать куда-то..
А если нужно постоянно оцифровывать, так сказать "в реальном времени", то каждый узел должен успевать.
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
_________________
RETI ;рети-рети интеррапт, через шины данных тракт, через память, через порт, возвращайся в главный код
@hobbyelectronics
Что касается получения отображений высоких частот (особенно многопериодных), то в некоторых случаях используют перенос спектра. Например, исходный синусоидальный сигнал 10 МГц, оцифровыватся на частоте 9,5МГц. В результате (выводы т. Найквиста-Шенона) образуются отсчеты, огибающая которых, имеет частоту 10-9,5 = 0,5 МГц.
Кроме того, применяют несколько АЦП, оцифровывающих один сигнал. Каждый АЦП запускается с некоторой фиксированной задержкой. В итоге получают набор отсчетов высокой плотности
_________________
Загружая на вход компьютера "мусор", на выходе получим "мусор^32".
PS. Не работаю с: Proteus, Multisim, EWB, Micro-Cap. не спрашивайте даже
Вовсе не обязательно..
Вот например на сканере написано, что изображение сканируется с глубиной цвета 48бит..
Неужели ты думаешь, что там стоит 48битный АЦП?
В лучшем случае стоит 16 бит, а всё остальное довычисляется программно..
Посмотри параметры любого цифрового осциллографа, там есть просто Частота выборок, а есть Эквивалентная частота выборок..
Вторая превышает первую в несколько раз, если не в десятки раз..
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
Пока автор отсутствует, я займу его место и ваше время =)
давайте обстрактно. Есть ацп с 8 бит шиной, тактовым входом и enable- Sampling Rate 40MSPS
- 8.8 Bits at fIN = 10MHz
- Low Power at 40MSPS 225mW
- Wide Full Power Input Bandwidth 250MHz
- On-Chip Sample and Hold
- Fully Differential or Single-Ended Analog Input
- Single Supply Voltage +5V
- TTL/CMOS Compatible Digital Inputs
- CMOS Compatible Digital Outputs 3.0/5.0V
- Offset Binary or Two's Complement Output Format
- Pb-free Available
на его примере сможете рассказать ? думаю ТС это не повредит
кстати что такое Wide Full Power Input Bandwidth ?
_________________
RETI ;рети-рети интеррапт, через шины данных тракт, через память, через порт, возвращайся в главный код
@hobbyelectronics
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
ладно, распаяю на макетку, буду смотреть что к чему.
напишите, какими программными средствами можно увеличить входную частоту, так чтоюы осцилл еще выполнял свои функции ? Интерполяция ? Стробирование ?
и вы так и не ответили что такое Wide Full Power Input Bandwidth ?
_________________
RETI ;рети-рети интеррапт, через шины данных тракт, через память, через порт, возвращайся в главный код
@hobbyelectronics
какими программными средствами можно увеличить входную частоту, Аппаратно ещё можно увеличить с другим АЦП, а вот программно - мя даже не знаю, что и придумать..
_________________
Между людьми возникает напряжение, если у них разный потенциал.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Кто сейчас на форуме
Есть еще одна частотная характеристика, называемая полосой частот, хотя правильнее было бы назвать ее верхней границей частотной характеристики видеотракта, поскольку для полосы надо определять и нижнюю границу.
Эта характеристика обозначается как Bandwidth. Она определяет верхнюю границу полосы пропускания видеоусилителя. Обычно ее измеряют в мегагерцах по спаду характеристики на — 3 децибела от максимального значения.
На монитор от видеоадаптера, кроме синхроимпульсов кадровой и строчной разверток, подаются также сигналы интенсивности каждого из составляющих цветов для каждого пикселя изображения, которые представляют собой последовательность видеоимпульсов различной амплитуды. Она и определяет интенсивность электронного пучка (а значит, и интенсивность свечения люминофора) в данной точке. Нетрудно посчитать, что интенсивность луча должна меняться с частотой, равной (в первом приближении) произведению числа строк на число вертикальных полос выбранного разрешения и на частоту обновления кадров.
Так, для режима XGA при частоте кадровой развертки 1024 х 769 х 75Гц”59 Мгц. Тактовая частота видеосигнала (видеоимпульсов) — Dot Rate, Pixel Rate, Pixel Clock — в 1,33 — 1,40 раза выше этой оценки, что связано с переходными процессами и обратным ходом луча.
Видеоадаптер вырабатывает низковольтные видеосигналы, их максимальная амплитуда не превышает 0,7 — 1 В. Этот сигнал затем усиливается видеоусилителем и подается на модулирующие электроды кинескопа. Для того чтобы видеосигнал проходил без искажения, необходимо, чтобы граница полосы пропускания видеотракта превышала тактовую частоту сигнала. Максимальное значение частоты видеоимпульсов, при котором еще и возможно получение качественного изображения, соответствует значению верхней границы полосы видеотракта. Если реализуется режим, требующий частоты видеоимпульсов, превышающий Bandwidth (это возможно, если требуемые частоты синхронизации поддерживаются монитором), то изображение на экране будет расплывчатым.
Требования к частотным характеристикам
Для того чтобы нагляднее представлять себе масштабы указанных величин, в таблице 3 приведены приблизительные (округленные) частоты синхронизации и тактовые частоты видеоимпульсов для некоторых опорных режимов IBM-совместимых компьютеров, соответствующие стандартам VGA и VESA (Video Electronics Standard Association — Ассоциация стандартов в области видеоэлектроники, которая определяет подавляющее большинство стандартов видеосистем для IBM-совместимых компьютеров, в частности, стандарты на разрешения частоты синхронизации, уровни сигналов, компьютерные шины и т. д.).
Главным и наиболее наглядным частотным параметром монитора является частота кадровой развертки, указанная для определенного разрешения. Именно эта характеристика определяет уровень мерцания изображения и утомляемость при работе и наряду с качеством фокусировки влияет на эффективное разрешение, т. е., в конечном счете, на эффективный размер экрана.
Связь частотных характеристик монитора
| Разрешение, пиксель | Частота вертикальной синхр., Гц | Частота горизонтальной синхр., Гц | Dot Rate |
| 640 х 480 | 60 120 | 31.5 61 | 25 50 |
| 800 х 600 | 60 75 80 100 | 38 47 50 64 | 40 50 53 67 |
| 1024 х 768 | 60 75 80 | 48 60 64 | 65 79 84 |
| 1280 х 1024 | 60 75 80 | 64 80 86 | 108 135 144 |
| 1600 х 1200 | 60 75 80 | 75 94 100 | 160 200 210 |
Если монитор при выбранном разрешении не обеспечивает такой скорости обновления кадров, то лучше выбрать режим с меньшим разрешением, на котором, тем не менее, значение 75 – 80 Гц достигается. В противном случае работа за компьютером будет опасна для зрения. Некоторые мониторы имеют верхнюю границу диапазона частот кадровой развертки порядка 120 – 160 Гц. Такие частоты возможны на разрешениях, которые существенно ниже эффективного.
К другим частотным характеристикам монитора относится диапазон частот строчной развертки. Поскольку компьютер должен иметь возможность работать под DOS, на всех мониторах предусмотрен режим 640 х 480 при частоте кадровой развертки 60 или 70 Гц, что определяет нижнюю границу диапазона частот строчной развертки (порядка 30 – 31 кГц), которая стандартна для всех мониторов любого размера. Для удовлетворения эргономических требований верхняя граница для 15-дюймовых мониторов должна быть не ниже 60 – 64 кГц, а для 17-дюймовых — 80 – 86 кГц. Если монитор 15 дюймов имеет максимальную частоту строчной развертки 50 кГц, то на разрешении 1024 х 768 он сможет обеспечить частоту смены кадров всего лишь около 60 Гц, поэтому на этом разрешении его лучше не использовать.
Аналогично обстоят дела и с полосой видеотракта. Исходя из эргономических норм на частоту вертикальной развертки, монитор, предназначенный для работы с разрешением 1024 х 768, должен иметь границу полосы видеотракта не ниже 80 – 85 МГц, а для разрешения 1280 – 1024 — не ниже 135 – 150 МГц.
Управление монитором
Цифровое управление
В отличие от старых 14-дюймовых устройств современные мониторы имеют довольно большое число различных регулировок. Это связано с тем, что они могут поддерживать множество различных видеомод, каждая из которых определяется комбинацией частот синхронизации горизонтальной и вертикальной развертки. Монитор не имеет ни малейшего представления о том, какое на него выводят разрешение. Для монитора главными управляющими сигналами являются именно частоты синхронизации, выдаваемые видеоадаптером, т. е. количество строк, выводимое на экран в каждом кадре, и количество обновлений кадра за секунду (задаваемое соответствующими частотами). А частота изменения интенсивности импульсов в строке (определяющая разрешение по горизонтали) — компетенция исключительно видеоадаптера.
Правда, монитор должен без искажений усилить видеосигналы и подать их на модуляторы. Некоторые мониторы выводят в экранном меню разрешение моды, соответствующее заводским установкам. Но это зависит от способности управляющего микропроцессора “приписать” индицируемое разрешение определенной конфигурации подаваемых частот синхронизации.
Каждая мода требует индивидуальной настройки размеров и положения изображения, а также компенсации геометрических искажений.
Важным достоинством современных аппаратов является наличие в их архитектуре микропроцессора, осуществляющего цифровое управление устройством, и регистров памяти, в которых хранятся параметры установки после выключения монитора.
Таким образом, после начальной настройки изображения в выбранной моде монитор в дальнейшем (после возвращения в тот же режим) сам устанавливает все регулировки в нужное положение. Если происходит новая подстройка параметров моды, то запоминаются последние значения. Кроме того, имеется несколько фиксированных заводских установок (Factory Preset Modes, Preset Memory), которые соответствуют наиболее часто встречающимся режимам. Обычно это не самые предельные режимы. Если сигналы синхронизации соответствуют заводским установкам (или имеют отличия в пределах некоторого интервала ошибок), монитор определяет это как стандартную моду и может выставить заданные на заводе параметры.
В документации обычно указываются число заводских установок и их характеристики (частоты синхронизации и соответствующее им разрешение), а также число установок, доступных пользователю (User Memory). Обычно их насчитывается от 10 до 20, что является достаточным для работы с разумным количеством используемых мод.
Говоря о цифровом управлении монитором, стоит упомянуть еще один параметр, который может быть цифровым или аналоговым, — это способ передачи видеосигнала от видеоадаптера. На старых моделях применялась цифровая кодировка интенсивности луча (в ней назначение интенсивности будущего луча оцифровывалось, и каждый разряд передавался либо нулем, либо единицей по всему проводнику), которая позволяла предавать очень небольшое количество цветов (равное количеству проводников), обычно 16. Сейчас в термин “цифровой” вкладывается совсем иной смысл. На современных аппаратах видеосигнал передается в аналоговом виде (т. е. передается последовательность импульсов, а интенсивность луча определяется амплитудами импульсов), что указывается в соответствующем разделе документации и позволяет передавать огромное количество цветов.
Читайте также: