01第一章电视信号的传送

电视技术第一章电视信号的传送问题导向教学法人眼相当于摄像机第一章电视信号的传送第一节电视传像基本原理第二节黑白全电视信号第三节色度学的基本知识第五节NTSC制编码原理第六节PAL制编码过程第四节兼容制彩色电视第七节电视信号的发送第八节彩色电视接收机的基本组成第一节电视传像基本原理一、图像的顺序传送二、图像的摄取与重现三、电视扫描原理四、重现电视图像的基本参量一、图像的顺序传送1.像素构成图像的基本单元称为像素。按照现代电视技术要求，一幅电视图像有40多万个像素。2.图像的顺序传送将一幅图像的像素信息，按照一定顺序依次传送的方法。顺序传送电视系统示意图二、图像的摄取与重现1.图像的摄取——光电转换原理{光电导摄像管CCD摄像器件光电转换器件光学系统亮度不同，阻值不同负极性图像信号光电转换过程：（1）被摄景物通过光学镜头在光电靶面上成像。（2）光电靶把“光像”（不同部分亮度不同）变成“电像”（不同部分电导率不同）。（3）电子束在行、场偏转磁场的作用下，沿靶面扫描，拾取光电靶上各点的信号，产生回路电流，在负载电阻上形成图像信号电压。2.图像的重现电光转换器件：显像管显像管电子枪三、电视扫描原理1.行扫描和场扫描（1）行扫描电子束沿水平方向扫描，称为行扫描。行扫描正程、逆程。行周期、行频。参数：TH=64µs，THs=52µs，THr=12µs。fH=1/TH=15625HZ（2）场扫描电子束沿垂直方向扫描，称为场扫描（或帧扫描）。场扫描参数：TV=20ms，TVs=18.4ms，TVr=1.6ms。场扫描频率fV=1/TV=50HZP4有误2.逐行扫描和隔行扫描（1）逐行扫描光栅场回扫线将被消隐掉行回扫线（2）隔行扫描就是把一帧图像分为两场来扫描。奇数场偶数场•如果每秒传送25帧图像，每秒则扫描50场，即帧频为25HZ，场频为50HZ，由于人眼每秒依次看到50幅画面，不会有闪烁的感觉。四、重现电视图像的基本参量1.图像的几何特征•电视机屏幕的宽高比4﹕316﹕9•显像管屏幕的大小21英寸（54cm）、25英寸（64cm）、29英寸（74cm）。1英寸=2.54cm•图像的非线性失真和几何失真•图像的非线性失真行扫描锯齿波电流非线性场扫描锯齿波电流非线性•图像的几何失真常见的有枕形失真、桶形失真、梯形失真、平行四边形失真等。2.图像清晰度与电视系统分解力图像清晰度是人们主观感觉到的图像细节的清晰程度。它与电视系统传送图像细节的能力有关，这种能力称为电视系统的分解力。常用多少“线”表示。（1）垂直分解力垂直分解力是指沿图像垂直方向所能分解的像素数目，用M表示。垂直分解力的高低主要取决于扫描行数的多少，还和图像与扫描线间的相对位置有关。•垂直分解力等于或小于帧正程扫描行数（575行）•图像与扫描线间的相对位置（见下图）摄像显像高电平中电平黑灰M通常在1/2Z′～Z′（Z′为帧扫描正程行数）之间取值。我国电视标准规定，M=437线。（2）水平分解力水平分解力是指沿图像水平方向所能分解的像素数目，用N表示。水平分解力的高低主要取决于图像信号通道的频带宽度及扫描电子束横截面积的大小。图像的水平分解力还受到扫描电子束横截面积的影响白由于扫描电子束存在一定的截面积而造成电视系统水平分解力下降的现象，称为孔阑效应。减小电子束直径可以提高水平分解力，但电子束直径的大小要适当。实验证明，水平分解力与垂直分解力相当时图像质量最佳。水平分解力：5834373434MN线3.图像的亮度、对比度和灰度等级亮度是指人眼对光的明暗程度的感觉。客观景物的最大亮度与最小亮度之比称为对比度。重放电视图像的对比度，主要取决于图像中最大亮度与最小亮度之比，还与环境亮度有关。黑白图像从黑色（最暗）到白色（最亮）之间的过渡色统称为灰色。灰色所划分的能加以区分的亮度层次数，称为灰度等级。4.视频图像信号的频带宽度视频图像信号的频带宽度与一帧图像的像素个数和每秒扫描的帧数有关。一帧图像的总像素个数约为5104.434575575图像信号的最低频率可认为是0；最高频率：5.5252104.45maxfMHz我国电视技术标准规定，视频图像信号的频带宽度为0～6MHZ。第二节黑白全电视信号一、图像信号二、复合消隐信号三、复合同步信号四、黑白全电视信号一、图像信号图像信号是全电视信号的主体，是由光电转换器件把光像中明暗不同的像素分布转变成按时间顺序排列的电信号。可分为正极性图像信号和负极性图像信号。图像信号的电平范围为10%～75%。图像信号特点：（1）单极性（2）相关性t白白灰灰深灰黑黑灰uO二、复合消隐信号•复合消隐信号包括行消隐和场消隐信号。行消隐信号出现在行扫描逆程期间，用来消除行回扫线；场消隐信号出现在场逆程期间，用来消除场回扫线。75%三、复合同步信号•复合同步信号包括行同步脉冲、场同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲。1.电视扫描的同步所谓同步是指接收端与发送端的扫描点保持一一对应的几何位置，它要求收、发两端的电子束扫描必须同频、同相。电视机行不同步的现象行频偏高行频偏低收端行频偏低，将在第1行右端出现行消隐黑条及第2行开始的像素收端行频偏高，发端第1行末的像素及行消隐黑条将在第2行左端出现场不同步的现象正常图像场频偏高向下滚动场频偏低向上滚动行扫描相位不正确场扫描相位不正确行消隐黑条场消隐黑条场扫描不同步的情况超前更超前2.行、场同步信号行、场同步信号是在行、场消隐期间传送的脉冲信号，用于保证电视机的行、场扫描与发送端同步。160µs3.开槽脉冲与均衡脉冲槽脉冲起场同步期间的行同步作用。均衡脉冲的作用是使奇数场和偶数场的复合同步信号通过积分电路而得到的场同步信号波形一致，从而保证了隔行扫描的准确性。偶场最后一个奇场最后一个开槽脉冲四、黑白全电视信号全电视信号有如下三个特点：（1）脉冲性（2）周期性（3）单极性全电视信号中各辅助脉冲参数如下：行消隐脉宽：12µs行同步脉宽：4.7µs场消隐脉宽：1612µs场同步脉宽：160µs槽脉冲宽：4.7µs均衡脉冲宽：2.35µs第三节色度学的基本知识一、光与彩色二、彩色三要素三、三基色原理与混色四、配色方程与亮度公式一、光与彩色1.光光是一定波长范围内的电磁波。波长范围为380～780nm，人眼可以看见它，所以也称可见光。2.彩色彩色是光作用于人眼而引起的一种视觉反映。不同波长的光射入人眼，将引起不同的彩色感觉。二、彩色三要素1.亮度亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。它主要取决于光的强度，还与人眼的光谱响应特性有关。2.色调色调是指彩色的类别。物体的色调主要取决于物体的吸收特性和透射或反射特性，还与光源的光谱分布有关。3.色饱和度色饱和度是指彩色的深浅程度。它取决于掺入白光的多少。完全不掺白光的色饱和度最高，定为100％。色调与色饱和度合称为色度。三、三基色原理与混色法1.三基色原理其主要内容是：（1）自然界中绝大多数彩色都可用三基色按一定比例混合而成；反之，任何彩色也可分解为比例不同的三种基色。（2）三种基色必须是相互独立的，即其中任一种基色不能由另两种基色混合而成。（3）混合色的色调与色饱和度取决于三基色的比例。（4）混合色的亮度等于三基色亮度之和。2.混色法相加混色、相减混色红十绿=黄红十蓝=紫蓝十绿=青红十绿十蓝=白红+青=白；绿+紫=白；蓝+黄=白。互补色空间混色法时间混色法四、配色方程与亮度公式1.配色方程国际上规定波长700nm的红光、546.1nm绿光、435.8nm的蓝光为物理三基色。A、B、C、D、E几种标准白色光源相当于白炽灯光中午直射日光散射日光理想白光：各种波长的光能量相等配色实验原理图用物理三基色混合配得标准E白光，其光通量的比例关系为R﹕G﹕B=1.0000﹕4.5907﹕0.0601，三基色的单位量E白光的配色方程可表示为F=1[R]+1[G]+1[B]任意一种彩色光的配色方程可用下式表示F=R[R]+G[G]+B[B]基色单位三基色系数在彩色电视中，NTSC制显像三基色荧光粉配制1lmC白光的方程式为Y=0.299R+0.587G+0.114BY=0.30R+0.59G+0.11B三基色系数PAL制的亮度公式为Y=0.222R+0.707G+0.071B第四节兼容制彩色电视一、对兼容制彩色电视的要求二、兼容制彩色电视发送的信号三、编码•所谓兼容是指黑白与彩色电视机可以相互接收对方电视台的信号。一、对兼容制彩色电视的要求（1）传送的电视信号应包含亮度信号和色度信号。亮度信号包含了彩色图像的全部亮度信息，色度信号包含了彩色图像的色调与色饱和度信息。（2）彩色电视应保留黑白电视原有的各项制度。（3）色度信号和亮度信号之间的串扰要小。二、兼容制彩色电视发送的信号兼容制彩色电视发送一个亮度信号和两个色差信号1.彩色图像的分解与三基色信号标准彩条图案2.亮度信号3.色差信号色差信号就是用基色信号减去亮度信号。UR－Y=UR－UY=UR－(0.30UR+0.59UG+0.11UB)=0.70UR－0.59UG－0.11UBUG－Y=0.41UG－0.30UR－0.11UBUB－Y=0.89UB－0.30UR－0.59UG为什么传送UR－Y、UB－Y两个色差信号，而不传送UR、UG、UB三基色信号？亮度信号和色差信号的产生三、编码对三基色电信号进行组合编排而得到彩色全电视信号的过程叫做编码。三种电视制式，NTSC制、PAL制和SECAM制。第五节NTSC制编码原理一、色差信号的压缩二、频谱间置三、正交平衡调幅四、彩色全电视信号NTSC制——正交平衡调幅制。1954年美国由于所兼容的黑白电视视频信号带宽不同，分4.43MHZNTSC制和3.58MHZNTSC制。一、色差信号的压缩1.色差信号频带的压缩目的是在0～6MHZ的频带内既传送一个亮度信号UY，又传送两个色差信号UB－Y、UR－Y。大面积着色法。信号低频分量——图像大面积部分高频分量——图像细节部分亮度信号带宽：0—6MHz色差信号带宽：0—1.3MHz2.色差信号幅度的压缩目的是为了防止形成的彩色视频信号幅度过大。U＝0.493UB－YV＝0.877UR－Y压缩系数二、频谱间置（交错）1.亮度信号的频谱几种典型图像的频谱活动图像的频谱亮度信号频谱的特点：它是以行频及其各次谐波为主谱线，场频及其谐波对称地分布在它两侧的离散频谱群。它虽然占据了0～6MHZ带宽，但并没有占满，在各主谱线之间存在着空隙，而且频率越高，空隙越大。在0～6MHZ范围内，共有384条主谱线。2.频谱间置把亮度信号和调幅后的色差信号相加，色差信号正好插在亮度信号频谱空隙中，这叫做频谱间置•色副载波频率的选择：NTSC制选择的副载波频率为半行频的奇数倍，称半行频间置，即（n为自然数,取284）=283.5=4.4296875MHZ≈4.43MHZ2)12(HCSfnfCSfHf色差信号和亮度信号的频谱三、正交平衡调幅1.平衡调幅与正交调幅所谓平衡调幅，是抑制掉载波的调幅设调制信号载波信号普通调幅波信号或tUummcostUusscostuUumscos)(ttUUmscos)cos(ttUtUmscoscoscostUtUtUmms)cos(21)cos(21cos平衡调幅波ttUumcoscos或tUtUummcos21cos21采用平衡调幅的方式，可以减小色副载波对亮度信号的干扰。•平衡调幅波的特点：（1）平衡调幅波的幅度，取决于调制信号的幅度，而与载波的幅度无关。当调制信号为零时，平衡调幅波的幅度也为零。（2）平衡调幅波的相位由调制信号和载波共同决定。当调制信号为正值时，平衡调幅波与载波同相；当调制信号为负值时，平衡调幅波与载波反相。（3）平衡调幅波的包络不再是原来的调制信号。因而不能用普通的包络检波器检出原来的调制信号。必须使用同步检波器才能解调出原调制信号。调制信号平衡调幅波载波平衡调幅波调制信号•正交调幅所谓正交调幅是指将两个调制信号分别调制在频率