电视基础知识及绪论.ppt

数字电视原理,授课人:桂林电话箱:susan_gui,使用教材：1、电视原理与现代电视系统裴昌幸等编西安电子科技大学出版社2、数字电视原理与应用姜秀华等编人民邮电出版社,课程安排课时安排：32课时参考教材：电视原理与接收技术唐薇娟西电出版社数字电视原理余兆明西电出版社考核：考试成绩70%平时成绩30%（到课、作业、课堂提问）,电视原理与现代电视系统,1,3,2,4,第1章电视基础知识,第2章彩色电视制式与彩色电视信号,第3章广播电视系统,第4章电视接收系统电路分析,第5章有线电视系统,第6章数字电视与高清晰度电视,5,6,0,绪论,数字电视原理与应用,1,3,2,4,第1章数字电视信号参数及演播标准,第2章图像压缩编码原理,第3章视频压缩标准,第4章信道编码,第5章数字基带传输与数字调制,第6章数字视频广播系统,5,6,0,绪论,电视原理与现代电视系统绪论,1,3,2,4,电视技术20世纪人类最伟大的发明之一,应用电视系统,电视技术的发展历程,我国电视事业的发展,一、电视技术是20世纪人类最伟大的发明之一,1电视是人类进行信息传播变革中影响最大的研究成果,电视是大众传媒的主要载体，它“声像”并茂、色彩兼备，远距离传送，不受文化、年龄的限制，面向社会，深入家庭，成为最具活力的大众传播工具。电视已形成了独特的“电视文化”，在某种程度上改变了人们的思想观念和生活方式。人们通过电视，可以得到与世界、与社会的某种联系，可以得到新的信息、新的知识，对根本不可能亲历的事件可以目睹，对终身难以涉足的异域可以一览无余。,2电视技术是现代科学技术最先进研究成果的集合体,电视技术是20世纪先进的电子科学技术的一项重大成果。现代电视技术集电子学、大规模集成电路、光学、电磁学、材料科学、卫星技术、数字信号处理、色彩学、人类视觉科学等多学科成果于一身的综合性技术。在我们国家和一些发达国家，电视技术产业已经成为国民经济中的支柱产业之一。,二、电视技术的发展历程,1电视的诞生(黑白电视),P.Nipkow,“尼普柯夫圆盘”上螺旋形排列着一些孔洞，当这个盘子旋转时，通过每个孔洞可以浏览一幅图像的一行，光线透过这个孔洞照在这幅图像便完成了一次行扫描，硒光电池将图像的反射光转变成电信号，下一个孔洞顺序扫描紧挨着的那部分图像，直到完整的图像全部被扫描。,1883年圣诞节，德国电气工程师尼普柯夫（P.Nipkow）用他发明的“尼普柯夫圆盘”使用机械扫描方法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有24行扫描线，图像相当模糊。,1923年，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.Zworykin）发明静电积贮式摄像管，后来又发明电子扫描式显像管，这是近代电视摄像术的先驱。在1929年11月18日，Zworykin示范他的全部电子电视接收器。,1939年前后使用电视显象管和摄像管,1908年，英国肯培尔.斯文顿、俄国罗申克夫提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。,V.K.Zworykin(兹沃尔金),19271929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播，并进行短波电视试验，英国广播公司开始试验播发电视节目。1936年11月2日是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫的英国广播公司电视台开始正式播出。这是世界上第一座正式开播的电视台，人们把这一天作为电视事业的开端。英国正式开播的电视在开始时仍为机电系统，4个月后被电子系统取代。,1941年，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标准为每秒30帧、每帧525行。（就每帧行数和场频来说，现行电视标准主要有525行/60帧和625行/50帧两种）同年7月1日，美国联邦通信委员会正式批准建立美国第一座电视台全国广播公司的纽约WNBT电视台。,RCATRK91939(美国),RCATRK121939(美国),2电视图像的彩色化,美国是世界上最早播出彩色电视节目的国家。1953年，美国国家电视制式委员会提出NTSC制。1956年，法国提出SECAM制。1960年，联邦德国提出PAL制。由于政治及经济等方面的原因，始终未能达成一致。于是国际上便形成了3种彩色电视制式同时并存局面。目前世界上采用PAL制的国家最多。中国所采用的电视制式为PAL/D，国家标准为：每帧扫描625行，每秒25帧。,3卫星广播电视的出现,1962年，美国发射“电星一号”通信卫星，进行了横跨大西洋的电视节目传送实验，这是一颗低轨道卫星，使用起来受到许多限制。1964年，国际通信卫星组织的第一颗商用通信卫星“国际通信卫星一号”启用，使世界正式进入了卫星通信时代，国际间进行电视节目的传送和转播成为现实。1969年7月20日阿波罗11号的整个登月过程就是通过卫星传送49个国家，有7.2亿人同时收看到了这个节目。,4高清晰度电视(HDTV)与数字电视(DTV),电视已深入了我们的日常生活，但是我们日常观看的电视画面同电影(35mm)相比还显得很粗糙，这是因为目前构成电视画面的像素较少的缘故。因而，人们又开发研制出了高清晰度电视（HDTV）。高清晰度电视的“高清晰度”指与现行电视相比，其水平和垂直两个方向的图象分辨率都要求提高一倍以上，使用大屏幕显示器近距离观看时，图象细腻逼真，无闪烁和粗糙感，并配以数字环绕音响伴音。真正的家庭影院系统”！,现在HDTV采用16:9的宽高比作为世界标准。为了增加构成画面的像素提高图像的清晰度，HDTV的扫描行数已达到或超过1125行，它是美、日现行电视制式NTSC的525扫描行、我国现行的电视制式PAL的625扫描行的二倍左右，而且每行扫描的像素也要增加2.5倍。我国HDTV标准为19201080i，每帧图像有207万个像素。,1998年9月8日至12日的5天时间里，中央电视台利用我国研制成功第一套数字高清晰度电视系统试验发射了数字高清晰度电视节目，成为继美国、欧洲和日本之后世界上第四个拥有数字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。国庆50周年（1999年）庆典上，我国在北京试播了高清晰度数字电视，试验播出所用发送设备由欧美进口，这次试播的接收设备是我国数字电视产业联盟试制的第二代高清晰度电视，并在技术标准上实现了ATSC和DVB（美、欧两大阵容）标准兼容。,数字电视(DTV)包括普及型数字电视(DPTV，352288i，约300电视线)、标准清晰度数字电视(SDTV，704576i或720480i，约500电视线，相当于DVD标准)和高清晰度数字电视(HDTV，19201080i，约1000电视线)，均采用MPEG-2/1数字压缩技术。标准清晰度电视的图像和伴音的质量都比目前模拟电视有所提高，并且其频道利用率高，在目前模拟电视的一个频道内可以同时播4套（或更多）标准清晰度节目。目前我国各省级电视台的通过卫星传送的电视节目均是采用MPEG-2数字压缩的标准清晰度数字电视(SDTV)电视节目。,三、我国电视事业的发展,1958年5月1日，中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台，1978年5月1日改称现名）使用二频道试播黑白电视，9月2日正式播出。1958年7月，又研制出中国第一辆3信道电视转播车。中央电视台开播后不久，从苏联进口了200部黑白电视机，以后天津广播器材厂很快试制出“北京”牌电视机。,1960年5月1日在北京建成了第一个彩电试验台，用NTSC制进行了试播。但后来也由于国民经济暂时困难而“下马”。1969年彩电研究二度开展并决定暂用PAL制（1982年正式决定PAL/D制为中国彩色电视的标准制式）。1973年5月1日，中央电视台用8频道在北京地区试播，同年10月1日正式播出。从1977年7月25日起，中央电视台的第一套节目全部改为彩色播出。,1999年10月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，并基本形成了星、网结合的广播电视传输体系，有线电视用户8000万。到2000年，我国拥有电视机2.5亿台，8亿多固定电视观众，电视人口覆盖率达到90%。1999年10月1日，中央电视台高清晰度电视试播成功。到1997年，我国已形成年产彩色电视机3000万台的生产能力，出口量500万台。产品质量和技术水平已进入国际先进行列，平均无故障工作时间已达1.5万小时。彩电总体国产化率达到80%以上，国内市场占有率已超过90%。,四、应用电视系统,广播电视应用电视广播电视：指用于广播的电视。主要用途:大众传播媒介，提供电视节目，广播电视。应用电视:广播电视之外的所有电视的统称，也称非广播电视或闭路电视（ClosedCircuitTelevision-CCTV）。主要在工业中应用，多称为工业电视，后来大量普及地使用于商场、饭店、银行、车站等地，用于安全防范、监视控制的目的，遂被称为监控电视。,电视,电视原理与现代电视系统,1,3,2,4,第1章电视基础知识,第2章彩色电视制式与彩色电视信号,第3章广播电视系统,第4章电视接收系统电路分析,第5章有线电视系统,第6章数字电视与高清晰度电视,5,6,0,绪论,第1章电视基础知识,1,3,2,4,1.1电子扫描,1.2黑白全电视信号,1.4显像管及其附属电路,1.3彩色的基本概念,0,1.0广播电视系统的组成,广播电视系统的组成,第1章电视基础知识,广播电视系统,组成摄像机、电视发射机、电视发射/接收天线和电视接收机等。,电视是根据人眼的视觉暂留特性和视觉心理，运用电子技术和光电技术，制作、传递事物的图像信号的方法和技术。,第1章电视基础知识,工作过程：1.视频信号的形成景物摄像机光电转换图象信号加上同步和消隐信号视频信号,视频信号（对图象载频）幅度调制伴音信号（对伴音载频）频率调制高频电视信号天线发射,2.电视信号的发送,3.电视接收,电视机接收天线高频电视信号放大处理解调恢复视频信号显象管重现图象伴音信号喇叭发出声音,无线电视广播系统原理方框图,第1章电视基础知识,1,3,2,4,1.1电子扫描,1.2黑白全电视信号,1.4显像管及其附属电路,1.3彩色的基本概念,0,1.0广播电视系统的组成,1.1.1像素的概念1.像素：组成图像的元素。一幅平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些组成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰。,1.1电子扫描,概念,第1章电视基础知识,黑白平面图像特征参量是亮度。组成黑白画面的每个像素，不但有各自确定的几何位置，而且它们各自还呈现着不同的亮度空间函数；又由于是活动图像，因而每个在确定位置上的像素其亮度又随时间不断地变化着像素的亮度又是时间的函数。可见，像素亮度既是空间（二维）函数，同时又是时间函数。,2图像帧电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成。3并行传输（无法实现）理论上讲，可同时把不同位置上具有不同亮度的像素转变成相应的电信号，再分别用各个相应信道把这些信号同时传送出去；接收端接收后又同时进行转换，恢复出原发送信号。,4串行传输（实际应用）根据人的视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度按一定顺序一个一个地转换成相应的电信号并依次传送出去（只用一条通道），接收端再按同样顺序将各个电信号在对应位置上转变成具有相应亮度的像素。只要这种轮换传送进行的足够快，人眼就会感到重现图像是同时出现的，而无顺序感。,5顺序转换的实现扫描将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程（或逆过程）称为扫描。扫描的过程和我们读书时视线从左到右、自上而下依次进行的过程类似。从左至右的扫描称为行扫描；自上而下的扫描称为帧(或场)扫描。电视系统中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为电子扫描。,通过电子扫描与光电转换，就可以把反映一幅图像亮度的空间与时间的函数，转换为只随时间变化的单值函数（电信号），从而实现平面图像的顺序传送。广播电视采用顺序传送的方法传送图象。像素的顺序传送具有以下两个特点:(1)要求传送速度快。(2)传送要准确，收发同步。,顺序传送像素示意图,空间顺序时间顺序,发送端从左到右从上到下顺序取出各象素的信息通过传输通道传送出去;接收端亦从左到右从上到下顺序（与发送端一一对应地）把各象素的信息重现出来。要使重现的图象是连续的，根据人眼的视觉惰性，传送图象必须迅速；而且要求接收端的顺序传送与发送端同步。,1.1.2光电与电光变换电视图像的转换：在发端:光电转换器件摄像管;在收端:电光转换器件显像管。1.摄像管与光电转换光电导摄像管：属电真空器件。它主要由镜头、光电靶、聚焦线圈和偏转线圈组成。作用：光信号电信号,第1章电视基础知识,光电导摄像管,摄像管的灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。在加速极阳极和聚焦偏转线圈作用下，电子束打到光电靶上，把反映在光电靶上景物的光变为图象信号传送出去。,光电转换原理示意图,-光电靶上的每一个象素等效为电阻R和电容C。扫描某像素时，像素电容C与管子和外电路形成回路，把C二端充电至E;电子束离开某像素时C通过R放电。,光电转换原理：,-光照强，像素电阻R小，C放电多，在扫描该像素时，C充电电流大，输出信号电流大。-光照弱，像素电阻R大，C放电少，在扫描该像素时，C充电电流小，输出信号电流小。,2.显像管与电光转换作用：用于接收端的图像重现。电信号光信号组成：显像管由电子枪，屏幕和玻璃外壳等组成。工作过程：灯丝对阴极加热，阴极发射电子束。电子束在加速极，聚焦极，高压阳极和偏转线圈的作用下，电子束从左到右、从上到下顺序打在屏幕上，把加到栅极与阴极之间的电信号变为重现在屏幕上的图像。,黑白显像管结构图,显像电光转换原理1.像素亮度变化电视信号控制电子束强度2.像素位置变化偏转线圈驱动电子束在荧光屏上扫描3.发光500行清晰度高计算出的电视信号频带宽度10MHz。为了压缩频带，又不降低清晰度，同时避免了闪烁现象，故采取隔行扫描。,隔行扫描就是把一帧图像分成两场来扫：1奇数场+1偶数场。要求:偶数场扫描线正好嵌在奇数场扫描线的中间。我国电视标准规定，一帧由两场复合而成，25帧/秒，50场/秒，625行/帧，312.5行/场。场频为50Hz，不会有闪烁现象，每帧画面仍为625行，图像清晰度未降低，而频带却压缩了一半。,记住！,-第一场（1.3.5行）扫描称奇场，第二场（2.4.6）扫描称偶场，两场合成一幅完整光栅（一帧图像）。,隔行扫描波形图,奇场和偶场的图象合成一帧完整的图象。隔行扫描如果出现并行，会使清晰度降低。,隔行扫描存在下列缺点：(1)行间闪烁效应从电视图像整体来看，隔行扫描后图像场频保持在50Hz，高于临界闪烁频率，观看时不会感觉到闪烁。但当图像中有一行亮线时（假如在奇数行位置），每秒只出现25次，低于临界闪烁频率，就会感到闪烁，这叫行间闪烁。(2)并行现象隔行扫描两场光栅（嵌套位置不准确引起）会重叠在一起并行现象垂直清晰度下降一半。,(3)垂直边沿锯齿化现象当图像上有物体水平方向运动速度足够大时，因隔行分场传送，相邻两行在时间上相差，结果运动物体图像垂直边缘出现锯齿。锯齿深度就是物体在一场时间内水平方向移动的距离。,并行现象示意图,1.2.1主体信号图像信号1.图像信号及其特征图像信号是由摄像管将明暗不同的景像转变而得的电信号。作用：图像信号是在电子扫描作用下,由摄像管将明暗不同的景像转换为相应的电信号,然后经信号通道传送给显像管,用于控制显像管中投射到荧光屏上电子束的强弱，来改变图像的明暗变化。,图像信号有正极性和负极性之分。我国采用负极性信号制。,1.2黑白全电视信号,第1章电视基础知识,图像信号(a)正极性亮度递减信号;(b)负极性亮度递减信号;,(c)一般的负极性图像信号,黑白图象信号的特点：1.相关性：帧间、行间相似2.单极性：正极性/负极性,被传送的黑灰白条,视频信号,图象信号,图像信号特征:(1)相关性：对于一般活动图像,相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相关性。(2)单极性：图像信号电平的数值总是在零值以上或零值以下的一定电平范围内变化的,它不会同时跨越零值上下两个区域,也即具有单极性特点。图像信号：直流平均值决定背景亮度。,记住！,2.图像信号的基本参量三个重要的参量：亮度、对比度和灰度。亮度（B）指单位面积的光通量。光通量的单位是烛光(cd),亮度的单位是尼特(nit)或熙提(sb),它们之间的关系是:,1sb=104nit,1nit=1cd/m21sb=1cd/cm2,图像亮度=实际亮度吗？根据实际要求,电视图像平均亮度应不小于30cd/m2,最大亮度应大于100cd/m2)。显像管的发光亮度上百cd/m2的量级客观景物上万cd/m2,无法达到实际亮度。但由于人眼对背景亮度有很强的适应性,所以只要保持重现图像的对比度与客观景物对比度相等,就可以获得与客观景物一样的明暗感觉了,而完全没有必要重现客观景物的实际亮度。,对比度K-客观景物最大亮度Bmax与最小亮度Bmin之比。,显然环境越亮,电视图像的对比度就越低。重现图像的对比度越大,图像的黑白层次就越丰富,人眼的感觉就越细腻、柔和。,灰色-图像从黑色到白色之间的过渡色的统称。灰度-将这一灰色划分成能加以区别的层次数。为了鉴别电视机所能恢复原图像明暗层次的程度,电视台发送一个十级灰度信号。-供电视机进行灰度测试。实际上,电视机只要能达到六级灰度,就能收看明暗层次较佳的图像。,彩色电视测试图,灰度测试条,3.视频信号的频带宽度设行扫描正程期TSH内扫过的像素数为N,于是扫过每个像素需时为,图像信号最高频率对应周期为2td,则有,故视频信号的频带宽度为5.6MHz,通常将其略称为6MHz。,像素个数/行,行周期：52us,4.图像宽高比图像宽高比也称幅型比。人眼的视觉最清楚的范围：垂直15、水平20屏幕通常为宽高比为43矩形。矩形屏幕的大小用对角线长度表示。常用电视机尺寸：35cm（14英寸）、53cm（21英寸）、74cm（29英寸）、32英寸、37英寸、42英寸等。,观看电视的最佳距离分别为2m、2.5m、3m、4m，眼睛应与荧光屏中心处在同一水平线，观看距离约为屏高的三倍。为增强临场感与真实感，还可加大幅型比。例如，高清晰度电视或大屏幕高质量电视要求水平视角加大，幅型比定为169。,观看电视的最佳距离=？,你知道吗？,5.场频的选择50Hz主要应考虑不能出现光栅闪烁。人眼的临界闪烁频率与屏幕亮度、图像内容、观看条件以及荧光粉的余辉时间等因素有关，为了不引起人眼的闪烁感觉，场频应高于48Hz。随着屏幕亮度的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离的变近，场频应相应提高。,考虑交流电源对电视图像的影响。电视接收机电源滤波不良或因杂散电源磁场的影响，交流电源干扰混入视频信号中，都会使图像产生一种垂直方向的明暗变化，或呈现为一二条水平暗条。当电源频率与场频相同且同步时，这些干扰在图像上是固定不动，只要不太大，眼睛是感觉不出来的；当电源频率与场频不同时，干扰图形将是移动的，以两个频率的差频向上或向下滚动，俗称“滚道”。,每帧扫描行数的确定：,扫描行数决定分解力清晰度。在帧频一定时,每帧行数越多,系统反映图像细节的能力越强,但信号占用的频带也加宽。事实上,由于人眼在一定距离内分辨图像细节能力有一定限度,因此没有必要过份提高每帧行数。,6.扫描行数,你知道吗？,7.图像的几何特征人眼视觉垂直约15、水平约20的矩形。根据这一特点,目前各国电视机屏幕都采用矩形,宽高比大多为43,也有采用54和53、16：9等。几何失真-重现图像的形状、大小、相对位置等与原来景物的不一致程度。,水平几何失真系数,垂直几何失真系数,电视机要求NH17%,NV12%。,几何失真（伸缩失真）原因1：扫描锯齿波电流非线性引起的,扫描电流与重现图像的关系(a)无失真;(b)左伸、右缩失真;（c）上拉、下压失真,几何失真（形状失真）原因2：偏转磁场不规则引起的。由于偏转线圈绕制和安装不当,使磁场方向不规则、不均匀及行、场磁场彼此不垂直等,则扫描光栅将产生枕形、桶形及平行四边形等几何失真。几何失真系数Ng表示如下:水平方向重直方向电视机要求NgH、NgV均小于3%。,图像几何失真示意图,我国广播电视扫描参数,我国广播电视采用隔行扫描,主要扫描参数如下:行频:15625Hz场频:50Hz行周期:64s场周期:20ms行正程时间:52s场正程时间:18.4ms=64287.5行逆程时间:12s场逆程时间:1.6ms=6425帧频:25Hz每帧行数:625(可显示575)帧周期:40ms每场行数:312.5(可显示287.5),思考题,No.1图像信号的特征有哪些？,两个特征:(1)相关性:相邻两行或相邻两帧信号间具有较强的相似性。(2)单极性：图像信号电平的数值总是在零值以上或零值以下的一定电平范围内变化的,它不会同时跨越零值上下两个区域,也即具有单极性特点。（直流平均值决定背景亮度。）,参考答案,思考题,No.2图像信号的基本参量有哪些？,图像信号的基本参量：亮度、对比度和灰度三个参量。亮度-指单位面积的光通量。对比度-客观景物最大亮度与最小亮度之比。灰度-将灰色划分成能加以区别的层次数。,参考答案,思考题,No.3视频信号的频带宽度是多少？,故视频信号的频带宽度为5.6MHz,通常将其略称为6MHz。,参考答案,电视图像按每帧525行、每行5250.764/3=583像素计算：,思考题,No.4我国广播电视扫描参数？,参考答案,我国广播电视采用隔行扫描,主要扫描参数如下:行频:15625Hz场频:50Hz行周期:64s场周期:20ms行正程时间:52s场正程时间:18.4ms行逆程时间:12s场逆程时间:1.6ms帧频:25Hz每帧行数:625(显示575)帧周期:40ms每场行数:312.5(显示287.5),1.2.2辅助信号1.复合同步信号电视系统中,收、发扫描必须严格同步,即收、发扫描对应的行、场起始和终止位置必须严格一致,否则就会出现画面失真或不稳定现象。,行同步脉冲场同步脉冲开槽脉冲前后均匀脉冲,复合同步信号,第1章电视基础知识,同步的实质保证收发两端扫描步调完全一致。1.收发两端扫描的行数和场数、像素数应该相同;2.收发两端电子束扫描的位置要一一对应。即：收发两端电子束扫描规律一致,同频同相。,同步传送像素示意图,空间顺序时间顺序,行、场扫描相位不同步产生的图像,行扫描不同步时显示图像,行不同步：图象杂乱无章场不同步：图象上下滚动,简单复合同步信号：,行同步脉冲场同步脉冲开槽脉冲前后均匀脉冲,复合同步信号,简单复合同步信号,重点,1.复合同步信号（续1）,简单复合同步信号,奇、偶场同步信号之间相隔312.5行,-第一场（1.3.5625行）扫描称奇场，第二场（0.2.4.6624）扫描称偶场，两场合成一幅完整光栅（一帧图像）。,行同步信号行正程结束进入行消隐期发送出的脉冲信号立即开始行回扫保证行扫描与发送端同步。叠加在消隐信号上电平约占全电视信号总幅度的25%脉冲宽度为4.7s前沿滞后行消隐脉冲前沿约为1.3s。,场同步信号场正程的结束后送出的脉冲信号开始场回扫确保与发端保持场扫同步。在场消隐信号出现后就送出。比场消隐信号电平高25%脉宽规定为160s（2.5行周期）前沿滞后场消隐信号前沿约为160s。,通常都把场同步脉冲的前沿作为一场的开始,奇数场结束于半行数处,偶场开始于半行数处。,说明:行同步宽4.7s；场同步2.5TH;行消隐12s,简单复合同步电视信号示意图,1.场同步槽脉冲由于场同步信号为2.5行周期，在场同步信号期间将丢失23个行同步的信息,以致收、发两端在此期间不能保持严格同步,这会使屏幕图像最上面的几行出现不稳定。措施：为了使场同步信号期间不丢失行同步信息,要对场同步脉冲进行开槽。,开槽脉冲、均衡脉冲-复合同步信号,难点,简单的行场同步脉冲,在2.5行宽的场同步期间失去行同步,需要恢复的行同步脉冲,开槽的方式：奇数场开两个偶数场开三个宽度均为4.7s；槽的后沿同步脉冲上升沿的位置；使奇、偶两场同步脉冲的分布位置、数目完全一样；目标：奇场周期=偶场周期隔行扫描的准确实现。,场同步脉冲开槽后的波形,2.均衡脉冲由于隔行扫描的奇、偶场的场同步信号的起点相对于行同步信号的位置不同,奇数场的场同步信号前沿与行同步前沿相同,后沿与行同步前沿差半行;而偶数场的场同步信号是从半行处开始,终止于整行处。将奇场和偶场场同步信号输入到积分电路,得到的积分波形是不同的将影响行、场同步信号准确分离。,无均衡脉冲的复合同步脉冲及积分结果,行场同步脉冲和积分输出波形,开槽后的场脉冲,奇偶场起点不一样会影响扫描的准确性,为了消除奇数偶数两场的时间误差，在场同步信号前后若干行内将行同步脉冲的频率提高一倍。为了使频率提高后的行同步脉冲的平均电平不变，将这些脉冲的宽度减少为原来的一半（2.35s），在场同步信号的前后各有五个脉冲分别称为前均衡脉冲和后均衡脉冲。这样，在奇数场和偶数场的场同步期间，以及前后若干行的同步脉冲波形会完全相同，结果奇数场和偶数场的积分波形也完全相同。,均衡脉冲,加有均衡脉冲的复合同步脉冲及积分结果,均衡脉冲作用-场脉冲开槽和加了均衡脉冲后，奇、偶场积分波形一致，保证场扫描的准确同步。,2.复合消隐信号行消隐信号行扫描逆程期间扫描电子束截止,不传送图像信息;场消隐信号场扫描逆程期间扫描电子束截止,不传送图像信息。作用在行、场回扫期间荧光屏上不出现干扰亮线。,行消隐信号场消隐信号,复合消隐信号,行、场消隐脉冲的相对电平为75%,相当于图像信号黑电平。行消隐脉宽为12s；周期为64s；场消隐脉宽为1612s；周期为20ms。,记住！,复合消隐信号,复合同步与复合消隐信号(a)复合同步信号;(b)复合消隐信号;(c)复合同步与复合消隐信号,同步分离原理框图及波形(a)分离电路原理图;(b)各点波形,行、场同步脉冲的分离,行同步脉冲的提取,场同步脉冲的提取,1.2.3黑白全电视信号1.全电视信号波形将电视图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲等叠加,即构成黑白全电视信号,通常也称其为视频信号。,第1章电视基础知识,重点,全电视信号（视频信号）,辅助信号,图像信号,场同步信号,行消隐信号,均衡脉冲,场消隐信号,行同步信号,开槽脉冲,正极性黑白全电视信号,负极性黑白全电视信号,各脉冲的宽度为:行同步4.7s;场同步160s=2.5H;均衡脉冲2.35s;槽脉冲4.7s;行消隐脉冲12s;场消隐脉冲1612s=25H+12。,记住！,全电视信号三个特点:1.脉冲性全电视信号由图像信号、同步信号、消隐信号等多种信号组合而成。虽然图像信号是随机的,既可以是连续渐变的,也可以是脉冲跳变的,但辅助信号均为脉冲性质,这使全电视信号成为非正弦的脉冲信号。2.周期性由于采用了周期性扫描方法,使全电视信号成为以行频或场频周期性重复的脉冲信号。而且两行间，两场间的信号有相似性；3.单极性与图像信号单极性相同,全电视信号也有正极性与负极性之分。正极性，白电平高，黑电平低。负极性，白电平低，黑电平高。,黑白图象信号及其频谱,方波的频谱分析:周期为T1的方波可以用基波（频率f1=1/T1)与三次谐波频谱（3f1=3/T1)之和近似代表。通过频谱分析，方波可以用基波与奇次谱波之和来代表（1=2/T1)。也就是说，周期函数具有离散频谱。e(t)=E1sin1t+（1/3）E1sin31t+（1/5）E1sin51t+,（1）周期函数具有离散频谱1,n1两谱线间距离1=2/T1。T1越宽，谱线越密。（2）高次谐波n1比基波1的幅度小。（3）n1t/2=m(m是正整数），包络线过零值。f=1/(即第一个零点)。（4）脉冲信号的频带宽度f内=2/,此时f=1/)。,图像信号的频谱,2.全电视信号的频谱所谓频谱,就是电信号的能量按频率分布的曲线。全电视信号的频谱,应是它所包含的主体信号(图像信号)与辅助信号的频谱之和。,图像信号频谱特征:(1)以行频及其谐波为中心,组成梳齿状的离散频谱。(2)随着行频谐波次数的增高,谱线幅度逐渐减小。(3)各群谱线间存在着很大的空隙.实践证明,无论是静止或活动图像,围绕行谱线分布的场频谐波次数不大于20(m20)。按m=20计算,各谱线群所占频谱宽度仅为2mfv=22050=2kHz,相邻两主谱线间距为15.625kHz,可见各群谱线间存在着很大的空隙。,各辅助脉冲信号的频谱,全电视信号频带宽度示意图,1.2.4射频电视信号,我国的电视广播主要使用：甚高频（VHF）、特高频（UHF）波段伴音载频始终比图像载频高6.5MHz，频道下限频率始终比图像载频低1.25MHz，上限频率始终比伴音载频高0.25MHz；每频道的电视信号（射频）频带宽度为8MHz；,92167MHz、566606MHz为供调频广播和无线电通讯等使用的波段,不安排电视频道。,第1章电视基础知识,射频电视信号频谱示意图,思考题,No.1复合同步信号组成及作用？,参考答案,行同步脉冲场同步脉冲开槽脉冲前后均匀脉冲,复合同步信号,同步的作用保证收发两端的电子束扫描步调完全一致。第一,收发两端扫描的行数和场数、像素数应该相同;第二,收发两端电子束扫描的位置要一一对应。,简单复合同步信号,思考题,No.2开槽脉冲、均衡脉冲的作用？,参考答案,开槽脉冲：在场同步脉冲期间相应位置进行开槽，以使场同步信号期间不丢失行同步信息。其中奇数场开两个，偶数场开三个。,均衡脉冲：在场同步信号前后若干行内将行同步脉冲的频率提高一倍，而脉冲的宽度减少为原来的一半这样，在奇数场和偶数场的场同步期间及前后若干行的同步脉冲波形（数目和位置）会完全相同，积分波形也完全相同奇偶场准确同步。,思考题,No.3黑白全电视信号由哪些信号组成？,参考答案,将电视图像信号、复合同步、复合消隐、槽脉冲和均衡脉冲等叠加,即构成黑白全电视信号。也就是说由图像信号及六种辅助信号(场同步、行同步、场消隐、行消隐、前后均衡脉冲及槽脉冲)组成。,思考题,No.4全电视信号的特点有哪些？,参考答案,全电视信号有如下三个特点:1.脉冲性全电视信号为非正弦的脉冲信号。2.周期性两行间，两场间的信号有相似性；3.单极性正极性，白电平高，黑电平低。负极性，白电平低，黑电平高。,思考题,No.5全电视信号的频谱特点是怎样的？,参考答案,全电视信号的频谱特征:(1)以行频及其谐波为中心,组成梳齿状的离散频谱。(2)随着行频谐波次数的增高,谱线幅度逐渐减小。(3)各群谱线间存在着很大的空隙，可以被再次利用。（4）总的频谱宽度约6MHZ。,1.3彩色的基本概念,1.3.1彩色和光密不可分1.光与可见光光：是一种以电磁波形式存在的物质。可见光：人眼可以看见的光叫可见光。,可见光,：380nm780nm,f:7.891014HZ3.851014Hz,第1章电视基础知识,图122电磁波波谱及可见光光谱,红橙黄绿青蓝紫780630600580510450430380,可见光特性:(1)可见光的波长范围有限,它只占整个电磁波波谱中极小的一部分。(2)不同波长的光呈现出的颜色各不相同,随着波长由长到短,呈现的颜色依次为:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。(3)光有单色光与复合光。只含有单一波长的光称为单色光;包含有两种或两种以上波长的光称为复合光;复合光作用于人眼,呈现混合色。,(4)太阳发出的白光中包含了所有的可见光谱,给人以白色感觉。若把太阳辐射的一束光投射到棱镜上,太阳光会经过棱镜分解成一组红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列的连续光谱。,光的色散特性可知，由于三棱镜对不同波长的折射率不同，太阳光通过三棱镜折射后将依次呈现从红到紫的连续彩色光谱带。通常，把每一种单色光呈现的色调称为谱色，两种或两种以上的单色光聚合，产生复合光，复合光呈现的混合色称为非谱色。,2、光源与物体的颜色色：是一定范围内的电磁波引起人眼视神经的一种视觉。,物体的颜色：物体在一定光源照射下，反射或透射一定的光谱成分，作用于人眼的视觉效果。光源不同，物体的颜色也会变化。,物体分为发光体和不发光体。发光体的颜色由它本身发出的光谱所确定，如白炽灯发黄和荧光灯发白，各自有其特定的光谱色。不发光体的颜色与照射光的光谱和不发光体对照射光的反射、透射特性有关。,当白色光照射不发光、不透明的物体时，一部分光波被吸收，一部分光波被反射或透射，由于反射光或透射光的光谱与入射光不同，因此物体呈现出一定的颜色。当太阳光照射红色的滤色片时，由于滤色片吸收其它色谱而只能让红色通过，因此红色滤色片呈红色。,太阳光下：红旗红色，（反射红色光、吸收其他）绿叶绿色，（反射绿色光、吸收其他）黑板黑色，（吸收全部阳光而呈黑色）红光源下：绿叶黑叶原因：绿叶拿到暗室的红光下观察成了黑色，这是因为红光源中没有绿光成分，树叶吸收了全部红光而呈黑色。,除了太阳光，还有许多人造光源亦能发出类似的太阳光的光，但是又不尽相同，怎样统一？,太阳辐射功率波谱,光源的色温：不同光源有不同的光谱特性。光源的光谱特性与温度有关，用色温来反映光源的光谱特性。3.色温和标准光源（1）绝对黑体既不反射，也不透射，而完全吸收入射光的物体叫做绝对黑体。另外，当绝对黑体被加热时，将辐射出连续光谱，而且光谱的能量分布只与温度有关。,（2）色温：以绝对黑体的加热温度来定义颜色的标准。,（3）标准白光源（共5种）A光源：相当于2800K钨丝灯所发的光。其色温为2854K。它的光谱能量分布主要集中于波长较长的区域，因而A光源的光总带着橙红色。B光源：相当于中午直射的太阳光。其色温为4800K。在实验室中可由特制的滤色镜从A光源中获得。,相当于白天的自然光。色温为6800K。其波谱成分在400500nm处较大，因此C光源的光偏蓝色。NTSC制彩色电视标准白光源。,C光源：,A,B,D,E,D光源:PAL制彩色电视系统的标准白光源。相当于白天平均照明光。因其色温为6500K，故又称D65光源。E光源：是一种理想的等能量的白光源，其色温为5500K。在可见光波长范围内，其各波长具有相同的辐射功率。采用这种光源有利于彩色电视系统中问题的分析和计算。该光源在实际中不存在，是假想的光源。,标准白光源的光谱,E,1.3.2视觉特性1.相对视敏曲线物质有选择地吸收、反射或透射不同波长的光,是物体固有的物理特性,它决定了该物体的颜色;人们感觉到光的亮度和光的颜色却是人的眼睛的生理结构特点所造成的。,（1）.人眼的视觉特性视神经的组成,圆柱细胞：在较暗的情况下，能辨形，但不辨色晚上起重要作用。,圆锥细胞：在较亮的情况下，能辨色，白天起重要作用。（红、绿、蓝）,第1章电视基础知识,在可见光范围内，同一波长的光，当其强度不一样时，给人的亮度感觉是不相同的；对于相同强度而波长不同的光，给人的亮度感觉也是不同的。黄绿色人眼感到最亮（最灵敏）；蓝色和紫色人眼感到最暗（最迟钝）。对于不同的人，相对视敏曲线的形状是会稍有差异的。光线辨暗，曲线左移。,2.人眼的亮度感觉亮度：指光源或发光面的明亮程度。亮度感觉：即包括人眼所能感觉到的最大亮度与最小亮度的差别及在不同环境亮度下对同一亮度所产生的主观光亮感觉。,结论:(1)在不同的环境亮度下,同样的亮度,给人的主观亮度感觉却完全不同。(2)当人眼适应于不同的平均亮度后,可分辨的亮度范围也不相同。,同一物体因受光不同会产生明度上的变化,3.人的彩色感觉锥状细胞又分为三类,分别称为红敏、绿敏和蓝敏。如果某束光线只能引起某一种光敏细胞兴奋,而另外两种光敏细胞仅受到很微弱刺激,我们感觉到的便是某一种色光。,1.彩色三要素亮度、色调和色饱和度三个物理量被称为彩色三要素。由这三个参量可以确切地表示任何一种彩色光。亮度：光作用于人眼引起明亮程度的感觉，它由光的辐射功率及人眼视敏度特性决定。,亮度,色调,饱和度,第1章电视基础知识,1.3.3彩色三要素和三基色原理,亮度与色光的能量及波长的长短有关。还与物体的反射特性、人眼光谱响应特性有关，所以强度相同而彩色不同的光，照射同一物体时也会产生不同亮度。,亮度的变化,色调：是指光的颜色，由作用到人眼的入射光波长成分决定。用来表示彩色的种类，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色，它取决于彩色的主色波长，改变色光的光谱成分就会引起色调的改变，它是彩色最基本的特性。不同光谱成分的反射光使物体呈现不同的色调。对于透光物体，其色调由透射光的波长决定。显然，彩色物体的色调也同样与照射它的光源有关。,变化的色调,色饱和度：是指彩色的纯度，即掺入白光的程度，或指颜色的深浅程度。对于同一色调的彩色光，饱和度越高则颜色越深或者说越纯。掺入白光越多其饱和度越低。色调+饱和度色度。色度即说明彩色光颜色的类别，又说明了颜色的深浅程度。在彩色电视系统中，所谓传输彩色图像，实质上是传输图像像素的亮度和色度。,在饱和的彩色光中增加白光的成分，相当于增加了光能，因而变得更亮了，但是它的饱和度却降低了。若增加黑色光的成分，相当于降低了光能，因而变得更暗，其饱和度也降低了。,对于同一色调的彩色光，饱和度越深，颜色越鲜明或说越纯，相反则越淡。,彩色分辨力,2.三基色原理（1）任何一种彩色都可以由三种基本彩色光混合产生;任一种彩色都可以分解为三种基色。（2）将三基色按不同比例合成可以引起不同的彩色感觉。合成彩色:亮度:三基色亮度之和决定；色度:由三基色之比例决定。（3）三个基色必须是独立的。即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而产生。一般用红、绿、蓝作三基色。,说明：(1)自然界中的大多数颜色,都可以用三基色按一定比例混合得到。(2)混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和。,重点！,3.混色方法红光+绿光=黄光红光+蓝光=紫光(品光)绿光+蓝光=青光红光+绿光+蓝光=白光,相加混色圆图,红色+青色=白色绿色+紫色=白色蓝色+黄色=白色互补色,相加混色方法,直接混色：两种以上彩色光同时投到屏幕上，称直接混色。投影电视就是把红、绿、蓝光同时投到银幕上直接混色。间接混色：（1）时间混色：这种方法是利用人眼的视觉惰性，顺序地让三种基色光先后出现在同一表面的同一点处，当三种基色光交替出现的速度很快时（小于视觉暂留时间），人眼产生的彩色感觉就与三种基色光直接混合时相同。时间混色法是顺序制彩色电视的基础。,（2）空间混色：利用人眼空间细节分辨力差的特点，将三种基色光点放在同一表面的相邻处排列成品字形或竖条形，只要这三个基色光点足够小，相距足够近，当人眼在一定距离之外观看时，就会看到三种基色光混合后的彩色光。彩色显像管就是利用这一原理。（3）生理混色：两只眼睛分别同时观看不同彩色，大脑中形成混色效果。在立体电视中，可以利用这一原理，使图像既是彩色的，又是立体的。,相减混色,印刷、绘画中采用相减混色，例如黄色颜料能吸收蓝色光，在白光照射下，反射光中因缺少蓝光成分而呈现黄色。白蓝-黄相减混色中，通常用黄、品、青作三基色，它们能吸收各自的补色光。黄、品、青按一定比例混合将呈现黑色。,色度三角形,4.色度三角形三基色混合结果,可以由色度三角形予以说明。,思考题,No.1彩色三要素是什么？,参考答案,彩色三要素亮度：光作用于人眼引起明亮程度的感觉，它由光的辐射功率及人眼视敏度特性决定。色调：是指光的颜色，由作用到人眼入射光波长成分决定。色饱和度：是指彩色的纯度，即掺入白光的程度，或指颜色的深浅程度。由这三个参量可以确切地表示任何一种彩色光。,思考题,No.2三基色原理是什么？,参考答案,（1）任何一种彩色都可以由三种基本彩色光混合产生，任一种彩色都可以分解为三种基色。（2）将三基色按不同比例合成可以引起不同的彩色感觉。合成彩色的亮度由三基色亮度之和决定；而色度由三基色之比例决定。（3）三个基色必须是独立的。即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而产生。一般用红、绿、蓝作三基色。,思考题,No.3相加混色方法有哪些？,参考答案,直接混色：两种以上彩色光同时投到屏幕上混色。间接混色：三种（1）时间混色：三种基色光速度很快地按顺序交替出现人眼的视觉惰性。,（2）空间混色：将三种基色光点放在同一表面的相邻处紧密排，只要这三个基色光点足够小，相距足够近，当人眼在一定距离之外观看时，就会看到三种基色光混合后的彩色光。（3）生理混色：两只眼睛分别同时观看不同彩色，大脑中形成混色效果。,思考题,No.4物体呈现的颜色和哪些因素有关？,参考答案,物体呈现的颜色有关因素有：(1)物体对照射光的反射、透射特性有关。(2)光源光谱。(3)人眼视觉特性的差异。,1.3.4计色制及色度图1.配色实验配色实验可通过比色来进行,如图所示。从基色调节装置上分别读出各个基色的数量。,配色实验示意图,第1章电视基础知识,计色制与配色方程CIE（国际发光照明委员会）规定:红基色波长为700nm的红光；绿基色波长为546.1nm的绿光；蓝基色波长为435.8nm的蓝光。从配色实验可知，配出标准E白光所需R、G、B三基色光通量之比为14.59070.0601，因此规定:光通量为1lm红基色光红基色单位R；光通量为4.5907lm绿基色光绿基色单位G；光通量为0.0601lm蓝基色光蓝基色单位B。注：光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，单位为“流明（lm）”。,以R、G、B为单位量进行彩色度量的系统称为RGB计色制。RGB三个基色是用实验得到的实际彩色故称为物理三基色。对于等能白光,R=G=B=1,FE白=1R+1G+1B即等量三基色可配成白色。其光通量为FE白=11+14.5907+10.0601=5.6508lm,对于任一彩色，配色方程可写为F=RR+GG+BB其中，R、G、B表示三基色的三色系数，它们的比值决定了待配彩色的色调。三基色各分量的光通量之代数和等于该彩色光的光通量。由于亮度正比于光通量，因此，待配彩色光的亮度等于各混合分量亮度之代数和。,记住！,2.计色制及色度图(1)RGB计色制及其色度图以RGB为单位量,用配色方程进行彩色量度和计算的系统称为RGB计色制。实际中,彩色的质的区别决定于色调和饱和度,即色度。色度与三基色系