第八讲 电视与电视机.doc

第八讲 电视与电视机（上）从机械电视到电子电视。从黑白电视到彩色电视。从个体接收到公共天线接收从无线传输到有线电视、卫星电视。从模拟电视到数字电视。联合国世界电视日，每年的11月21日。电视技术的定义：用电的方法连续地、及时地传送活动、景物的影像的技术。它与无线电传真有区别，也有联系。传真是传送固定的图象或文字。一、电视的发展历史1、 萌芽时期19世纪后期，用电传送图象的思想已萌芽，分为以下几步：（1）把图象分解为尽可能小的“象单元”象素；（2）把象素转换成“电信号”；（3）把电信号传送到远处；（4）用接收装置把电信号还原成象素；（5）把象素重新组装为图象。现在电视的发送与接收，大体上也是按这个思路。图象还原要求及时、准确、不失真。有两类方案：（1）大量象素同时送出去（在现代计算机技术里就有这种技术，称为并行方式）。难度大，不易实现，已被淘汰。（2）像素逐个以串联方式传送出去（串行方式在现代计算机技术里也有这种技术，如USB接口、网络接口）。此法有可行行。历史上有机械式和电子式两个阶段。法列克提出电视概念。1900年，英国的康斯坦丁帕斯基正式提出“television”一词，“tele”远处，“vision”看得见的东西。1873年，麦尔兰史密斯发现光电现象。以后有了光电管，可把光转变为光信号。1883年圣诞节，波兰大学生保尔尼普科夫（23岁，一说是俄籍德国人），提出串联图象传输法尼普科夫圆盘。把图象分解为象素并传输。1884年申请了世界上第一个机械式电视专利。不过，只是一个设计，未做出模型来演示。专利描述了三个基本要素：1、把图象分解为象素，逐个传输；2、传输时逐行进行；3、用画面传送运动过程时，许多画面快速逐一出现，但人察觉不出来，仍认为画面是融合为一的。这些奠定了电视的基本原理的基础。但由于光电管信号太弱，当时又无电子管放大器，所以不可行。直到1907年，有放大管后才被证明可行。1900年，在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词。最初的电视装置里使用了一种所谓尼普科夫圆盘，这种圆盘也是视错觉在技术上的一种有趣的应用。图292是一块厚实的圆盘，在它的边缘附近钻有12个小孔，直径都是2毫米。这些小孔是均匀地沿着一条螺旋线排列着的，每一个比相邻的一个离盘的中心近一个孔的地位。这样的圆盘看上去好像没有什么特别。可是你如果把它装在转轴上，并且在它前面安一个小窗，后面放一张同小窗同样大小的画片（图293）。让圆盘迅速地旋转起来，那时候就会产生一种意外的现象：在圆盘不动的时候那张藏在后面的画片，在圆盘转动的时候可以在小窗前面看得非常清楚。如果使圆盘的转动变慢，那张画片也就模糊起来；到最后，圆盘完全不转了，整个画片也就看不见了。这时候，你只能看到那两毫米大小的小孔允许你看到的那一点画面。让我们来研究一下这圆盘为什么会有这种稀奇的效用。我们使圆盘慢慢地转，同时通过小富细看每一个小孔逐一经过小窗时候的情况。离中心最远的小孔所走的路线离小窗的上部边缘最近。如果这个运动非常快，这个小孔就能使我们看到画片最接近上部边缘的整条画面。第二个小孔比第一个低，它迅速地通过小窗的时候，能使我们看到同第一条画面相连接的第H条画面（图294）。第三个小孔使我们看到第三条画面，等等。在圆盘转得足够快的时候，我们因此就能看到整幅画面，就好像我们对着小窗在圆盘上开了一个同样大小的洞一样。2、 机械电视显示屏光圆盘（同步旋转）图片光电管灯公认第一台机械式电视机是英国的约翰贝尔德（又译贝尔纳，18881946）于1924年发明的。采用两个尼普科夫圆盘，一个用于传送图象扫描，一个用于还原图象。两个圆盘同步旋转，距离4英尺，图象大小为21（英寸，约为2.54cm）,30行扫描线。传送一个“十”字剪影像。发送是图像分解成象素，接收是组合还原成图象，二者转速要一致，相位也要一致，即同步，还原的图象不错乱。同步是电视技术的重要概念。几乎就在同时，德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。1942年，卡罗鲁斯小组(包括两名科学家，一名机械师和一名木工)，造出一台设备。这台设备用两个直径为 1米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端，每个圆盘上有48个1.5毫米的小孔，能够扫描 48行，用一个同步马达把两个圆盘连接起来，每秒钟同步转动10幅画面，图像投射到另一台接收机上。他们称这台机器为大电视。这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多。机械电视原理图机械式分辩率太低，只有几十行，太粗糙。若要增加象素，必须增加扫描行数，增加圆盘直径、孔数，孔数越多，孔越小象素越多，但光线越弱，且圆盘转速要大大加快。实际上不可行。 3电子式电视1897年，德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管。当电子束撞击时，荧光屏上会发出亮光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管，固执的布劳恩却认为这是不可能的。1906年德国制造的第一台电子电视图像接收机。光电摄像管1923-1928年，美国的V.沃里金发明了光电摄像管，从此电子扫描取代了机械扫描。靶T上涂一层铯、微粒涂层，对光敏感，受光照时涂层发射电子。管中的电子枪发出很细的电子束，自左向右，自上而下地打在靶上。当电子束打在靶面某一点上时，若该点亮度为0（即为暗），则靶的电导为0（电阻很大）。若该点亮度较亮，电导较大（电阻很小）。物体投影到靶上各点的亮度是不同的，电子束在靶面扫描时，各点的电导不断变化，电流不断变化，在R上产生的电信号反映了亮度的变化，即图象各点的变化。接收装置应用了1897德布劳恩发明的阴极射线管（CRT）再现图像。管里也有电子枪，发出电子束，电子束同样在涂有荧光粉的屏上自左至右、自上而下地移动。电子束的强弱受电视图象信号所控制。荧光粉发光强度与电子束强度成正比，即还原出图象。称为显象管。摄像管与显象管的扫描必须同步，才能正确还原图象。 光电摄像管 4电视广播兴起30年代，英、德试播过机械式电视。1935，德每周三晚播放电视节目。“公共电视室”。1936，英国广播公司播放歌舞节目。1936，德国转播柏林奥运会。1937，第一次直播英王加冕仪式。1938，苏联开始电视转播。1939，美国开始电视转播。二战前各国电视扫描标准互不相同，英405行，苏343行，美441行后改为525行（沿用至今）。二战爆发，电视技术研究全停（美国除外）。研究者转搞雷达。战后恢复，19491951，美国电视机从一百万増至一千万台，电视台数百家。1948年，英国生产电视十万台。战后，欧洲统一电视扫描行数（除英、法外）为625行，英仍为405行，法819行。1949年，美国一千万人看杜鲁门总统就职的电视转播。 5彩色电视的出现19世纪末，发现三基色原理，红、绿、蓝合成绝大多数彩色光。1928，英国用尼普科夫圆盘加上滤色镜，进行彩电试验。1930，美国也试验机械直播式彩色电视。1940，美国戈德马克发明第一台NTSC制式电子扫描彩色电视机。1946，美国无线电公司试验第一部全电子管彩色电视机。荧光屏15*20。实用彩色显象管诞生荫罩式彩色显象管。英国提出PAL制(逐行例检正交平衡调幅制)，法、德采用SECAM制（调频制）。美国为NTSC制，成为彩电三大制式。PAL制用的国家最多，中国也用PAL制。1955，全世界有电视机5-6千万台（黑白）。1958，中国北京、上海建立电视台，生产第一批北京牌电视机，天津无线电厂出品。35cm（14英寸）。20年后才开始普及发展。80年代彩色电视，90年代有线电视、卫星电视。1953，美试播NTSC制彩色电视。1954，试生产彩色显象管，1961年开始大发展。至1967年，全部节目均为彩色。欧洲1967年开始播送彩电节目。中国于1977年播送彩色节目。1970年全球彩电超过5千万台。1968，第一次用彩电向全球转播墨西哥奥运会。1969，阿波罗十号从月球传来醒目的彩电信号，全球观众达7亿人。 6卫星电视60年代。天线为视距，传播几十公里，中继站连成网络。微波中继。36000公里高度同步卫星，建中继站，三个卫星可覆盖全球。1/8秒传至卫星，经放大后再传向地面，来回1/4秒（接收同一节目如：中央新闻联播、各省市台联播，听起来有时间差，即此1/4秒）。1964，卫星转播东京奥运会。这年成立国际通信组织。 7公用天线电视城市里电视增多，无线林立，有碍观瞻，不安全，且不易解决重影问题。电视信号直接传到天线，经过建筑、山坡、地面反射到达天线，后者路程长，稍后到达，这个时间差在显示上形成重影，常有多个重影。80年代兴起公用天线系统。一幢楼或小区公用一接收天线。每一台电视节目配一台转播设备，用闭路方式送至各户。各户不用自装天线。提高了接收质量。 8有线电视90年代中开始，从电视台到用户全闭路，中间设有放大器，各台信号基本均衡。效果比公共天线更好。增加了频道数。原来56频道，1213频道中的频率是其它无线电通信、广播等用的。有线电视可利用。称为增补频道，有37个。邻频传输技术，无线发射传送要间隔一个频道，如1、3、5，6、8、10、12，相邻的不用，防干扰。用有线电视则每个频道皆能利用。 9数字电视20世纪末至21世纪。原为模拟电视。所谓“模拟”，是指采用的电路是模拟电子技术类的，其信号电量是连续变化的。如一个信号的变化范围是05V，即可以是这个范围内任一电压，无数个状态。所谓“数字”，是指采用的电路是数字电路的，其信号电量是不连续变化的。它只有两个状态：高电压、低电压；开关通、开关断，等等。如00.4V均为低电压，以“0”表示；45V为高电压，以“1”表示。数字电路只有两个数“1”和“0”。与计算机技术相联系，处理起来比模拟电路更可靠，抗干扰性强。模拟电视：发送和接收均为模拟方式。发送端：摄像装置把景物的亮度和色彩变为连续变化的电信号，加以传送（无线、有线方式）。接收端：信号被电视机接收处理后，送到显象管，按彩色电信号的变化，转为强弱不同、位置不同的电子束，打到荧光屏上，再现景物的亮度、彩色。清晰度不够高，易受干扰。数字电视：节目的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字处理技术。频道增加，最多达500套节目；清晰度更高，普通电视机可达到DVD水平，音质更好；功能强大，视频点播，资讯服务，互动业务，上网；多次处理转发不影响信号质量，模拟信号转一次即有损失、衰减。我国将在2015年全数字化，美国为2007年。现用机顶盒把数字信号转为模拟信号，在模拟电视机上收看，质量好于模拟。目前尚无全数字化电视机上市。“数码电视”非真正数字电视，而是在模拟电视中采用一些数字处理技术，去除一些干扰，性能有所提高，感觉上比模拟好一些，无本质提高。二、黑白电视原理简介 基本原理（一） 像素及光电信号一副图象分解为数十万个微小区域，每个区域亮度基本一致，用一个点表示，则有几十万个点，即象素。其明暗程度可被摄像机中的光电转换器转换成一定强弱的电信号，几十万个象素则有几十万个电信号。（二） 行场扫描原理摄像机的电子枪发出电子束，自上而下、自左而右打在靶（银、铯涂层）上。若该点暗，则靶上的电阻大；若该点亮，则靶上的电阻小。景物经透镜投影到靶上，各点亮暗不同，扫描时，靶各点呈现的电阻不同，在电阻R上产生的电流不同，其两端电压变化即反映了图象各点的亮暗，即亮度转为了电信号。摄像管示意图见前。代表图象亮度的电信号被电视机接收，处理送到显象管，还原成图象。显象管中有一电子枪，它产生的电子束与摄像管中的电子束同样地在涂有荧光粉的屏上自上而下、自左而右移动，其强弱受电视信号所控制，荧光粉发出与电子束强度成正比的亮度，即显示出图象。如在一秒内拍下25（30）画面，连续传送、接收，则可显示出活动图象。与看电影一样，人眼有视觉暂留现象。实际上任一瞬间只有一点亮。一副图象称为一帧。电子束自左向右移动叫行扫描；自上而下移动叫场扫描。我国电视一副图象含625行。行扫描有两种方式：隔行与逐行。 （三） 隔行扫描一帧分为两场，第一场扫第1、3、5奇数行，第二场扫第2、4、6偶数行。两场拚成一帧。一秒50场，即场频为50HZ；一秒内行数为6252515625，即行频为15625HZ。奇数场偶数场一幀完整的图像625625 同步概念。显象管内电子束必须与摄像管内电子束同时进行同一行、同时进行同一场的扫描，才能稳定、正确地接收、还原图象，即扫描的点要一一对应。分别称为行同步和场同步。机械式电视靠圆盘同速同步转动。电子电视必须有相应的同步信号。隔行扫描示意图（四） 显象管组成：电子枪、壳、荧光屏1电子枪灯级、阴极：用6.3V电压通入灯丝，加热阴极；栅极：靠近阴极，控制电子束的强弱。栅极电位比阴极电位越低，电子束越弱，打到屏上越暗;加速极：加100400V电压，提高电子束的速度;聚焦极：“电子透镜”，使电子束打到屏上的点越小越好，越清晰，0400V；高压极：与管内石墨层、蒸铝膜相连，加一万伏高压，吸引电子束，使之高速轰击荧光屏，速度可达600Km/S. 2荧光屏内涂荧光物质，在电子束轰击下发光。电子束越强，发光亮度越高。高压级电压越高，亮度越高；反之，亮度越暗。电子束打在屏上的位置由偏转磁场控制。偏转磁场由偏转线圈产生。控制水平方向（行）扫描的叫行偏转线圈。控制垂直（场）扫描的叫场偏转线圈。控制行偏转线圈的扫描频率是15625HZ，则每行扫描的时间是1/1562564us。正程扫描52S，回程（从右向左）12S。控制场偏转线圈的扫描频率是50HZ，每场扫描的时间是1/5020ms。（五） 电视传送图象举例如图，欲传一个“中”字，“中”字为黑（暗），其余部分为白（亮）。设分为9行扫描，象素共129108个。电子束对准画面从左上方起，先扫第一行：1a、1b、1c1l；然后电子束回到第二行，扫2a、2b、2c2l，一直到扫最后一行的9l。1、2、7、8、9行的信号3、6行的信号4、5行的信号1al292b设“中”字有笔划处（黑）为摄像管处理输出后的信号，电压较高；无信号处（白）对应输出电压信号较低。那么，各行信号的波形如图所示。 信号处理后传到显象管阴极，电压高使电子束弱，打到荧光屏上亮度暗（事实上电压足够高的话，电子束打不到屏），电压低使电子束强，打到屏上亮度亮。又使显象与摄像过程中电子束的运动规律完全相同（即同步），即可在显象管屏上显示完全一致的“中”字。我国电视信号的现行标准：隔行扫描，每帧625行；帧频25Hz，周期40ms；一帧分为两场，场扫描频率（场频）50Hz，周期20ms;行扫描频率（行频）15625Hz，周期64ms。（六）逐行扫描： 电子束一行接一行扫描。优点是清晰度高，减少闪频。缺点是电视信号占用的频带宽。对电视机电路要求高。使用50Hz逐行扫描，行频为15625Hz的2倍，即现有的2个频道只能传送一个电视信号。 现在有的电视机有“逐行扫描”功能。它接收的电视信号仍是隔行送过来的。利用计算机技术进行数字化处理，储存起来，再按逐行方式扫描。这样对接收性能有一定的提高，但信号本质上还是隔行的，其效果是有限的，不是真正的逐行。（七）全电视信号电视信号发送端发送的黑白全电视信号有哪些成分？如前述（1）有反映图像各像素亮暗的图像信号，电压越高，图像越暗，反之越亮。（2）为使接收端图像能同步显现，要传送一个同步信号使发送、接收“步调一致”，正确还原图像。同步信号又分为行同步与场同步信号。接收机有一个行振荡电路产生15625Hz的行频，但与发送端的行频的频率相位不可能完全一致，要靠行同步信号对接收端的行频时时进行“校正”。（3）电子束从左向右扫描，显示一行图像，回头再扫下一行，它从右到左，要迅速且不能留下“痕迹”，也就是电子束回扫时要“隐蔽”，即“消隐”，这就要有一个“行消隐”信号。同样常会扫时也要有一个场消隐信号。 行正程扫描 行回扫线 全电视信号一个行周期为64ms，其中正程（传送图像内容的）占52ms，行同步、行笑吟利用其回程占12ms。回扫也称“逆程”。场消隐信号位于每场信号的末尾，占用25行的时间，即1600s,故有效的行扫描（即有图像内容的）为625-2*25=575行。奇、偶数场各用去25行。行同步信号幅度为100%。黑色电平（全暗）为75%，白（全亮）电平为12.5%。中间为不同亮度的灰色。行不同步时为产生黑色（粗）斜纹，无图像。场不同步时，图像上下翻滚。 正常图像 场不同步 行不同步 （八）电视信号的发送电视信号的频率范围是0（直流）6MHZ。低频成分反映图像的背景，高频成分体现图像的细节。左右相邻的两个像素一黑一白，其图像信号的频率最高。与声音信号的发送一样，图像信号也不能直接发送。只能调制在某一个频道的载波上，以电磁波形式发送。以调幅的形式调制。电视信号中除图像信号外，还有伴音信号，是以调频方式调制的。伴音载频为6.5MHZ。电视发射的频率为超短波，直线传播，每个频道占用8MHZ的频率宽度。关于频道的划分。无线发射分为基高频VHF（112频道）和超高频UHF（1368个频道）。基高频有份VHFL：15个频道，VHFH：612频道。有线电视还有增补频道Z1Z37。VHFL：49.7591.75MHZ增补频道VHFH：168.25222.75MHZ增补频道UHF：470958MHZ从国外直接带来的电视机，除制式不一样外，频道划分也不尽相同，可能会出现某些频道收不到的情况。（九）黑白电视机的组成电视接收机简称电视机。它用来接收电视台以电磁波方式传送过来的高频电视信号，通过处理，重现图像和伴音。组成框图如下。AGC延时高放变频中频放大视频放大视频检波AGC检波AGC放大显像管伴音中放鉴频音频放大喇叭1 高频电路又称高频头。由输入电路、高频放大、本机振荡，混频等电路组成。超外差式接收。例：第四频道，中心频率为80.5MHZ，图像载频为115.25MHZ，变频后图像中频为38MHZ，伴音为31.5MHZ。实际上的中频信号也是一个频率范围，宽度为6.5MHZ.2中频放大电路中放级既放大图像中频信号，也放大伴音中频信号，但主要是前者，固又称图像中放。对中频信号进行选频放大，滤除杂波干扰。3、 视频检波和视频放大电路视频检波对中放送过来的中频信号进行检波，得到视频图像（全电视）信号，再经视频放大后去显像管控制显像管的阴极。显像管的栅极接地，阴极电位越高，显示的图像越暗；反之，阴极的电位月底，图像越亮。视频检波器还兼做伴音中频信号的第二混频器，即由图像中频（38MHZ）和伴音中频（31.5MHZ）差频产生6.5MHZ的第二伴音中频信号，也就是第二变频，伴音信号、图像信号分离。预视放还提供AGC信号、同步分离信号。高压极9000V阴极灯丝栅极加速极400V聚焦极0400V视放输出检波预视放视频检波和视放示意图（四）自动增量控制（AGC）电路对稳定电视机工作起重要作用。电视信号过强时会使图像扭曲，甚至不同步。AGC电路产生一个随输入信号强度变化的电压来控制中频放大和高频放大的放大倍数。当信号弱时，是放大器处于增量最大状态。当信号较强时，首先是中放的放大倍数下降；当信号进一步加强时，在使高放的增益下降。分两步控制。若本地方信号实在太强，有时电视机还设一个“远程/本地”开关，是天线输入的信号先被衰减。（五）伴音电路对第二伴音中频信号先进行放大，后进入检频器，分离出伴音信号（音频）。伴音是调频方式，其调制是使载频信号（为6.5MHZ）的频率随音频信号的畅度而变化。鉴频器对他进行“鉴别”，音频信号还原出来。接着进入功率放大，送入喇叭。（六）同步分离电路同步信号是全电视信号幅度最高的部分，称为“同步头”。先把同步头分离出现，加以放大，在分离出行、场同步信号（因行、场频率相差极大，固称频率分离）分别去控制行、场扫描。当接收机的行、场扫描频率、相位与电视台发送来的电视信号的行、场扫描不同步时，同步信号随时对他加以纠正（“纠偏”），使之步调一致。场同步信号视频检波幅度分离同步放大频率分离行同步信号行扫描场扫描（七）行场扫描电路行、场扫描电路产生行、场锯齿电流通过行、场偏转线圈磁场的作用，控制电子束的运动。行场扫描均由振荡级、推动级和输出级组成。其振荡频率由振荡电路决定，无电视信号时出现一幅“光栅”，有电视信号时，振荡频率还受同步信号的“指挥”，随时“纠偏”。当振荡频率相差太远，纠正不过来时，就出现行、场不同步的故障。（图）AFC为行扫描的自动频率控制电路，当行输出的频率相位（由行逆程脉冲送来）与行同步信号不一致时，纠正行振荡频率使之一致行输出变压器还利用行扫描输出管截止期间，产生的自感电动势，升压，提供显像管工作所需的电压：160V、400V和1000V。（八）电源电路黑白电视机电源分低压、中压和高压。低压为12伏，由220V市电经变压器降压、整流、滤波、稳压而得。中压160V，400V和高压1000V，由行输出电路提供。场同步场振荡场推动场输出场偏转线圈AFC电路行振荡行推动行输出行偏转线圈行同步行输出变压器行逆程脉冲高压（显像管用）中压（显像管、视放电路用）第八讲 电视与电视机（下）三、彩色电视机黑白电视仅发送和显示图像亮度的变化。彩色电视还要重现景物的颜色，比黑白电视复杂的多。（一） 色度学和彩色摄像基本原理彩色电视是根据人眼视觉生理特性彩色是人眼对不同波长的光波作用时的综合感觉，利用电信号的方式来实现彩色景物的分解、变换和再现的过程。1光和色 光是电磁波。在可见光范围内，光的波长不同，颜色也不同。可见光波长为380780nm，由长至短分别是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。由于光波长的差异，人眼会产生不同的颜色感觉。当可见光谱中所有光波同时到达人眼时，人感觉到是“白光”。若滤掉一些波长，只让某些波长的光到达人眼，人感觉到的是某种颜色。红 橙 黄 绿 青 蓝 紫=780nm=380nm红外线紫外线 2彩色三要素光线作用到人眼的效果可用三个量来描写：亮度（Y）、色调和色饱和度，后二者合成色度（F）色调：光的颜色，由光的波长决定色饱和度表示彩色的浓淡或深浅程度。色饱和度越高，人眼感觉彩色越鲜艳。饱和度高低由彩色光中所含白光的比例所决定，白光成分越多，饱和度越低，彩色越淡。亮度是彩色光对人眼作用后产生的明暗程度的感觉。色光的能量（强度）越大，感觉越亮。同时，人眼对不同彩色的亮度感觉是不同的，亮度感觉是按白、黄、青、绿、紫、红、蓝的顺序逐步降低的。3三基色原理自然界几乎所有彩色均可用红（R）、绿（G）、蓝（B）三种基本色光按不同比例混合而成，反之，自然界中的所有彩色又可分解为红绿蓝三种基色光，这就是三基色原理。基色是用其他任何颜色都无法合成的颜色。人眼的视网膜上有着600700万个锥状细胞和10001200万个杆状细胞。锥状细胞能辨别颜色，杆状细胞只能分别光线强弱，但杆状细胞比锥状细胞灵敏度高1000倍。因此，夜间只能看到黑白景色看不见彩色。锥状细胞分为三类，分别响应红绿蓝三色光。例如用红、绿光同时刺激人眼，就会产生黄光的感觉，适当混合红、绿、蓝三基色光，就可使人眼产生白光的感觉。彩色电视中采用相加混合法，即利用三色光以不同方式共同作用于人眼，从视觉上获得三基色光相加的结果。相加的方法：（1）空间混色法。这种方法把三种基色光用同一表面上的每三个（红、绿、蓝）为一组的光点表现出来，通过控制三种基色光点的发光强度的比例即可得到不同的混合色。做一个实验。用红绿蓝三色粉笔在黑板上画三道紧挨的短线，渐渐后退，起初还可分三色短线，后来就渐渐分不清，到一定距离后只可看到一片白色。如果只画红绿二色，看到的就是黄色。彩色显像管就利用空间混色法。当三基色小光点在空间位置非常靠近，人眼在一定距离外观看，由于人眼的分辨力有限，不能分辨出各自的颜色，只能看到它们的混合色。（2）直接混色法。用三基色光按不同比例直接相加而合成彩色。投影电视即利用此法。相加混色法的效果为：0.3R+0.59G+0.11B=白色R+G=黄，R+B=紫，B+G=青红 强 中 弱 绿：弱 中 强 相加：红橙黄黄绿绿 绿：强 中 弱蓝：弱 中 强红白绿蓝黄紫青绿青偏绿青 青偏蓝蓝红：强 中 弱蓝：弱 中 强 红紫红紫蓝紫蓝 颜料三原色减色法原理而在打印、印刷、油漆、绘画等靠介质表面的反射被动发光的场合， 物体所呈现的颜色是光源中被颜料吸收后所剩余的部分， 所以其成色的原理叫做减色法原理。 减色法原理被广泛应用于各种被动发光的场合。 在减色法原理中的三原色颜料分别是青（Cyan）、品红（Magenta）和黄（Yellow）。（3）时间混色法4 彩色摄像原理在彩色摄像机中，通过专门的分色镜，把景物的自然影像分解成红、绿、蓝三个单色的图像。之后，用三个摄像管分别将它们变换成代表红绿蓝三个单色图像的电视信号，经过有关电路放大、校正及编码处理，通过无线或有线的形式送到接收端。在彩色电视接收端，电视机接收到彩色电视信号后，只对该信号进行放大、解码等处理，将三种电信号变换为红、绿、蓝三种基色分量，在通过彩色显像管重现彩色图像。5 彩色显像管原理彩色显像管的结构和生产工艺比黑白显像管要复杂的多，对电子枪和荧光粉的制造要求很高，与黑白显像管相比其主要区别如下：（1）彩色显像管为三电子束管，并且又有单枪三束管和三枪三束管两类，如下表：序号电子束排列方式电子枪数电子透镜荧光点状1三角排列三枪3个圆形2直线排列单枪3个长方形或条状3直线排列单枪1个大米状表中第三种显像管，虽然实际上有三支电子枪，但是三支电子枪距离很近，可以看成一支电子枪。除三个阴极外，三支电子枪采用一体化结构，具有公共的调制极和聚焦极。它们结构精密，汇聚误差小，而且阴极和灯丝之间的距离短了，具有快速发射电子的特点。这是一种新型的自汇聚彩色显像管。（2）荧光屏和荫罩板彩色显像管的荧光屏是由极多的荧光粉小点组成的，每三个点（R、G、B）为一组，构成一个像素。在荧光屏上共约有120万个荧光粉小点，即40万个像素。荧光粉点的直径仅约0.1mm。在管内距离荧光屏大约18mm出有一个钢质薄板，称为荫罩板或荫槽板，板上有约40万个小孔，一个小孔对应于荧光屏上一个像素。红、绿、蓝三条电子束总是通过同一荫罩小孔分别打到各自的荧光粉点上。（a）为三枪三束管，荧光屏由R、G、B圆形荧光粉点组成，管面近似于球面状；（b）为单枪三束管荧光屏由R、G、B荧光粉垂直细条组成，他后面的板称为栅条板，管面为柱面形状，（c）为自汇聚管，荧光屏由R、G、B米粒状荧光粉点组成，管面近似于球面形状。因此，根据荧光上的荧光粉形状，可以区分出彩色显像管的类型。（3）彩色显像管电极：灯丝：6.3V栅极：三个，对应三色控制，接地。阴极：三个，分别接R、G、B三色输出电路。当某色对应的阴极电压低，也就是栅极对阴极电压高，该色电子束强度大，该色较亮；反之，阴极电压低，电子束弱，该色较暗。加速极：400500V聚焦极：40005000V阳极：2200030000V以上三个极作用与黑白显像管相似，但电压高得多。在玻壳靠近屏幕出还绕有一个消磁线圈，在开机瞬间对荫罩板消磁，消除地球磁场的影响。（二）彩色电视信号由亮度信号（Y）、色度信号（C）、同步信号、消隐信号、色同步信号组成。1色度与色差信号彩色电视机由黑白电视发展而来的，为了实现兼容收看，彩色电视信号应保留黑白电视原有扫描制式。如中国标准为：每帧625行，隔行扫描，帧频25Hz，场频50HZ，行频15625HZ，视频带宽6MHZ，频道宽8MHZ，伴音中频6.5MHZ等等。此外，同步信号，消隐信号也应与黑白电视一致。彩色电视图像信号中包含代表图像亮度的信号Y，代表图像颜色的信号即色度信号C，以及辅助信号（色同步信号）等。（1） 亮度信号Y亮度信号Y是反映图像亮度变化的黑白图像信号，与黑白电视信号一致，用黑白电视机接收彩色信号，即处理此亮度信号，显示黑白图像。人眼对各色光敏感程度不同，对绿色最敏感，红色次之，蓝色最不敏感。三基色对人眼总亮度效果按如下方程融合，即其亮度为Y=0.30R+0.59G+0.11B，此时人眼感觉到的是白光，白光的强度不同，就是黑白图像。（2） 色差信号理论上色度信号有红、绿、蓝三个。而实际上并不直接传送三个基色信号，而是按一定方式将三基色信号重新组合，构成最适于传输的亮度信号和色差信号。三个色差信号R-Y，G-Y，B-Y中只传红色差R-Y和蓝色差B-Y。绿色差可由R-Y，B-Y，B-Y与Y运算而得R-Y=0.7R-0.59R-0.11BB-Y-0.3R-0.59G+0.89BG-Y=0.41G-0.3R-0.11B=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)接收到Y和R-Y，B-Y三个信号后，在还原成三基色信号；R-Y+Y=R,B-Y+Y=B,由R-Y，B-Y先算出G-Y再G-Y+Y=G。R、G、B三色信号送至显像管，还原出彩色图像。（三）彩色电视信号的编码解码彩电信号在发送端对三基色信号进行编码（即按适当方式加以组合），变换为彩色全电视信号，然后发送出去。在接收端对彩色全电视信号进行解码（即分解），重新恢复为三个基色信号。三基色信号在传送过程中的组合方式，叫做彩色电视制式。现有彩电三大制式为NTSC、PAL、SECAM制。编码电路（来自摄像管）彩色全电视信号（+伴音信号=全电视信号）色同步信号副载波色度处理电路电路同步、消隐信号+YRGBR-YB-YY编码过程大致如下：副载波是一个4.43MHZ(或3.58MHZ)等幅振荡信号，彩色信号调制（调幅式）于其上，色同步信号是为了使接收端正确还原出色差信号。解码过程大致如下：场同步信号伴音通道色亮分离同步分离行同步信号亮度通道色度通道伴音R-YB-YG-YG-YB-YR-YY全电视信号矩阵电路显 像 管BRG上图中的彩色图象信号是电视测试信号，从左至右为白、黄、青、绿、紫、红、兰、黑八个竖条，称为彩条信号。色度信号是迭加到亮度信号上的。小结，全电视信号成份有:亮度信号色度信号色同步信号行、场同步信号行、场消影信号伴音信号（四）彩色电视三大制式：1NTSC制（N制）也称“正交平衡调幅制”。1956年，由美国发明。美、日、加、菲、中美洲、中国台湾、韩国。成本低，兼容性好，但彩色不稳定。2 PAL制（帕尔制）“逐行倒相正交平衡调幅制”。西德首创。法、英、中、西欧大多数国家、非洲。性能好，但成本高。3 SECAM制（塞康制）“行轮换调频制”。法首创，法、苏、东欧。性能较好，成本高，兼容性差。关于彩色电视机的“国际线路”。有17制式、28制式等说法。可按彩色制式和伴音制式大致分一下。彩色制式有：PAL、NTSC3.58、SECAM电视广播用NTSC4.43、MSECAM录像制式、电视不用伴音制式有：按伴音中频频率来分有6.5、6.0、5.5、4.5MHZ四种。行频有：15625Hz、15750Hz场频有：50Hz、60Hz625行1562550，525行1575060 行频 场频 伴音电频PAL制： 15625Hz 50HZ 3.5MHz（6.0MHz）NTSC： 15750Hz 60Hz 4.5MHzSECAM： 15625Hz 50Hz 5.5、6.0、6.5MHz（五）彩色电视机组成概述彩电比黑白电视复杂得多，这里给出了一个简单的组成框图（见后）。各部分概述如下。1 公共通道高频调谐器（高频头），内由高频放大，本机振荡和混频电路组成，为外来信号变频38MHz的中频信号。中频放大电路。公共通道为全电视信号（图像和伴音）的公共通路。有AGC电路对中频、高频进行自动增益控制。2伴音通道由中频放大电路分离出。含伴音中放、鉴频器和低频放大电路，送到扬声器。这部分同黑白电视机。3图象通道分亮度通道和色度通道。亮度通道：当亮度信号延时放大后，输入矩阵电路，与色差信号相加。这里延时时间为1行（64us），因色度通道进行解码时，色度信号有1行的延时，以保证色、亮信号同时到达显象管。色度通道：这部分电路为黑白电视机所没有，是彩色电视机中最复杂的电路。其功能就是为彩色电视信号中的三个色差信号还原出来，即解码。首先是分离出R-Y和B-Y，再通过计算得出G-Y。不同制式的彩色电视信号R-Y和B-Y的编码方式不同，解码方式各不同，这里不详述。4行、场扫描电路这部分电路与黑白机相似。校正电路是为了校正光栅的枕形失真。由于荧光屏并不是球面，而是接近平面（现有纯平面），电子枪与平面各点并非等距离，中心处最近，四个角最远。电子束以相等角度偏转，打在屏上的距离并不相等，造成失真，四个角失真最大。 场枕形失真显像管自行校正，行枕形失真由枕形校正电路校正枕形失真行枕形失真场枕形失真枕形失真示意图 等角度射线在球面上切割处等长弧线，在平面上不等分，近中心出短，远中心处长。 5电源部分 与黑白机不同，彩电采用一种开关稳压电源。效率高，但电路板可能带电（火线），维修时须小心。 6控制部分 遥控彩电采用计算机技术，有一个中央处理器CPU，对各个参数进行管理、控制、存储。如选台、音量、色度、对比度、亮度、色调、音色、彩色制式、伴音制式等。遥控器上有红外发射器，按一定编码方式发出指令。电视机上的接收器接收指令，送到CPU处理。四、有关电视机的几个问题1、电视机的分辨力（清晰度）人眼对黑白图像分辨力高于对彩色图像的分辨力。人眼对图像黑白轮廓有较高的分辨力，但对景物轮廓和边界处颜色差异就不很敏感，对彩色细节的分辨能力较差。大量实验证明，人眼能分辨图像黑白细节的视敏角为11.5，对小于这个视角的黑白细节大多数人分辨不清，而对色度信号，可分辨的视敏角为4。彩色电视机的水平和垂直分辨力视以黑白图像的分辨力为准。分辨力以电视线(TVL)表示。分辨力可分为水平和垂直分辨力。分辨力测试图(1)垂直分辨力。人眼观察在垂直方向上排列的一系列连续水平黑白线条，能分清相邻两条线条的能力。以垂直方向上黑白线条的总数表示，称为垂直分辨力。电视机的垂直分辨力与扫描行数有关。就PAL制而言，理论上垂直分辨力可达625行，但场消隐占去50行，剩下575行。考虑扫描行与黑白平行线的相对位置，分辨力还要打折扣：乘上0.75，5750.75431行。这是因为理想的情况下上1行扫描线扫黑线，下1行扫白线，最不利的情况视扫描线通过黑白分界处，分辨力下降一半。两种情况各占50的概率，故总分辨力降为0.5+0.50.50.75。称为KELL系数。看电视的最佳距离是屏高的5倍，即L5H，又1.5，可算出人眼在垂直方向上可分辨的线数为458行，(431行)，与PAL制式的垂直分辨力相当。(2)水平分辨力。其定义与垂直分辨力相似。a)用像素表示，即水平方向上可显示的像素。b）用电视线表示，即在和屏幕等高的水平方向上可显示的像素。就是将前者乘上屏幕的高宽比（普通屏幕为3/4，宽屏幕为9/16）。就理论上而言，水平分辨力应与垂直分辨力相等。因为屏幕的长宽比为4:3，故水平分辨力应为4314/3575像素。水平分辨力取决于电视的视频带宽。理想的电视信号带宽为6MHZ，理论分析表明水平分辨力为600像素，合450电视线。黑白电视机的带宽的上限值为5.5MHZ，理想分辨力为440电视线，实际上有400线就不错了。彩色电视机的带宽受到限制，理想情况下为350线左右。因为模拟电视在传输、接受过程中信号损失，带宽下降。由此可知，现行彩色电视机垂直分辨力可满足人眼观看要求，但水平分辨力差距较大，下降近一半。分辨力还与显像管屏幕荧光粉点距有关。最小可分辨的黑白线的距离不可能小于点距。普通显象管荧光粉点距为0.61mm。29彩电显象管超平直角，实际长=56cm，宽(高)43cm。荧光粉呈垂直条状分布。每一条由三基色组成，水平点距离约为0.75mm。水平分辨力的极限为N=0.75560/0.75560像素。(前一个0.75为KELL系数)提高电视机分辨力主要是提高水平分辨力。有一个问题：如果电视机分辨力远远超过人眼分辨力的极限，是否有实际意义？如果缩小观看距离，理论上可分辨的线数可以增加，但对视力是否有害？电视机的像素为多少？理论上：垂直625行，水平6254/3833行，像素62583352万个。实际上垂直为575行，则像素5755754/344万个。考虑KELL系数，则像素为：4314314/325万个。实际黑白电视机接收模拟电视信号时像素大约为40056023万彩色电视机接收模拟电视信号时像素为40040016万清晰度的决定因素垂直清晰度垂直清晰度就是有多少扫描线，只要信号格式确定，每场图像由多少条扫描线组成就确定了。因此垂直清晰度是由扫描格式决定的，不受其它因素影响。水平清晰度水平清晰度就是在一条扫描线上有多少个象素。信号源或者处理电路的带宽越窄，最后显示出的水平象素越少，水平清晰度越低。图像清晰度图像清晰度信号源的图像质量处理电路的处理水平显示方式的显像质量。这三个象素都同等重要地决定最终的图像质量，一个都不能少。显示器象素计算水平清晰度VGA（640480，4：3屏幕）：480电视线SVGA（800600，4：3屏幕）：600电视线XGA（1024768，4：3屏幕）：768电视线720P（1280720，16：9屏幕）：720电视线1080I（19201080，16：9屏幕）：1080电视线 （二）隔行扫描与逐行扫描传统电视(PAL)为50HZ隔行扫描。每帧图像由奇数场(A场)和偶数场(B场)构成，每秒扫50场。即25帧图像这是在当时条件下，综合考虑技术条件，频道资源以及成本等因素而制定的。隔行扫描的缺陷：1、闪烁。因隔行扫描，对每一行图像来说出现的频率为25HZ，周期为40ms，例如第一行要隔40ms后再重复，低于临界闪烁频率45.8HZ，看起来感觉有行间闪烁。同时，大面积高亮度的部分还有大面积图像闪烁，易造成视觉疲劳。2、视觉并行。物体垂直向下移动时间恰好是一场