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电视原理课程教案 第 39 页 共 39 页电 视 原 理 课 程 教 案 （51学时）第一章 电视原理概论（1学时） 第二章 电视传像原理（8学时）第三章 模拟电视信号的产生（10学时）第四章 模拟电视信号的传输和接收（8学时）第五章 电视图像的显示（5学时）第六章 电视信号数字化原理（8学时）第七章 数字视音频压缩编码（8学时）第八章 数字电视传输与接收系统（4学时）第一章、 电视原理概论一、 电视技术的发展历史：1. 黑白电视时代：20世纪30年代出现，采用电子管技术，我国采用D/K制式，即场频50Hz、行频15625Hz。其重要意义在于通过扫描分解、合成了一幅图像，使图像通过无线电传播成为可能。2. 彩色电视时代：20世纪50年代出现，采用电子管、晶体管技术，形成NTSC、PAL、SECAM，我国采用PAL-D/K，即色度信号逐行倒相、色度付载波4.43MHz。其重要意义在于通过三基色原理，使得彩色图像信号拾取、传输、显示成为可能。3. 改良电视时代：20世纪80年代出现，采用中小规模集成电路，形成了日本的IDTV/EDTV、欧洲的MAC、德国的I-PAL等等，主要目的提高分辨率、降低亮色干扰。其意义在于大量的研究和所采用的技术为数字电视的发展和成熟作了有益的铺垫。4. 数字电视时代：20世纪90年代出现，采用大规模集成电路，有美国的ATSC、欧洲的DVB、日本的ISDB-T,我国采用了DVB，计划在2015年全面过渡到数字电视。其重要意义在于突破了模拟电视的弊端，在节目制作、播出、传输和多媒体接收都有极大的改善。5. 全息立体电视时代：研究起步阶段，可以从不同角度观看到立体画面。二、 电视传输方式的发展：1. 地面广播：区域覆盖、节目套数少，电视机通过开路天线直接接受。要区分频道与序号的差别，调谐时显示的VL、VH、U是什么意思。2. 卫星电视：覆盖区域广、节目套数多，要架设“锅”、并通过卫星接收机接受后再给电视机。有C波段、Ku波段直播卫星之分。3. 有线电视：区域覆盖，节目套数多，电视机通过与用户盒连接直接接收。有同轴电缆、光纤和MMDS微波传输方式。明白HFC、750M、550M、300M系统是什么意思4. 手机电视：区域覆盖，节目套数少，通过手机可以移动接收。3G是电信进入广电行业一种途径。5. 网络电视：简称IPTV，计算机或机顶盒通过电话网、以太网或HFC有线网，随时点播电视节目。IPTV是电信与广电竞争强有力的武器，IPV4发展到IPV6。三、 电视原理课程的特点：1、 跨度大、覆盖面广:包含了近80年的电视发展史，压缩了“黑白电视原理”“彩色电视原理”“电视接收机书”“数字电视原理”4门课程，内容多、信息量广。课堂时间少，课下多看参考书。2、 有行业特点、实用性很强：是广播学院的特色课程，招聘人员时都会考到，与日常生活息息相关，实用性很强；目前与计算机技术结合紧密，是大有作为的行业。看些专业书籍，参观专业展览；测试卡。3、 客观测量、主观评价相结合：电视实际上是人眼与实现的经济成本的折衷，评价电视产品既有客观测量、也有人眼的主观评价，一定要相辅相成。理论与实践相结合，客观参数与主观评价相结合；广播级、专业级、家用级；5分、4分、3分、2分、1分。四、 图像信息记录、传输、再现的基本原理1 1、电影： Y 胶片 T X 电影胶片24幅/秒 光源 T 透射光源2次/幅1） 记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约胶片，在时间轴上抽样24幅/秒， 每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y信息均靠胶片上的感光材料记录，清晰度取决于感光颗粒的大小。2） 传输：发行拷贝，以胶片的形式传输，无法以无线电方式实时传输。3） 再现：每幅画面投射2次，投射光源每秒亮48次，高于人眼的临界闪烁频率46Hz，每幅画面中的亮度、色调、色饱和度、X/Y信息被线性的投射在屏幕上。2、电视： Y 原始 画面 X摄像机电信号 T新画面开始标记 新行开始标记 新行开始标记 宽（场同步） 窄（行同步） 窄（行同步）电视机 Y显示 画面 X1) 记录：满足人眼对一般运动景物的连续感，同时为节约频谱资源，在时间轴上抽样50幅/秒， 每幅画面中利用人眼分辨力提出了像素的概念，对XY轴进行抽样，然后依次传输（扫描）每一个像素的信息。2) 传输：每幅画面经过扫描后由f(x,y,t)函数变成了U(t)函数，由行场同步信号隐含了XY的空间位置信息，三维光信号变成了一维的电信号，实现无线电方式实时传输。3) 再现：接收机对收到的电信号进行判断，特别是通过行场同步信息，将U(t)函数重新拼接为f(x,y,t)函数，每秒重现50幅画面，高于人眼的临界闪烁频率46Hz，实现了电光转换。4) 特点：与电影相比电视的清晰度、对比度下降，而且有闪烁感，画面质量下降；由于观看环境变化，画面视角变小，缺乏临场感。优点是实现了无线电实时传输。 复 习 要 点一、 电视发展的几个时期：黑白电视、彩色电视、改良电视、数字电视、立体电视二、 电视传输方式的种类： 地面无线传输、卫星传输、有线传输、微波传输三、 电视原理课程特点：跨度大、覆盖面广；专业性、实践性强；客观测量、主观评价结合四、 电影、电视传输图像基本原理：电影24幅/秒、投射48次/秒；电视提出了像素概念、行场同步五、 人眼的视觉特性：视敏特性、亮度感觉、亮度层次、视觉惰性、闪烁感、分辨力 人眼特性在电视原理中的应用1、 利用人眼的亮度感觉绝对范围大、相对范围小、并与环境有关。 只传输实际景物的相对亮度层次，不传递实际景物的绝对亮度信息，大大降低了亮度信号的传输难度。2、 利用人眼的对比度灵敏度特性通常在0.005-0.05之间。 只要传输100级左右的亮度层次，更黑更白的亮度无需传输，大大减少了亮度信号的传输量。3、 利用人眼的视觉惰性和闪烁感临界闪烁频率46Hz。 扫描场频为50Hz,高于临界闪烁频率，人眼观看电视只有轻微闪烁感。4、 利用人眼的静止画面分辨力1到1.5分。 提出了像素的概念，将一幅画面分解成数以万计的像素，通过扫描使图形信号以无线电方式传输成为可能。5、 利用人眼的运动分辨力不超过7.5分。 电视的换幅频率为25Hz，对于一般运动物体人眼可以产生连续感。6、 利用人眼对色调的感觉主观感觉一样、实际频谱可以不一样。不恢复原景物光的光谱成分，用同色异谱色获得主观上相同感觉。7、 利用人眼对色调的分辨性能200多种色。电视只需传输200多种色调即可，降低了传输数量。8、 利用人眼对饱和度的分辨力15-20级。只要传输15-20级的饱和度变化即可，总共4000种颜色。9、 利用人眼对色调细节的分辨力黑白分辨力的3到5倍。用0-6MHz传输亮度信号，用0-1.3MHz传输色度信号，节约频谱资源。10、 利用人眼的混色特性空间混色或时间混色。电视机在显像管、等离子、液晶中采用空间混色；在光显背投DLP中采用时间混色。 人眼的彩色视觉模型 感光细胞 视觉神经 主观感觉 彩色图像拾取、传输、重现的模型分色棱镜 原始景物 摄像机 传输 显像管 重现图像 三基色 三基色发光（相当于秤砣计量） （空间或时间混色） 一、 三基色传输的原则： 不要求传输原景物辐射光的光谱成分，重要的是获得与景物相同的彩色感觉。最关键的是颜色如何计量？不传输绝对亮度，只要求相对亮度层次不失真。二、 彩色度量的基本依据：1、 人眼只能分辨颜色的三种变化：亮度、色调、色饱和度。2、 任何颜色均可以用三种不同的颜色混合得到。3、 合成彩色光的亮度是各个分量亮度之和。4、 彩色光的合成符合替代率。色A=色B 色C=色D 色A+色C=色B+色D5、 两种成分组成的光，其中一种成分连续变化，其合成光也将连续变化。光源符合三基色相加原理、景物符合三基色相减原理。三、 彩色度量的RGB基本单位：1、 选择三基色的原则：要求三者线性无关，合成的颜色范围尽可能大。2、 选择RGB的原因：RGB三基色光容易获得、合成的颜色范围最大。3、 RGB三基色的单位： 1（R）+1（G）+1（B）=E白1（R）为1W 的700nm 的红光；1（G）为4.59W 的546.1nm的绿光；1（B）为0.0601W的435.8nm的兰光。四、 彩色度量的RGB实验方法与数据（分布色系数）：1、 试验装置：见74页。2、 试验方法：F1w()=r()(R)+g()(G)+b()(B)3、 按从380-780nm均按1w进行混色试验，得到RGB的单位数，形成77页右侧的分布色系数；画图形成76页的RGB混色曲线。 五、 彩色度量的RGB数据处理（相对色系数）：1、 变化方法：F1w()=r()(R)+g()(G)+b()(B)，在不考虑亮度的情况下，进行归一化变化，即m=R+G+B色模 r=R/m g=G/m b=B/m r+g+b=1 这样只要选择r-g-b中的两个即可，一般只选择r-g两个参量，形成77页左侧的相对色系数。2、 优点：不考虑亮度，通过r-g两个参数就能对色度进行简单定量的描述。六、 彩色度量的RGB（r-g）计色系统色度图：1、 画图：按表77页表左侧相对色系数中r-g 系数画出76页的RGB(r-g)计色系统色度图。2、 图的含义：1) 谱色轨迹是饱和度100%的各种色调。2) r=g=b=1/3的点是基准点E白、饱和度为0%，从E白向四周伸展，饱和度逐渐增加。3) 坐标原点： r=0、g=0、b=1是单位兰；r=0、g=1、b=0是单位绿；r=1、g=0、b=0是单位红。4) 三角形内为物理三基色三角形，r、g、b为正值；舌形曲线内、三角形外，r、g、b为负值，表示有其中某一基色光必须移到待配色一侧；舌形曲线外是自然界不存在的颜色。七、 彩色度量的RGB计色制的缺点：1、 在色度图上不能表示出亮度、彩色光通量仍须计算。2、 r()、g()、b()系数有负值，计算容易出错。3、 谱色轨迹不会全在第一象限，作图不便。八、 CIE标准三基色XYZ计色系统的要求：1、 配出实际彩色时，三个色系数X、Y、Z均为正值。2、 亮度仅为Y的系数决定。3、 当X=Y=Z，代表等能白。九、 CIE坐标变化方法：1、 确定三条线：光通量为零的XZ线、通过俩点确定XY线、确定切线的YZ线。2、 确定三个点：上述三条线连立解方程，得到XYZ的坐标。3、 确定X、Y、Z的系数：F=X(X)+Y(Y)+Z(Z)=R(R) +G(G)+B(B)也就是说同一个颜色可以用两套坐标表示，通过实验得到的RGB系数可以转换为XYZ系数。画图得到83页的XYZ标准三基色混色曲线。4、 归一化得到x、y、z系数：F=mx(X)+y(Y)+z(Z) x+y+z=1，画图得到81页的XYZ(x-y)色度图。十、 XYZ(x-y)色度图的含义：1、 谱色轨迹是饱和度100%的各种色调。2、 x=y=z=1/3的点是基准点E白、饱和度为0%，从E白向四周伸展，饱和度逐渐增加。十一、XYZ(x-y)计色系统中的色度表示方法：1. 用x-y的坐标值表示，只能表示色调和色饱和度，不能表示亮度。2. 用x-y色度图中的主波长和等饱和度线来表示；在WRB内的彩色不存在主波长，反向延长后的主波长对应的波长表征它的补色波长。一、 彩色电视中三基色提出的原因： 彩色电视用的三基色是由红、绿、兰荧光粉发出的，荧光粉无法发出物理三基色的谱色光。二、 彩色电视中三基色选取的原则：1、 电视三基色实际就是荧光粉三基色，基色荧光粉的光色应尽可能接近物理三基色，使显像三基色构成的三角形面积足够大，即重现的色域尽量大。2、 应选择三基色荧光粉的发光效率足够高，使图像亮度高。三、 彩色电视中三套荧光粉的色度坐标：1. 上述条件折中后选取荧光粉的坐标见84页表6-2。2. 电视三基色在标准三基色色度图中的位置、以及构成的三角形见85页图。3. 电视三基色构成的三角形比舌形曲线小，不能重现的彩色光主要是自然界中少见的高饱和度的光、以及人眼分辨力较低的绿光区。四、 彩色电视中的亮度公式：1、 把Re、Ge、Be、C白当作待配色，用标准三基色混配表示见86页6-33。2、 标准三基色中亮度只由Y的系数表示，则C白=0.299Re + 0.114Ge + 0.587Be 为C白的亮度公式（我国使用）。D白=0.222Re + 0.707Ge + 0.071Be 为D白的亮度公式（美国使用）。选择的荧光粉不同，亮度信号组成也不相同。不同国家之间交换节目，亮度层次会略有失真，但是观众无原始景物对比，故不容易察觉到。五、 彩色电视中三基色的混色曲线：1. 可以用电视三基色按照74页实验装置从380-780nm逐一试验，也可以用物理三基色的实验数据通过数学公式推导得到。2. 由于荧光粉三基色的三角形小于舌形曲线，故混色曲线三个系数中至少有一个为负值，表明必须有一个基色光必须在待配色一边。3. 电视上所说的100%饱和度，在色度学上来说为非饱和度。 2.3电视传像原理一、 电视传像的基本过程：1. 利用人眼，使得要传输的信息量下降：B=Fb(x,y,t), 亮度只传输相对值，不传输绝对值，且只有100级；=F(x,y,t) 只能分辨200种颜色，采用同色异谱色传输；S=Fs(x,y,t) 只能分辨15-20级别 。2. 提出像素概念，把一幅原来连续的X、Y平面画分解成可数的像素，使得以无线电方式传输图像成为可能。3. 每个像素由RGB三个点组成，三基色的系数不同合成了不同的颜色。 分色棱镜 原始景物 摄像机 传输 显像管 重现图像 三基色 三基色发光（相当于秤砣计量） （空间或时间混色） 二、 图像的顺序制传输：1、 像素传输方式：同时制（需要几十万通道）、顺序制（一个通道）。2、 顺序制传输方式：是唯一可行的方式，只要一个通道，只要传输速度足够高，再利用人眼视觉惰性和荧光粉的余辉特性，主观感觉连续无闪烁。3、 顺序制特定的问题：要求收发两端扫描规律严格一致，发端插入“行场同步信号”隐含XY坐标，收端判断“行场同步信号”重建XY坐标。 Y 原始 画面 X摄像机电信号 T新画面开始标记 新行开始标记 新行开始标记 宽（场同步） 窄（行同步） 窄（行同步）电视机 Y显示 画面 X三、 顺序制传输的实现方法:1、 顺序制传输要求：匀速、单向、直线。2、 实现方法：现代的用寻址方式，如等离子、液晶电视。传统的用电子束扫描，如显像管式；3、 电子束扫描：电子束在磁场的作用下会发生偏转，垂直磁场电子束左右偏转(X)；水平磁场电子束上下偏转（Y）,当水平、垂直磁场交变时，合成的力可以让电子束在二维空间内任意运动。四、 逐行扫描的原理：1、 电视要求的扫描轨迹（光栅）：2、 行场扫描电流与光栅的关系：五、 扫描参数：1、 水平运动（行）：行周期TH电子束由左到右、再回到左边的时间； 行正程THt电子束由左到右、并传输图像信息； 行逆程THr电子束由右向左、不传输图像信息； 行逆程系数 =THr/TH2、 垂直运动（场）：场周期TV电子束由左到右、再回到左边的时间； 场正程TVt电子束由左到右、并传输图像信息； 场逆程TVr电子束由右向左、不传输图像信息； 场逆程系数 v=TVr/TV六、 扫描频率的选择：1、 帧频选择：1) 对静止景物，为使图像有连续感，换幅频率高于20Hz2) 对运动景物，运动物体前后两帧夹角小于7.5分，高于20Hz。3) 为使图像不闪烁，换幅频率高于48Hz。4) 为去处交流电源对图像干扰，换幅频率与当地交流电同频。结论：交流电为50Hz的国家采用50Hz；交流电为60Hz的国家采用60Hz；2、 扫描行数选择：1) 清晰度。行数的选择与清晰度有关，行数越多、像素越小，清晰度越高。2) 频带宽度。频带宽度与行数有关，行数越多、像素越小，频带越宽。3) 行数的确定。只能在清晰度和频带宽度之间折中，在4-6倍屏高的距离，要求相邻两行的夹角小于1.5分，算得570行左右。结论：50Hz换幅频率的国家采用625行；60Hz换幅频率的国家采用525行。我国采用50Hz、625行，简称D/K制。 2.3电视传像原理七、 图像信号的带宽：1、 声音信号的带宽：麦克风把机械震动转换成了电信号，最低频率20Hz、 最高频率15KHz，所以声音信号带宽15KHz。2、 图像信号的带宽：摄像机通过扫描把光信号转换成了电信号，最低静止画面近似0Hz,最高是每一个像素黑白相邻排列，如12页所示，则fmax=1/2 x (lv/lh x Z) x Z x Ff=0.5x1.33x600x600x50=12MHz两个像素一个周期 水平像素 垂直像素 每秒帧数 考虑水平和垂直逆程系数后：fmax=12MHz x (1-)(1-)=13.56MHz 则图像带宽 f= fmax-fmin=13.56MHz 八、 隔行扫描提出的原因：图像信号带宽太大，传输有困难，所以在不降低图像分解力前提条件下，尽量降低图像带宽，观察1-33式，只有帧频Ff可以降低，故提出隔行。九、 隔行扫描实现的方法：主要难点是奇偶场扫描光栅重合问题1、 采用偶数行法： 即一帧中有偶数2n行，分奇、偶两场扫描，每场扫n行，为了使奇偶场光栅能够精确镶嵌，要求奇偶场的场扫描电流幅度不同，电路实现非常复杂。2、 采用奇数行法： 即一帧中有奇数2n+1行，分奇、偶两场扫描，每场扫n+1/2行。在奇偶场的场扫描电流幅度一致的情况下，妙利用奇偶场的半行关系，实现光栅精确镶嵌。优点：电路简单、光栅重合精度高。 十、 我国电视系统标准：（必须记住）1、 D/K制： 帧 fF=25hz TF=40ms场 fV=50hz TV=20ms TVr=1.6ms =0.08行 fH=15625hz TH=64us THr=12us =0.1875 2、 行序的规定：按扫描行出现的前后时间顺序排列，而不是按空间位置排列的。见14页。十一、 隔行扫描的优缺点：1、 优点：在不降低分解力的前提条件下，图像信号带宽降低一半，可以传输了，节约了频谱资源。2、 缺点：行间闪烁、并行现象和运动物体垂直边缘有锯齿现象。十二、 扫描波形对重现图像的影响：（了解） 第三章 模拟电视信号的产生3.1 黑白图像的采集和重现一、 CCD固体摄像器件的工作原理：光电转换原理1、 CCD的结构和电荷存储：1） CCD是电荷耦合器件的简称，与传统摄像器件有两点不同：以电荷包为图像信号载体，而不是电流或电压；以电荷包有规律的运动分解图像，而不是电子束偏转扫描。2） CCD器件势阱深度：与加的电压有关，电压越大、势阱越深；与绝缘层厚度有关，厚度越厚、势阱越浅。3） CCD器件电荷注入：光注入法，收集势阱周围的光致电子，利用这个特点可以完成光-电转换；电注入法，由相邻的势阱转移而来，利用这个特点可以完成图像信号转移，实现图像分解。2、 CCD信号电荷的注入：1） 光电转换原理：光子激发出数量与光强成正比的电子空穴对，多数载流子空穴被排斥走，少数载流子电子被收集到该像素下面的势阱内，成为光电荷注入；成千上万势阱有规律排列，完成图像光电转换。2） 光电转换关系：电荷量与该像素的光强成正比、与光照时间成正比。 3、 信号电荷的转移：1） 三相时钟驱动CCD：铝电极厚度一致，三条时钟线交替排列，加周期性信号，让电荷包有规律的移动，可以双向转移。2） 两相时钟驱动CCD：铝电极厚度不一致，两条时钟线交替排列，加周期性信号，让电荷包有规律的移动，驱动简单，只能单向转移。3） 四相时钟驱动CCD：铝电极厚度一致，四条时钟线交替排列，加周期性信号，让电荷包有规律的移动，提高了图像灵敏度、双向转移。4、 信号电荷的输出： 转移出的电荷包依次通过反偏二极管在电容上充放电，形成负脉冲；每一个像素受到的光通量越大、收集的电荷越多、充放电形成的幅脉冲越大，就形成了负极性的离散图像信号脉冲。 二、 CCD摄像器件：1、 线阵式摄像器件：分单通道式、双通道式两种。电荷每次转移会有损失，双通道比单通道各像素转移次数减少一半，故双通道转移效率高，提高了输出信号的幅度。2、 面阵行间转移（IT）式CCD摄像器件：1） 倾斜射入的光额外产生的电荷叠加后，使得图像产生垂直拖尾。2） 垂直移存器占去一半多感光面积，降低了器件灵敏度。 3、 面阵帧间转移（FT）式CCD摄像器件：1） 器件总面积大。2） 必须加机械式快门，传输效率低。4、 面阵帧行间转移（FIT）式CCD摄像器件：综合了IT不需要机械式快门和FT没有垂直拖尾的优点。5、 电子快门：1） 提出原因：快速运动物体，图像会发生模糊。2） 实现方法：将一场中积累的电荷分两次读出，第一次废弃，第二次读出。3） 使用条件：为保证输出信号有足够的信噪比，必须在高照度下使用。作业：17页34题、54页11题三、 黑白电视显像管：要求掌握电光转换原理、电聚焦、磁偏转1、 黑白电视显像管的结构：由玻璃外壳、电子枪和荧光屏组成。2、 显像管的电子枪：1） 作用：发射电子束、聚焦电子束、加速电子束、调制电子束2） 要求：足够大的高速电子束，以便荧光屏有足够高的亮度。 足够细的电子束聚焦点，以便获得足够高的分辨力。 有陡峭的调制特性曲线，以获得较高的电光转换效率。3） 结构：灯丝、阴极、栅极、加速极和第二、三、四阳极。 阴极 UK 80-100V 负极性视频信号 截止电压 不发射电子束 控制栅 UG 0V 再现的图像 发射电子数 ie 大 中等 小 没有3、 显像管的静电聚焦：(了解)1） 电子折射原理：2） 几种静电透镜：4、 显像管的磁偏转：（了解） 1） 采用磁偏转的原因：能在大偏转角情况下保持电子束聚焦质量。2） 电子束在显像管内的运动轨迹，即偏转距离与偏转磁场的关系，。3） 光栅的枕形失真及其校正。平面电视或大的偏转角时出现以场抛物波调制行扫描电流的幅度来校正水平枕形失真。在场扫描电流上叠加极性和幅度变化的行频抛物波校正垂直枕形失真。四、 显像管的调制特性和电视系统总传输特性：1、 显像管的调制特性：1） 定义：荧光屏上重现图像亮度与加到显像管栅阴极之间电压的关系，用以表征显像管电光转换特性。2） 组成：荧光屏发光特性，即屏幕亮度与电子束大小成线性关系。电子枪调制特性，即电子束大小与Ugk成非线性关系。3） 研究显像管调制特性的原因：希望光电、电-光转换时完全是线性的，保证亮度层次不失真。4） 非线性调制特性对重现图像的影响：1，图像白扩张、黑压缩=1， 图像白、黑均匀1， 图像白压缩、黑扩张 2、 电视系统总传输特性：分色棱镜 原始景物 摄像机 传输 显像管 重现图像 光电转换 电电传输 电光转换 1 23 =1 可调 1 光强与电荷 电压与电子束 线性关系 非线性关系 =1 x 2 x 3 = 1 2 =1/r2 x3 3.2 黑白全电视信号一、 黑白全电视信号的组成（SXT）：黑白图像信号（S），在行场正程期间传输，反映图像亮度信息。复合消隐信号（X），在行场逆程期间传输，电子束截止、回扫不发光。复合同步信号（T），在行场逆程期间传输，恢复XY信息。 行逆程 行正程 12us 52us行扫描电流摄像机 形成的图像信号正极性叠加行同步头 收到的图像信号 切割电平 切割出的同步头 电视机单稳形成脉冲行扫描电流 加到显像管栅极 正极性加到显像管阴极 负极性二、 图像信号的特点1、 单极性:只有正值、没有负值，平均值不为零。要区分正极性图像信号、负极性图像信号。2、 脉冲性:经常出现上、下跳变沿，反映图像内容上的亮暗突变。三、 复合消隐脉冲1、 作用：提供行、场扫描逆程时间的信息，该期间电子束截止；提供一个固定参考电平，供不失真再现亮度使用。2、 参数：行消隐12us、场消隐25H+12us=1612us四、 复合同步脉冲1、 作用：提供电子束行、场扫描步调控制信息，恢复XY位置信息。2、 叠加位置：复合同步以电平方式插在复合消隐期间，处在“比黑还黑”的一端。3、 行同步脉冲：宽度4.7us，电视机通过幅度分离电路分出，控制电子束水平扫描步调。4、 场同步脉冲：宽度2.5H即160us，电视机通过幅度分离电路分出，控制电子束垂直扫描步调。5、 开槽脉冲：为了使场同步期间不失去行同步信息，每隔半行开一个凹槽，共5个、宽度4.7us。奇偶场判断方法：第一个齿脉冲的前沿既是场同步、又是行同步，则后面信号是奇场信号。6、 均衡脉冲：为了从复合同步信号中准确分离出场同步信号，加入前均衡脉冲2.35us，后均衡脉冲仅仅是一种摆设。五、 黑白全电视信号：1、 黑白全电视信号的波形2、 黑白全电视信号奇偶场、行序的规定作业：70页17题， 29页2、5题VIDEO 视频信号 摄像机 AUDIO 音频信号 电视机 R G B R G B光电转换 图像信号 彩色全电视信号 图像信号 电光转换（线性） 复合消隐 黑白全电视信号 复合消隐 （非线性） 复合同步 复合同步 脉宽复用数字分频晶体震荡 行同步 4.7us 2.5H=160us 场同步 行同步 场同步 复合消隐 复合同步信号电幅度复用场扫电流行扫电流视 0.7V 信 SXT 0.3V 号 全电视信号时分复用合 摄像管 12us 52us成 电子枪 逆程 正程 反向放大 图像信号 积分电路场震荡行震荡 4.7us 2.5H=160us 场同步 行同步 场同步 复合同步信号电 行同步幅度分离场扫电流行扫电流视信 SXT号 全电视信号放大消隐分 显像管解 电子枪 图像信号 12us 52us六、 复合同步脉冲1、 脉冲作用：提供电子束行、场扫描步调控制信息，供显示端恢复XY位置信息。2、 叠加位置：复合同步以幅度复用方式插在复合消隐期间，处在“比黑还黑”的一端，电子束依然截止。3、 行同步脉冲：宽度4.7us，电视机通过幅度分离电路分出，控制电子束水平扫描步调，正确恢复X信息。4、 场同步脉冲：宽度2.5H即160us，电视机通过幅度分离电路分出，再经过积分电路取出，控制电子束垂直扫描步调，正确恢复Y信息。5、 开槽脉冲：为了使场同步期间不失去行同步信息，每隔半行开一个凹槽，共5个、宽度4.7us。6、 均衡脉冲：为了从复合同步信号中分离出的奇偶场场同步信号精确一致，加入前均衡脉冲，后均衡脉冲仅为摆设。七、 黑白全电视信号：1、 黑白全电视信号的波形与扫描轨迹对应关系2、 黑白全电视信号奇偶场、行序的规定。1） 第一个齿脉冲的前沿既是场同步、又是行同步，则后面信号是奇场信号。2） 场同步前每隔半行的脉冲有6个，则后面是奇场；5个为偶场。偶数场 奇数场336 23337 24 25 25 25621622 309623 310 25H+12us=1612us 25H+12us=1612us 我国电视实际正程扫描光栅 奇数场回扫扫瞄光栅 偶数场回扫扫描光栅3.3黑白图像信号的带宽和频谱一、 图像信号最低频谱：1、 图像信号最低频谱：为0Hz、即必须传输直流分量，否则有失真。2、 图像信号直流信号传输方法：直接传输直流分量技术上难以实现，采用间接法，即将所有行以消隐电平为基准全部嵌齐。二、 图像信号最高频谱：1、 垂直分解力：取决于扫描行数。1） 理想垂直分解力：与有效扫描行数一致，575TVL。2） 实际垂直分解力：最低为0TVL，统计后乘以凯尔系数，为M=431TVL2、 水平分解力：取决于电子束聚焦情况和视频通道的通频带，可事先设计。1） 水平分解力确定标准：切合实际的指标为水平分解力等于垂直分解力，即像素为方形为宜。2） 实际水平分解力：N=M x 4 /3 =431 x 1.33=575TVL电视机实际分辨力为 575（水平）x 431（垂直）3） 水平分解力所需要的通频带：1MHz通频带在52us的行正程中给出104TVL,2MHz通频带在52us的行正程中给出208TVL,55MHz通频带在52us的行正程中给出575TVL。三、 图像最高频率和传输通道的通频带：1、 图像最高频率：fmax=0.5x4/3x625x625x25x0.92/0.8125=7.37MHz2、 传输通道的通频带：f=Ke x fmax=0.75 x7.37=5.5MHz保证水平垂直分解力一致的情况下，通频带可以小于图像信号最高频率，是最经济的选择。四、 图像信号的频谱：1、 静止图像的频谱：fnm=nfHmfV 其中fH=15625Hz、fV=50Hzfnm=nfHmfF 其中fH=15625Hz、fF=25Hz2、 活动图像的频谱： 与上述表达式类似，仍具有准周期性，特点：离散而又成群、收敛、有1/3Fh的空隙可以利用。作业：29页2题（追加通频带宽度是多少？）、30页25题、27题；3.4 三基色信号的产生和校正一、 彩色图像信号采集再现模型：分色棱镜 复合同步 原始景物 摄像机 传输 显像管 重现图像 光电转换 电电传输 电光转换 1 2 3 =1 可调 1二、 三基信号的产生：1、 彩色摄像机中的分色系统：基于光的薄膜干涉原理，按照RGB的不同波长设计，达到RGB的分色目的。 2、 彩色摄像机中的光学系统：1） 变焦镜头：聚焦成像、变换焦距。2） 中型虑色片：将光均匀衰减，有25%、10%、1.5%等。3） 色温虑色片：补偿光源色温不同造成的彩色重现偏差。三、 色度匹配和彩色校正：1、 色度匹配的原因：为不失真的传输彩色，要求摄像机的综合光谱响应曲线必须各自与显像三基色相应的三条混色曲线成正比，即形状一样，满足这一条件称为色度匹配。2、 彩色校正的方法：1） 让摄像机的分光系统光谱响应曲线符合混色曲线三个主瓣的形状。2） 通过线性矩阵模拟出混色曲线的次瓣和负瓣。四、 三基色信号的校正：1、 彩色显像管特性对重现彩色的影响：1） 1，白色、100%的饱和度的基色和补色外，其他各色都会失真。2） 1，亮度白扩张、黑压缩；彩色更鲜艳。3） 1，亮度白压缩、黑扩张；彩色更黯淡。2、 校正：1） 由于摄像端1=1、显像端3=2.8，故理论上2=1/3=0.36。2） 实际上1，彩色更鲜艳，实验证明=1.26最好，故2=1.26/3=0.45。 3.5 PAL制彩色电视制式一、 PAL制彩色电视制式编码框图：158页1、 作用：将摄像端产生的RGB三基色的三路0-6MHz的电信号通过一定方式组合，达到能够在一路0-6MHz通频带内传输的目的。不同的组合方式形成了NTSC、PAL、SECAM三大彩色制式。2、 PAL制编码器组成与特点：1） 亮度通道： 为了与黑白电视兼容，必须传输亮度Y信号； 为了亮度信号的分辨率高一些，亮度信号Y用0-6MHz传输。 为了亮度信号、色度信号准确重合，亮度通道中加入延时电路。2） 色度通道： 为了保持图像亮度信号全部由Y携带，故传输U(B-Y)、V(R-Y)两个色差信号； 为了减少要传输的信息量，根据人眼对亮度、色度分辨率不同的特点，两个色差信号U和V用0-1.3MHz传输； 为了保证两个色差信号同频带传输，采用正交平衡调幅，形成色度C； 为了减少两个色差信号在传输中的失真，U信号调制所用的副载波一行送90度fs、一行送-90度fs逐行倒相。 为了保证色度C和亮度Y同频带传输，选择fsc值，实现频谱间置。3） 色度副载波通道： 为了保证亮度信号Y与色度信号C频谱间置，要求产生的fs=287.5fH+25=4.43361875Hz； 为了保证送到U的付载波fs相位逐行倒相，要产生PAL开关信号。 为了保证接收端恢复复载波fs和PAL开关信号，加入色同步信号。二、 亮度和色度分离技术信号的产生编码矩阵工作原理：1、 原因：为了与黑白电视兼容，必须传输亮度Y信号；为了保持图像亮度信号全部由Y携带，另外传输U(B-Y)、V(R-Y)两个色差信号。被传输图像的亮度信息全部由Y信号代表，R-Y和B-Y亮色差信号只携带色度信息而不携带亮度信息称为恒定亮度原理。2、 参数： Y=0.30R+0.59G+0.11B （此处RGB已经过校正） R-Y=0.70R-0.59G-0.11B B-Y=-0.3R-0.59G+0.89B3、 实现方法：用电阻矩阵电路实现。三、 混合高频原理色度低通、亮度延时工作原理：1、 原因：为了减少要传输的信息量，根据人眼对亮度、色度分辨率不同的特点，亮度信号Y用宽带传输，两个色差信号R-Y和B-Y用窄带传输。高频混合原理（大面积着色原理）：图像细节部分只有亮度信息，没有彩色；图像中大面积低频部分才有彩色。2、 参数：Y用0-6MHz传输，两个色差信号R-Y和B-Y用0-1.3MHz传输。3、 实现方法：在R-Y和B-Y通路中加入1.3MHz低通，低通会带来时延差，为保证亮色信号准确重合，在亮度Y通道中加入延时电路。作业：95页31题、144页13题、14题四、 频谱间置原理正交平衡调制工作原理：1、 原因：采用正交平衡调幅技术，再适当选择色付载波fs，就可以实现U(B-Y)、V(R-Y)和Y三者共用一个频带传输。2、 参数：我国选择fs=（284-1/4）fH+25=4.43361875Hz可以保证U(B-Y)、V(R-Y)的已调色度信号和亮度信号Y实现1/4行频间置。3、 实现方法：采用正交平衡调幅技术