CH2 电视信号的产生和重现NEW1.ppt

CH2电视信号的产生与重现,2.1图像光电转换的基本过程P32.2电视扫描原理P242.3电视图像的基本参量P432.4黑白全电视信号P582.5电视信号的发送P822.6彩色视频信号P95实训一电视元器件的筛选检测P116二P120,第二章电视图像的产生与重现,2.1主要内容,2.1.1像素P32.1.2顺序传像原理P42.1.3光电转换原理P62.1.4图像重现P12,第二章电视图像的产生与重现,2.1图像光电转换的基本过程,2.1.1像素1、像素：电视图像是由大量的基本单元组成，这些基本单元成为像素。2、图像清晰、逼真程度与像素关系：像素愈精细，单位面积上的像素愈多，则图像愈清晰、愈逼真。我国电视标准规定，一幅电视图像大约有40万多个像素。,第二章,第二章电视图像的产生与重现,2.1.2顺序传像原理,1、发送：一幅电视图像所含的40多万个像素不可能同时传送，发送端只能按一定的顺序将图像中各个像素的亮度变成相应的电信号,并依次传送出去。2、接收：接收端则按发送端同样的顺序把电信号转变成一个一个相应的亮点重现出来。3、成像：只要顺序传送的速度足够快,利用人眼的视觉惰性及发光材料的余辉特性，人眼就会感觉到是一幅连续电视图像。顺序传送实质：按时间顺序传送空间分布的像素的亮度。,第二章电视图像的产生与重现,像素,第二章电视图像的产生与重现,图21顺序传送像素示意图,2.1.3光电转换原理,一、图像摄取1、基理：基于摄像管的光电转换摄像管种类：超正析摄像管、光电导摄像管等2、光电导摄像管结构：主要由光敏靶和电子枪两部分组成。,图2-2光电导摄像管结构图,第二章电视图像的产生与重现,3、光电导摄像管光电转换原理,（1）被摄景物通过摄像机光学系统成像在光电靶面上。（2）光敏靶由光敏半导体材料制成，这种材料具有在光作用下使其电阻减少的性能，光线且光线愈强，其呈现的电阻愈小。,第二章电视图像的产生与重现,（3）因被传送图像的各点的亮度不同，因而靶面上各单元的受光照强度不同，导致靶面上各单元的电阻值不同：亮像素对应的靶单元的电阻较小,暗像素对应的靶单元电阻较大。于是一幅图像上（景物）各像素不同亮度，转变为变成靶面上各单元的电阻不同。,（4）从摄像管阴极发射出的电子,在电子枪各极间形成的电场和聚焦线圈、偏转线圈产生的磁场的联合作用下,按一定规律(即从左到右、从上到下一行一行)扫描靶上各点。,第二章电视图像的产生与重现,当电子束接触到靶面某点时,使电子枪阴极K、信号板、负载RL和电源E构成一个回路,负载RL中就有电流流过,电流大小取决于光敏靶该点电阻的大小。因此,当电子束按一定规律在靶面上扫描时,便在负载上依次得到与景物各点亮度相对应的电信号,完成了将图像转变为相应电信号的光电转换过程.,图23光电转换原理示意图,第二章电视图像的产生与重现,负极性图像信号：图像像素越亮,对应的图像输出电信号电平越低;像素越暗,电平越高,此类图像电信号称为负极性图像信号。,正极性图像信号：如果图像输出电信号电平值与像素亮度成正比,则称之谓正极性的图像信号。,第二章电视图像的产生与重现,2.1.4图像重现,一、图像的重现依靠电视接收机的显像管来完成，它基于电光转换。显像管的任务是将图像电信号转换为光图像。二、显像管显像的电光转换原理显像管是利用荧光效应原理制成的。1、荧光效应：是指荧光在高速电子轰击下发光，且轰击的电子数量越多、速度越高，则发光越强。,第二章电视图像的产生与重现,三、显像管成像原理,利用图像电信号控制电子束的强弱，并按摄像管相同规律扫描显像管荧光屏，以显示电视图像。(一)黑白显像管的结构由电子枪、荧光屏和玻璃外壳三部分组成。,图2-4黑白显像管结构示意图,第二章电视图像的产生与重现,显像管内抽成真空，管壳由高强度玻璃制成，它能承受高压以防爆裂。,1.电子枪,电子枪安放在管颈内，由灯丝和阴极、控制栅极、加速阳极、聚焦阳极和高压阳极等组成。用来发射密度可调的电子流，并通过聚焦和加速，形成截面积很小、速度很高的电子束。该电子束在行、场偏转磁场的作用下(见1.2.1节电子扫描)可实现全屏幕的扫描光栅。(1)灯丝：加热阴极(交流6.3V/0.6A或直流12V/85mA)(2)阴极K：呈小圆筒状，筒的顶端涂有能发射自由电子的氧化钡、氧化锶等材料,在筒内灯丝加热（高温）下,阴极表面能向外发射大量自由电子。,第二章电视图像的产生与重现,(3)栅极(控制极)G：套在阴极外面的圆筒，中间开有一个小孔,以便电子流穿过。通常控制栅极相对阴极加有数十伏的直流负压，形成阻滞电场。改变控制栅极对阴极的负电位大小，,第二章电视图像的产生与重现,可控制射向屏幕的电子数量-电子束强弱-控制亮度。电子束的截止电压约-30V-90V之间。图像信号直接加在控制栅极(正极性图像信号)或阴极(负极性图像信号)上，使扫描电子束强弱随图像信号变化，从而在屏幕上显示出不同灰度层次的图像。,（4）加速极(第一阳极)A1:,其作用是把阴极表面电子拉出来，越过栅极，并对射向屏幕的电子束加速和聚焦(+100V左右)。（5）聚焦极(第三阳极)A3:聚焦电子束,使图像清晰（0400V）（6）高压极(第二阳极A2、第四阳极A4)：第二阳极和第四阳极内部由金属线相连，A4通过弹簧片与锥体内壁石墨导电层相连。它们一方面与A3构成电子汇聚透镜，另外进一步加速射向屏幕的电子束。（915KV）,第二章电视图像的产生与重现,图2-5电子枪聚焦示意图,2.荧光屏,荧光屏由屏面玻璃、荧光粉层和铝膜三部分组成。最外层是玻璃,玻璃内表面均匀沉积10m左右厚的荧光粉。荧光粉表面附着厚约1m的铝膜。铝膜具有3种功能：(1)挡住内部杂散光，从而提高图像对比度；(2)向外反射光线,提高屏幕亮度；(3)阻挡管内负离子撞击荧光屏,延长荧光屏寿命。电子枪和荧光屏制成后一起封装在玻璃壳内,在玻璃壳锥体部位内、外涂上石墨粉层,然后抽成真空。显像管管颈部位套上行、场偏转线圈。,第二章电视图像的产生与重现,(二)黑白显像管的工作原理,显像管光栅产生或图像显示:靠在栅极(G)与阴极(K)之间施加不同的电压，以控制阴极电流ik(与电子束流方向相反)的大小而实现的。1、无图像信号输入时：栅、阴极间加的是一直流负压(静态栅偏压Ugk0)，在偏转磁场的作用下，屏幕各点对应的阴极电流ik处处相等，因而屏幕显示的是亮度均匀的光栅。,第二章电视图像的产生与重现,2、有图像信号输入时：,栅、阴极间在直流负压的基础上叠加了图像信号电压，通过扫描，屏幕各点对应的阴极电流ik随图像信号规律地变化，因而屏幕上就出现了相应的图像。为正确重现图像，须根据图像信号的极性选择它输入的电极。（1）负极性图像信号：从显像管的阴极输入，这样，原图像越暗对应的图像信号电平就越高，从而抬高了阴极电平而使栅、阴间电压越负，阴极电流(电子束流)就越小，则显像管显示亮度越暗。（2）正极性的图像信号：从显像管的栅极输入，否则会在荧光屏上出现“负像”。,第二章电视图像的产生与重现,四、彩色图像的传送,1、摄取：彩色图像通过摄像机分色系统首先分解成红、绿、蓝三幅基色光，三路光信号同时投射到三基色摄像管对应的红、绿、蓝摄像管的光敏靶上，在三个靶面上分别呈现R、G、B三幅基色光像，经光电转换成电视图像三基色电信号ER、EG、GB。这样就完成了图像的分解，如图2-6所示。,图2-6彩色图像摄取,第二章电视图像的产生与重现,2、彩色图像的重现,发送端摄像机输出的三基色图像信号通过传输通道传送到接收端，先被解码器分解为三个基色信号去控制彩色显像管的三条电子束。,第二章电视图像的产生与重现,图2-7彩色图像重现,在彩色显像管荧光屏上涂敷着按一定规律紧密排列的红、绿、蓝三色荧光粉，显像管的三条电子束在扫描过程中各自轰击相应的荧光粉。彩色显像管屏幕上就呈现出三幅基色图像，它们紧密镶嵌在一起，人眼所感觉到的是它们依空间位置混合构成的彩色图像。所以，彩色显像管是利用空间混合法重现彩色图像的，即完成了彩色图像的重现，见图2-7。,图2-7彩色图像的重现,第二章电视图像的产生与重现,图2-8彩色电视传送的基本过程,第二章电视图像的产生与重现,2.2电视扫描原理主要内容,2.2.1偏转线圈P242.2.2电子扫描P30一、逐行扫描P30行扫描P31场扫描P33二、隔行扫描P372.2.3我国广播电视扫描参数P41,第二章电视图像的产生与重现,2.2电视扫描原理,2.2.1偏转线圈1、电子束扫描：指电子束按自上而下、自左而右的规律轰击摄像管靶面或荧光屏的过程。2、运动电子束的偏转（1）静电偏转：在静电场作用下的电子束偏转。多用于示波管。,第二章电视图像的产生与重现,图2-9静电场中电子束偏转,电子受力方向为逆电场方向,（2）电磁偏转：,在电磁场作用下的电子束偏转，而磁场由通电线圈产生。大多用于显像管。,上,外,图2-10垂直磁场中运动电子束偏转,图2-11水平磁场中运动电子束偏转,据左手定则，磁力线穿越掌心，四指指向电子运动相反方向，则运动电子受力方向为拇指方向,第二章电视图像的产生与重现,图2-12偏转线圈结构示意图,3偏转线圈,（1）偏转线圈的构造,第二章电视图像的产生与重现,（2）行偏转线圈,1）呈喇叭形，两个并联绕组行分别放于磁环内部的上下方；2）行偏转线圈中通入行扫描电流，产生垂直方向的电磁场（右手定则）；3）电子枪发射的电子束在通过这个磁场时,将产生水平方向偏转。,图2-13行偏转线圈和它所产生的磁场(a)行偏转线圈；(b)行磁场分布,第二章电视图像的产生与重现,（3）场偏转线圈,1）两个串联的场偏转线圈绕组行分别绕于磁环的上下方；2）场偏转线圈中通入场扫描电流，产生水平方向的电磁场（右手定则）；3）电子枪发射的电子束在通过这个磁场时,将产生垂直方向偏转。,图2-14场偏转线圈和它所产生的磁场(a)场偏转线圈；(b)场磁场分布,第二章电视图像的产生与重现,2.2.2电子扫描,指电子束在显像管屏面按一定规律做周期性运动。电子扫描有逐行扫描和隔行扫描两种方式。一、逐行扫描1、定义：指电子束自左向右、自上而下,一行紧挨一行的依次运动扫描一幅（帧）图像的方式。,图2-15逐行扫描,第二章电视图像的产生与重现,2、行扫描（水平扫描）：指电子束水平方向的扫描。,（1）行正程扫描：电子束自左到右的水平扫描（2）行逆程扫描：自右回到左的水平扫描,行扫描正程（时间）TSH：行正程扫描所需时间。行扫描逆程（时间）TrH：行逆程扫描所需时间。行扫描时间TH：扫描一行所需时间。TH=TSH+TrH,第二章电视图像的产生与重现,行偏转线圈产生的垂直磁场引起电子束左右偏转。,图2-16水平扫描工作原理,第二章电视图像的产生与重现,3、场扫描（帧扫描/垂直扫描）：指电子束垂直方向的扫描。,（1）场正程扫描：电子束自上而下的垂直扫描（2）场逆程扫描：电子束自下而上的垂直扫描,场扫描正程（时间）TSV：场正程扫描所需时间。场扫描逆程（时间）TrV：场逆程扫描所需时间。场扫描时间TV：扫描一场所需时间。TV=TSV+TrV,图2-17帧逆程扫描,第二章电视图像的产生与重现,场偏转线圈产生的水平磁场引起电子束上下偏转。,图2-18垂直扫描工作原理,第二章电视图像的产生与重现,4、扫描正程传送图像；而扫描逆程不传送图像，仅为扫描正程作准备，在屏幕上出现的扫描线称回扫线，实际中须消隐。5、光栅：指不传送图像时，在行扫描和帧扫描共同作用下，出现在屏幕上的一条条向右下的水平斜亮线。,6、帧扫描频率：考虑人眼的闪烁现象，通常选择帧扫描频率fZ=50Hz，为此行扫描频率极高，图像信号的频带变得很宽。,第二章电视图像的产生与重现,图219逐行扫描电流波形(a)行扫描电流波形;(b)场扫描电流波形,第二章电视图像的产生与重现,一场中：行扫描625行，正程575行，逆程50行。,图2-19隔行扫描(a)奇数场；(b)偶数场；(c)嵌套后的一帧图像,二、隔行扫描,1、定义：一帧画面分成两场来扫描，且奇、偶场扫描光栅在屏幕上均匀嵌套,构成一幅（帧）完整的图像。奇数场：第1、3、直至第625行的前半行偶数场：自625行后半行开始,接着扫第2、4、直至624行,第二章电视图像的产生与重现,图220隔行扫描光栅及电流波形(a)每帧光栅;(b)行扫描电流波形;(c)场扫描电流波形,第二章电视图像的产生与重现,2、每秒钟传送25幅图像，即每秒钟扫描50场3、帧扫描频率fZ=25Hz，场扫描频率fV=50Hz4、为保证扫描正确（偶数场正好嵌套在奇数场中间），扫描行数须选择为奇数行，即（2n+1）行奇数场:（2n+1）/2行偶数场:（2n+1）/2行,5、我国电视规定（1）一帧图像分625行传送，考虑图像清晰度，正程575行，逆程50行。（2）帧频fZ=25Hz；（3）场频fV=50Hz；场周期TV=20ms，场正程TSV=287TH+20(s)=18.388ms18.4ms；场逆程TRV=25TH+12(s)=1.612ms1.6ms；（4）行频fH=25625=15625Hz；TH=64s；行正程TSH=52s；行逆程TRH=12s；,第二章电视图像的产生与重现,因此隔行扫描电子帧频较低，电子束扫描图像时所占的频带宽度较窄（约6MHz），对电视设备要求不高，因此，它是目前电视技术中广泛采用的方法。隔行扫描的关键是要保证偶数场正好嵌套在奇数场中间，否则会降低图像清晰度，甚至出现并行现象。,第二章电视图像的产生与重现,2.2.3我国广播电视扫描参数,我国广播电视采用隔行扫描方式，其主要扫描参数如下：行周期TH=64s；行频fH=15625Hz；行正程TSH=52s；行逆程TRH=12s；场周期TV=20ms；场频fV=50Hz；场正程TSV=287TH+20(s)=18.388ms18.4ms；场逆程TRV=25TH+12(s)=1.612ms1.6ms；帧周期TZ=40ms；每帧行数Z=625行（其中：正程575行）；帧频fZ=25Hz；每场行数312.5行（其中：正程287.5行）。,第二章电视图像的产生与重现,2.3电视图像的基本参量,2.3.1图像的尺寸P432.3.2图像的几何相似性P442.3.3对比度P482.3.4视频图像信号的频带宽度P502.3.5电视图像清晰度与电视系统分解力P522.3.6每帧图像扫描行数的确定P54,2.3.1图像的尺寸1、人眼的特性：视觉最清楚的范围-=垂直夹角15、水平夹角20的矩形面积。2电视屏幕尺寸（宽高比）：（1）43（2）54。（3）53、53.3、169（大屏幕）3、屏幕的大小表示：常用显像管对角线尺寸来衡量，用英寸表示，如9、14、18、21、25英寸和29英寸等，23、35、47、53、64cm和74cm等。,2.3电视图像的基本参量,第二章电视图像的产生与重现,1inch=2.54cm,图2-21电视图像的非线性失真(a)不失真；(b)iYH失真；(c)iYV失真,2.3.2图像的几何相似性,图像的形状、大小、相对位置等与原来景物的一致程度。通常,图像的几何失真有两种,由行、场扫描电流非线性引起。（1）非线性失真,第二章电视图像的产生与重现,图221扫描电流与重现图像的关系(a)线性扫描,图像无失真;(b)行扫描非线性,产生左伸、右缩的非线性失真;(c)场扫描非线性,产生上拉、下压的非线性失真,第二章电视图像的产生与重现,图222扫描电流幅度不足时产生的失真(a)行扫描幅度小;(b)场扫描幅度小,第二章电视图像的产生与重现,枕形失真：偏转线圈中心磁场小，边缘磁场大,桶形失真：偏转线圈中心磁场大，边缘磁场小,平行四边形失真：行、场磁场彼此不垂直,（2）几何失真,图2-23电视图像的几何失真(a)枕形失真；(b)桶形失真；(c)平行四边形失真,第二章电视图像的产生与重现,线圈绕组和安装不当，磁场不均匀、不均匀造成,2.3.3对比度、灰色,1、对比度：客观景物的最大亮度与最小亮度之比称为对比度。对于重现的电视图像，其对比度不仅与显像管的最大亮度Bmax和最小亮度Bmin有关，还与周围的环境亮度BD有关，其对比度K为,第二章电视图像的产生与重现,环境越亮,电视图像的对比度就越低。一般对比度能达到3040就可以获得满意的收看效果。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。,2、灰色：,图像从黑色到白色之间的过渡色统称灰色。灰度就是将图像从黑色到白色之间的过渡色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。电视机经调整后在图像中能区分的从黑到白的层次数称为该机具有相应级的灰度。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。我国电视标准规定甲级和乙级电视机分别达到八级和七级灰度。,第二章电视图像的产生与重现,全电视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。我国的电视扫描行数为625行，其中正程575行，逆程50行。因此，一帧图像的显示扫描行数为575行。也就是说,一帧图像由575行像素组成。一般电视机屏幕的宽高比为43，因此一帧图像的总像素个数约为：,1.一帧图像的像素,2.3.4视频图像信号的频带宽度,第二章电视图像的产生与重现,图像行像素,图像列像素,（1）图像信号包括：1）直流成分-反映图像的背景亮度，它的频率为零，反映了图像的最低频率。2）交流成分-反映图像的内容，图像越复杂，细节变化越细，黑白电平变化越快，其传送信号频率就越高。（2）图像信号频带宽度：等于其最高频率。如播送一幅垂直相邻像素为黑白交替的脉冲信号画面，显然这是一幅变化最快的图像，每两个像素为一个脉冲信号变化周期，而我国电视规定一秒钟传送25帧画面，因此该图像的最高频率为,2.图像信号的频带宽度,第二章电视图像的产生与重现,垂直分解力是指沿着图像的垂直方向上能够分辨出像素的数目。它受每帧屏幕显示行数（或者总行数）的限制。在最佳的情况下，垂直分解力就等于显示行数。一般情况下，并非每一屏幕显示行都代表垂直分解力，而取决于图像的状况以及图像与扫描线相对位置的各种情况。考虑到图像内容的随机性，有效垂直分解力可由下式估算出：M=KZ,K值通常取0.51之间，若取K=0.76，则有效垂直分解力M=0.76575=437线。,2.3.5电视图像清晰度与电视系统分解力,1.垂直分解力,第二章电视图像的产生与重现,水平分解力是指电视系统沿图像水平方向能分解的像素的数目，用N表示。水平分解力取决于电子束横截面大小。也就是说，水平分解力与电子束直径相对于图像细节宽度的大小有关。实验证明，在同等长度条件下，当水平分解力等于垂直分解力时图像质量最佳。由于一般电视机屏幕的宽高比为43。故有效水平分解力N为：,2.水平分解力,第二章电视图像的产生与重现,为获得图像的连续感、克服闪烁效应并不使图像信号的频带过宽，我国电视标准规定帧频为25Hz，采用隔行扫描，场频为50Hz。这样的场频恰好等于电网频率，还可克服当电源滤波不良时图像的蠕动现象。由于扫描行数决定了电视系统的分解力，从而决定了图像的清晰度，因此在电视标准中确定扫描行数是一个极为重要的问题。我国规定每帧含625行。,2.3.6每帧图像扫描行数的确定,第二章电视图像的产生与重现,图2-24人眼的分辨力示意图,第二章电视图像的产生与重现,图中，为分辨角，是在一定距离L时，人眼恰能分辨的两个黑点之间的夹角。显然越小，表示人眼的分辨力越强；反之则越弱。因此，可以定义人眼的分辨力为分辨角的倒数。d为两个黑点之间距离即行距;h为屏幕高度；为视觉清楚区域张角；L为最佳观看距离。由图不难看出:与行距d、距离L的关系为,式中，以分为单位。设屏幕高度为h，屏幕有效显示行数为Z,第二章电视图像的产生与重现,正常人眼的分辨角在11.5之间，通常取=1.5；观看电视的最佳距离为L4h（由人的视觉清楚的区域15得出），将此两值代入式（1-8），即可算出相应的屏幕显示行数Z=537。我国电视标准规定屏幕显示行数为575行，再考虑每帧逆程的50行，即确定了每帧总行数为Z=625行。,第二章电视图像的产生与重现,2.4全电视信号,2.4.1图像信号P582.4.2复合消隐信号P632.4.3复合同步信号P662.4.4黑白全电视信号P80,图2-25图像信号,2.4全电视信号,2.4.1图像信号1、是反映图像内容的电视信号,其电压高低表示图像像素的明暗程度,即实际景物的亮度。2、它由摄像管行扫描正程期间产生，用于控制显像管中投射到荧光屏上电子束的强弱，即重现图像的亮度。,第二章电视图像的产生与重现,3、负极性电视图像信号,（1）黑电平：相对幅度为75%的电平（2）白电平：相对幅度为10%的电平图像信号的相对幅度在全电视信号的1075之间，是以64s为周期的周期性信号，其中每行显示52s，如图下所示。,第二章电视图像的产生与重现,4、图像信号的特点,（1）相关性相邻两行的图像信号的差别很小。活动图像：在垂直方向变化缓慢,且每帧图像显示575行、行扫周期很短,因此帧间与行间具有较强的相关性。静止图像：具有行重复性或帧重复性,即周期性。,第二章电视图像的产生与重现,(2)单极性,负极性图像信号：电平的数值在零值以上的一定电平范围内；正极性图像信号：电平的数值总是在零值以下的一定电平范围内。,第二章电视图像的产生与重现,图2-26复合消隐信号,2.4.2复合消隐信号1、组成：,包括行消隐和场消隐两种信号,如下图所示。其作用是消除行、场扫描逆程期间的回扫线。,（1）行消隐信号：用来确保在行扫描逆程期间显像管的阴极扫描电子束截止,不传送图像信息;（2）场消隐信号：使在场扫描逆程期间扫描电子束截止,停止传送图像信息。,第二章电视图像的产生与重现,图2-26复合消隐信号,2、复合消隐信号的参数,(1)行消隐信号:脉宽为12s（TrH）、周期为64s（TH）。(2)场消隐信号:脉宽为1612s（TrV=25TH+12s)、周期为20ms。行、场消隐脉冲的相对电平:为75%，相当于负极性信号图像信号黑电平。,第二章电视图像的产生与重现,隔行扫描，奇数场的场消隐起点与前面的一个行消隐差半行，偶数场的场消隐起点与前面的一个行消隐相差一行,图2-27复合消隐信号(a)奇数场；(b)偶数场,第二章电视图像的产生与重现,2.4.3复合同步信号,同步信号包含行同步脉冲、场同步脉冲、槽脉冲、前后均衡脉冲组成。,图像的发送与接收是靠的图像分解与合成实现,要使电视接收机的荧光屏上稳定地重现图像,须把收到的像素按发送端的规律组合成原图像,即电视机与摄像管中的电子束扫描规律一致。,同步实质：收发两端电子束扫描同频同相。,第二章电视图像的产生与重现,图2-28收发不同步造成接收图像异常,2.不同步的现象,场频低，向上滚动,场频高，向下滚动,第二章电视图像的产生与重现,当收端行周期略大于发端时,发端的各行像素将逐次提前在收端的对应行出现,使图像呈现向左下方倾斜的形状,图像右侧出现的是对应于行消隐电平的黑条。,（1）接收端行频低于发送端行频,图2-28行扫描不同步（1）,图2-28行扫描不同步（2）,当收端行周期略小于发端时，图像呈现向向右下方倾斜,（2）接收端行频高于发送端行频,第二章电视图像的产生与重现,图2-29场扫描不同步（1）,收端场扫描周期略大于发端,则扫描速度变慢,各场逐次提前,图像将不断向上滚动,（3）接收端场频低于发送端场频,场频低，向上滚动,第二章电视图像的产生与重现,（4）接收端场频高于发送端场频,场频高，向下滚动,收端场扫周期略小于发端,图像将不断向下滚动。,图2-29场扫描不同步（2）,第二章电视图像的产生与重现,（5）收发两端同频但不同相,图像虽然稳定,但被分裂成左右或上下各两半。,图2-30收发相位不同步造成接收图像异常,收发不同步造成接收图像异常,不同步的现象,第二章电视图像的产生与重现,3.行、场同步信号,（1）行同步信号是在发端每行扫描正程结束之后发送出的脉冲信号,表示行正程的结束。电视机在收到这个信号之后就立即开始行回扫,以保证电视机的行扫描与发送端同步。行同步信号只作同步用,不应在屏幕上显示出来,所以行同步信号是在行消隐期间送出的。行(场)同步信号电平约占全电视信号总幅度的25%,叠加在消隐信号上。行同步脉冲宽度为4.7s,行同步脉冲前沿滞后行消隐脉冲前沿约为1.3s。,第二章电视图像的产生与重现,（2）场同步信号,场同步信号是在每一场正程结束后送出的脉冲信号,以表示场正程的结束。电视机收到这个信号就开始场回扫,以确保电视机与发端保持场扫描同步。同样,场同步信号也应该在场消隐信号出现后就送出,而且比场消隐信号电平高25%。场同步信号脉冲宽度规定为2.5行周期,为160s。场同步信号前沿滞后场消隐信号前沿约为160s。,第二章电视图像的产生与重现,图2-30行、场同步信号,2.行、场同步信号,第二章电视图像的产生与重现,由于场同步脉冲持续2.5个行周期，如果不采取措施就会丢失23个行同步脉冲，使行扫描失去同步，直到场同步脉冲过后，再经过几个行周期，行扫描才会逐渐同步，从而造成图像上边起始部分不同步。为了避免上述情况发生，可在场同步脉冲期间开5个小槽来延续行同步脉冲，这就是槽脉冲。槽脉冲宽度与行同步脉冲相同，它的后沿与行同步脉冲前沿（上升沿）相位一致。这样，在场同步脉冲期间，槽脉冲起行同步脉冲的作用，从而消除了图像上部的不同步现象。,3.槽脉冲与前后均衡脉冲,第二章电视图像的产生与重现,图2-31复合同步信号及其分离,第二章电视图像的产生与重现,图2-32均衡后的场同步脉冲信号,第二章电视图像的产生与重现,图2-33全电视信号,2.4.4黑白全电视信号,第二章电视图像的产生与重现,全电视信号有如下三个特点：脉冲性。周期性。单极性。,全电视信号中各辅助脉冲参数如下：行消隐脉宽：12s行同步脉宽：4.7s场消隐脉宽：1612s场同步脉宽：160s槽脉冲脉宽：4.7s均衡脉冲宽：2.35s,第二章电视图像的产生与重现,2.5电视信号的发送,2.5.1图像信号的调幅P832.5.2伴音信号的调频P882.5.3全射频电视信号的频谱P93,所谓调幅，是指高频载波（高频正弦信号）的幅度随着所要传送图像信号幅度-瞬时值的变化而变化，此图像信号叫调制信号。,2.5.1图像信号的调幅,2.5电视信号的发送,第二章电视图像的产生与重现,1、幅度调制原理,低频调制信号为载波信号为则调幅波信号为,载波信号,调制信号,已调幅波信号,载波信号,调制信号,已调幅波信号,图2-34调幅波的波形,第二章电视图像的产生与重现,2、调幅波的频率成份,式中,ma=U1m/Upm为调幅度,其值介于01之间。,调幅信号特点：除原载频fP之外,还包括两个新的频率(fP+f1)和(fP-f1),即上下边频-上下边带。载频的幅度为UPm,上下两个边频的幅度是。,第二章电视图像的产生与重现,图2-34全电视信号调幅波的波形与频谱,为减小信号的频带宽度、减少发射功率,采用残留边带发送方式，发送全电视调幅波信号频谱上边带的全部和下边带的一部分信号。,3、调幅波的波形与频谱,第二章电视图像的产生与重现,外来干扰脉冲对图像的干扰表现为黑点，使人眼的感觉不怎么明显；因负极性调制同步头电平最高，且采用黑电平固定措施，易实现自动增益控制，可简化接收机的控制电路；随图像亮度增大，发射机输出功率减小。一般情况下，一幅图像亮的部分总比暗的部分面积大，因而，在负极性调制时，调幅信号的平均功率要比峰值功率小很多。,第二章电视图像的产生与重现,4、负极性调制有下列优点：,2.5.2伴音信号的调频,一、调频原理调频是用需传送的伴音信号去调制载波的频率,使载波频率随伴音信号的瞬时值而变化。设调制信号为单一频率的低频信号：u2=U2mcos2t伴音的载波信号为：uS=USmcosst则可以写出调频波的数学表达式,电视广播中伴音的频率范围为50Hz到15kHz。伴音信号采用调频方式传送。,二、调频波的最大频率偏移,调频波的最大频率偏移为:,图2-35调频波的波形,第二章电视图像的产生与重现,图2-36调频波的波形和频谱(a)调频波波形；(b)频谱分布,第二章电视图像的产生与重现,三、调频波的频谱,1、调制信号为正，频偏为正；调制信号为负，频偏为负2、调制信号（伴音信号）愈大，频偏愈大。,第二章电视图像的产生与重现,BW=2（fm+fam）fam伴音信号的最高频率,fm调频波的最大频偏我国电视标准规定：（1）最大频偏f=50kHz。（2）伴音信号的最高频率fam=15kHz。（3）计算BW=2(50+15)=130kHz。（4）实际规定有效带宽为250kHz，每一频道在伴音载频两侧各留有0.25MHz范围的带宽容纳边频。（5）调频伴音信号的带宽比调幅图像信号的带宽（6MHz）要小很多，因此伴音信号可采用双边带传送。,3、伴音信号(调频波)带宽BW为：,1、调频波所携带的边频很丰富,因此伴音的音质、音域都比调幅波好。2、调频波抗干扰性好,因为调频波是等幅波，外来干扰引起调频波的幅度产生变化,对这种寄生调幅,可在接收机的伴音通道中用限幅器加以消除。3、伴音信号采用调频方式发送，是因为调频方式音质好，抗干扰能力强。,伴音信号调频发送原由,第二章电视图像的产生与重现,2.5.3全射频电视信号的频谱,1、全射频电视信号：已调高频图像信号和已调高频伴音信号的总称。2、图像信号采用残留边带方式发送,图2-37残留边带调制频谱图,3、伴音信号采用双边带方式发送,图2-38伴音信号双边带调制频谱图,第二章电视图像的产生与重现,图2-39全射频电视信号频谱,全射频黑白电视信号频谱,我国电视标准规定：1、图像信号采用残留边带方式传送，高频伴音信号采用双边带方式传送。高频图像信号下边带在1.25MHz处衰减20dB，图像信号带宽为6MHz；2、伴音信号带宽为0.25MHz；,3、伴音载频fs比图像载频fp高6.5MHz；4、每个频道所占带宽为8MHz。（1.256.5+0.25=8MHz）,第二章电视图像的产生与重现,2.6彩色视频信号,2.6.1黑白、彩色电视兼容P962.6.2色度信号P972.6.3采用色差信号传送色度信号的优点P1002.6.4频谱间置P1022.6.5电视频道的划分P106,第二章电视图像的产生与重现,2.6彩色视频信号,2.6.1黑白、彩色电视兼容,1、电视兼容(1)正向兼容:黑白电视机可收看彩色电视节目，并显示黑白图像；(2)逆向兼容:彩色电视机可收看黑白电视节目，并显示黑白图像。2、兼容条件（彩色电视须具备的条件）（1）彩色电视信号中，应含与黑白电视相同的图像亮度信号。1）具有与黑白电视相同的视频带宽6MHz和射频带宽8MHz；2）具有与黑白电视有相同的图像载频、伴音载频，且行、场扫描频率及行、场同步信号的各项标准等都应相同。（2）彩色电视信号中，应含图像色彩的色度信号，它用一个辅助信号传输，以便在电视接收机中将它与亮度信号分开，且亮度和色度信号间的干扰尽可能小。,2.6.2色度信号,1、为实现兼容需求，彩色电视图像（视频）信号带宽为06MHZ，通常传送：（1）一个亮度信号Y：代表被传送彩色电视图像的全部亮度。Y=0.30R+0.59G+0.11B（2）两个色差信号（不直接传三基色信号）：代表彩色图像的色度。,2、色差信号：指基色信号R、G、B与亮度信号Y之差。（1）红色色差信号R-Y=R-(0.30R+0.59G+0.11B)=0.70R-0.59G-0.11B（2）绿色色差信号G-Y=G-(0.30R+0.59G+0.11B)=-0.30R+0.41G-0.11B（3）蓝色差信号B-Y=B-(0.30R+0.59G+0.11B)=-0.30R-0.59G+0.89B,3、三个色差信号间关系,Y=0.30R+0.59G+0.11B0.30Y+0.59Y+0.11Y=0.30R+0.59G+0.11B0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0,第二章电视图像的产生与重现,三个色差信号中，G-Y信号数值最小，作传输信号时信噪比最低。(2)由R-Y和B-Y求G-Y时，系数和小于1，可用电阻矩阵实现；由B-Y、G-Y求R-Y或用R-Y、G-Y求B-Y，系数都大于1，不能用电阻分压来实现，一定要用放大器提供增益，这样会增加系统的复杂性和带来不必要的失真。,4、电视信号传输中仅传送R-Y和B-Y色差信号,第二章电视图像的产生与重现,2.6.3采用色差信号传送色度信号的优点：,1.兼容性好（1）传送的图像为黑白图像时，R=G=B,两个色差信号R-Y和B-Y均为零，不会对亮度信号产生干扰。0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)=0（2）黑白电视机只接收彩色电视信号中的Y信号,其效果与收看黑白电视台一样,不受色差信号的干扰,能正常重现原图像的亮度。2.实现恒定亮度原理即重现图像的亮度只由传送亮度信息的亮度信号决定，与色差信号失真与否无关。,3.有利于高频混合（大面积着色原理）,1、大面积着色原理：据人眼对色彩比亮度分辨力低得多的特点,传送彩色图像时，亮度视频带宽为6MHz,而色度用较窄的频带1.3MHz。即传送一幅粗线条大面积的彩色图像，配上亮度细节-高频成分。2、高频混合原理：用亮度信号中的高频分量来代替基色信号中未被传送的高频分量。,色差信号的带宽为01.3MHz，亮度信号的带宽为06MHz，恢复的三个基色信号为:R=(R-Y)01.3+Y06=R01.3+Y1.36G=(G-Y)01.3+Y06=G01.3+Y1.36B=(B-Y)01.3+Y06=B01.3+Y1.36,2.6.4频谱间置,一、亮度信号频谱,1、由于黑白电视图像信号的周期性，亮度信号的频谱结构是以图像载频fP为主谱线，行频fH为间隔的线状离散谱；2、亮度信号的能量只集中在行频fH及其谐波nfH附近很窄的范围内，随谐波次数的升高，能量逐渐下降。在(n-1/2)fH附近没有亮度信号能量，留有较大的空隙。,图2-40亮度信号频谱图,fP,二、频谱交错或频谱间置,1、色度信号也具有周期性,色度信号的谱线也是以行频间隔的离散谱。,2、将色度信号的频谱插在亮度信号的频谱空隙中间，用一个6MHz带宽的通道同时传送亮度信号和色度信号，这种方法称为频谱交错或频谱间置。色度信号的频谱,正如农作物的间种法一样,可以使它们相互错开。,图2-42亮度与色度信号频谱间置示意图,图2-43色度信号频谱,二、频谱交错或频谱间置,3、实现频谱间置最简单的方法是将色差信号进行一次调制,选择适当调制载频（色副载波fSC）便可使已调色差信号的频谱与亮度信号频谱交错。我国彩色电视所选择的副载波频率为fSC=4.43361875MHz,下图所示的副载波频率fSC正好是行频fH的283.5倍。,图2-43亮度与色度信号频谱间置示意图,图2-44彩电电视全射频电视信号频域图,彩色电视全射频电视信号,表1-1我国广播电视频道的划分,2.6.5电视频道的划分,1.我国无线广播电视频道的划分,第二章电视图像的产生与重现,表2-1我国广播电视频道的划分,第二章电视图像的产生与重现,表3-1我国广播电视频道的划分,第二章电视图像的产生与重现,表2-1我国广播电视频道的划分,第二章电视图像的产生与重现,表2-1我国广播电视频道的划分,第二章电视图像的产生与重现,由表2-1可以看出：各频道的伴音载频fs始终比图像载频fp高6.5MHz。频道带宽的下限始终比图像载频fp低1.25MHz，上限则始终比伴音载频fs高0.25MHz。各频道的本机振荡频率始终比图像载频高38fpMHz，比伴音载频fs高31.5MHz。表中，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。即1213频道之间，2425频道之间频率并未连续。,第二章电视图像的产生与重现,结论,每个频道的中心频率及所对应的中心波长是估计天线尺寸和调试电视机时的参数。例如：第8频道的中心频率为,对应中心波长为,第二章电视图像的产生与重现