第3章32电视传输系统组成课件

1、第3章 电视技术基础3.2 彩色电视传输系统组成及原理1电视广播的一般过程 电视台图象和伴音转换成低频电信号（摄像机） 电视机还原图像、伴音高频信号光电转换低频信号景 物调 制天线发射发 射 端：低频信号天线接收高频信号还原显示解 调接 收 端：23.2.1 图像顺序传送第一是要求传送速度快。传送时间小于视觉暂留时间，重现图像才会连续无跳动。 第二是传送要准确。即收发双方应同步工作。3象素：组成图像细小的点子，使构成图像的基本单元。扫描：将图像转变成顺序传送的电信号过程。视敏角：人眼所在的点与被观测的两个点所形成的最小夹角。4AdBLCD=d / L =(D/ N) /L（弧度）=57.3*6

2、0 D/ NL (分） =1.5 则 N573线水平行数N = 4/3 N 833垂直分解力（ N) 一幅画面象素数：约52万 画面分解：5电信号输出物 透镜电子枪偏转聚焦光电靶3.2.2 光电转换：光电靶：光照后，电阻率变小电子枪任务：发射均匀高速电子束聚焦线圈的作用：电子束上靶时会聚成细点偏转线圈的作用：使电子束发生偏转 6光电转换CCD：charge coupled device 电荷耦合器件MOS：金属氧化物半导体7MOS电容器的剖面图P 型硅电子势阱电极（栅极）光氧化硅8光电子转换和电荷存储可见光通过透明电极在硅晶体内激发出电子空穴对，在耗尽区的电场作用下，空穴流入衬底，电子被收集到

3、由MOS栅极形成的势阱中，形成电荷包。势阱中所捕获的电荷数目的多少与该处光照的强弱成正比。 9CCD的电荷转移氧化硅V3V2V1电极P 型硅10三相驱动时钟脉冲波形V1V2V3t1t2t3t4T11CCD的电荷转移氧化硅V3V2V1电极P 型硅t = t1V1V2V3t1t2t3t4T12CCD的电荷转移氧化硅V3V2V1电极P 型硅t3tt2V1V2V3t1t2t3t4T13CCD的电荷转移氧化硅V3V2V1电极P 型硅t = t3V1V2V3t1t2t3t4T14行间转移面阵CCD器件的原理结构遮光垂直移位寄存器水平移位寄存器输出R1R2R3感光部分转移栅单元隔离层15行间转移面阵CCD器

4、件的原理场正程期间，感光部分按像素对景物分解，并存储电荷。场逆程期间，全部电荷转移到右侧垂直移位寄存器中。下一场正程期间，将上一场的电荷包一行一行转移到水平移位寄存器中。行逆程期间，向水平移位寄存器转移一行电荷包。行正程期间，电荷包从水平移位寄存器逐一输出形成信号电流或电压。输出R1R2R316行间转移型（IT）特点：一个芯片上完成感光、存储和读出的功能。优点：结构简单，芯片面积小每个独立单元中的感光部分彼此独立，可有较高的空间频率缺点：为避免测漏光，总感光面积小，故灵敏度降低。强光下产生“污染”17幀转移型面阵CCD器件的原理结构I1I2I3单元隔离层输出R1R2R3S1S2S3成象区存储区

5、读出寄存区遮光部分光照部分18幀间转移型（FT）场正程期间，感光区形成以电荷包形式存在的电子图像。场逆程期间，全部电荷从该光区转移到存储区。下一场正程期间，感光区产生新的电子图像，存储区将上一场的电荷包逐行转移到水平移位寄存器中。输出19幀间转移型（FT）优点：电极结构简单易于制作可以将像素做得更密集，有较高的分辨力由于成象区全部进行光电转换，因而灵敏度比较高缺点：芯片面积大“拖尾”现象20FT CCD 中的垂直拖影原理强光点成象区存储区读出寄存器21幀-行间转移 光敏器遮光垂直移位寄存器遮光场存储器遮光水平移位存储器输出成像区22幀行间转移型（FIT）场正程期间，感光区形成电荷包形式的电子图

6、像。场逆程期间，电荷包从感光区转移到垂直移位寄存器中，立即转移到存储区。场正程期间，从存储区向水平寄存器转移。输出23幀行间转移型（FIT）特点：垂直移位寄存器向场存储区传送电子的速度比行间转移方式快，因而消除垂直拖尾现象。广泛用于高档广播设备。 24电视图像显示技术CRT显示液晶显示LCD等离子显示PDP253.2.2电光转换（ CRT ）作用：将电信号还原成光图像组成：玻璃外壳、电子枪、荧光屏262728荫罩板29 (1)玻璃外壳 玻璃外壳又由玻璃管屏，玻璃管锥、玻璃管颈三部分组成。 a、早期管屏通常为球面形状：宽、高比例为4:3。管屏的对角线尺寸来度量显像管的尺寸 b、管锥的形状为锥体：

7、外壁涂有导电石墨层，内壁石墨层与高压阳极相连，外壁石墨层通过金属弹簧片与电路中的“地”相连。 （2）荧光屏 在管屏的内壁涂有一层很薄的荧光粉，使管屏成为荧光屏，在电子束的高速轰击下，荧光粉会发出白光(可R、G、B三基色光)。30电子枪结构 （3）电子枪组成由灯丝、阴极、栅极、加速极（每一阳极）、聚焦极（第三阳极）和高压阳极（第二、四阳极）。31电子枪各电极作用灯丝：灯丝加上额定电压后，就会产生电流而发热。 灯丝的作用是烘烤阴极，使阴极发射电子。阴极：作用是发射电子。栅极：改变栅阴电压就可以控制电子束的强弱，从而控制荧光屏的发光程度。 加速极：工作时它加有100V400V电压，以对阴极发射的电子

8、进行加速，使之向荧光屏运动。聚焦极：使电子束聚焦成直径很小的细束。高压阳极：高压阳极上加有1万伏以上直流高压，高压阳极的作用是使电子束高速轰击荧光屏。32显像原理管内有电子枪和荧光屏；管外有偏转线圈（提供偏转磁场，使电子束方向偏转）。图像信号加在显像管的控制栅极（或阴极），电子束受图像信号的调制，另一方面，在偏转磁场的控制下，电子束将从上到下一行行地扫描整个荧屏，对应的电子数撞击荧光屏的特定位置，荧光粉发光亮度与图像信号大小成正比。这样就将一幅画面的电信号变成里一幅平面光学图像。333.2.2电光转换液晶显示器(LCD)等离子体显示器(PDP)34液晶分子 液晶是一种介于固体与液体之间、具有规

9、则性分子排列的有机化合物。(a)晶体 （b）液晶 （c）液体35液晶种类 液晶种类很多，主要有近晶型、胆甾型和向列型。近晶型胆甾型36向列型液晶 nematic由希腊语而来，是丝状之意，故称之为丝相。向列型液晶分子位置杂乱，粘度系数小，没有层状结构，但方向大致一致。向列相液晶分子排列37液晶的电特性 液晶分子具有一定的电特性，分子在电场中充电极化，最终得到一个对准电场方向的正、负两极。由于受到外界电压的影响，液晶分子的排列形式发生改变。38在两片玻璃基板上装有取向膜，表面形成了很多槽，起到可以将液晶分子固定取向的作用。液晶配列显示原理液晶会沿着沟槽取向，由于玻璃基板取向膜沟槽偏离90o ，所以

10、液晶分子成为扭转型。液晶分子39(a) (b)液晶配列显示原理图（a）显示白色 (b)显示黑色40当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90o扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色。当在基板上加电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色。液晶配列显示原理41液晶显示器的种类 TN-LCD：扭曲向列型液晶显示器 STN-LCD：超扭曲向列型液晶显示器TFT-LCD：薄膜液晶显示器42TN型液晶彩电的原理 TN型(Twisted Nematic)是在两片平行放置的偏光板之间充填了一定数量的液晶混合物。这两片偏光板

11、的偏光方向是相互垂直的。液晶分子在偏光板之间排列成多层。在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90o偏光板玻璃基板取向膜液晶偏光板彩色滤光片电极光源模组43TFT型液晶彩电的原理 44 由于在两片玻璃板之间可以划分出不同的区域，且每一个区域都用电场进行控制，这些不同的区域叫子像素。45TFT型液晶彩电的原理 TFT型液晶彩电的原理与TN型彩电的原理不同点： 将TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下部夹层改为了公共电极。TFTLCD属于有源矩阵控制，由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而各个节点相对独立，并可连续控制。46动态对比度技术47动态对比度技术 动态对比度技术，改进

12、了背光灯管控制电路，使其可以根据画面内容精密程度来动态调节背光灯管亮度，令其全黑画面下最低显示亮度达到更低的水平，以此换来更高的动态对比度。关键技术是如何动态调节LCD的背光灯管亮度。4849广色域是用NTSC色域来作为衡量液晶显示器色彩还原能力的指标。目前主流液晶显示器的色域值为NTSC 72%，只要色域值高于72%，厂商都会称其为广色域。 50广色域决定其色域值的因素在于LCD的背光源。CCFL(冷阴极背光灯)，仅能显示NTSC色域范围72%左右的颜色。采用最新背光源LED(发光二极管)能显示超过NTSC色域范围105%的颜色。51 液晶显示器中的背光源 在显示屏两边设有作为光源的灯管，在

13、液晶显示器的背面设有一块背光板和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其主要作用是提供均匀的背景光源。 52CCFL背光源53LED背光源5455响应时间液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗所需要的时间。灰阶指的是液晶显示器每一个由红、绿、蓝组成的像素由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别提升灰阶响应时间方面的技术一般是以先进集成电路的精准操控，增大液晶单元盒驱动电压，让液晶单元转动更快，由此来缩短每个灰阶间的响应时间。 56响应时间57CRT显示器的主要优点： 寿命长（2万小时） 亮度、对比度大，无视角问题 清晰度高，可达到SDTV及HDTV要求 对高速运动图

14、像重显效果好 技术成熟，综合性价比最好58CRT显示器的主要缺点： 体积大，重量重，实现34英寸以上显示有困难 光栅失真大，受地磁影响，全屏亮度不均匀 屏幕边沿和屏幕中心清晰度不同 存在辐射，功耗较大59LCD显示器的主要优点： 寿命长（5万小时） 光栅不受磁场影响， 清晰度高，屏幕边缘和中心清晰度相同 防爆、防辐射、安全性好 体积小、重量轻60LCD显示器的主要缺点： 惰性大，快速图像显示有拖尾 存在视角问题 大屏幕高清晰度显示成品率低，成本高61气体放电保护层放电电极介质层后玻璃板选址电极紫外线可见光二、PDP显示器的原理与特点62二、PDP显示器的原理与特点介质层保护层荧光体条形间隔扫描

15、电极金属层显示电极选址电极维持电极63PDP显示器的主要优点： 没有聚焦、会聚问题，图形失真小，全屏一致性好 亮度、对比度、可视角优于LCD及CRT背投影 属于自发光器件，惰性小，显示高速图像无拖尾现象64PDP显示器的主要缺点： 功耗大，42寸功耗在250W以上 实现200万象素HDTV有困难 长期显示固定图像会造成屏幕灼伤 显示垂直高速运动图像有假轮廓效应65背投影电视原理与特点66DLP( Digital Light Processing)为数字光源处理器，采用DMD数字微镜系统投影。67背投影显示器的主要优点： 易于实现大屏幕、SDTV显示 亮度、对比度较高 技术成熟，目前在屏幕尺寸相

16、同情况下性价比最高 惰性小，对高速图像重显效果好68背投影显示器的主要缺点： 光栅失真大，调整复杂 可视角小，屏中和屏边清晰度不同 屏幕越大，亮度越低 投影管寿命短（6000小时），需定期更换69有机发光二极管（OLED）OLED属于载流子双注入型发光器件，在外界电压的驱动下，由电极注入的电子和空穴在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子回到基态时辐射跃迁而产生发光现象。 70OLED的优点厚度薄，重量轻； 抗震性能好； 很大的视角下观看，画面仍然不失真； 响应时间短； 低温特性好制造工艺简单，成本更低； 发光效率更高，耗能比

17、LCD要低； 可以做成能弯曲的柔软显示器。 7172几种电视比较CRTLCDPDPOLED寿命2万小时5万小时短于5万小时2万小时亮度最高较高高最高视角问题/拖尾问题无/无明显/明显无/垂直轮廓160/无清晰度高（HDTV）高（HDTV）高（HDTV）最高屏中与屏边均匀性问题有无无无光栅失真及受地磁干扰问题有无无无功耗/辐射较大/较大小/无大/很小小/无73负极性调制信号图像内容正极性调制信号 高电平对应亮点 低电平对应暗点2、负极性调制：电信号的极性：1、正极性调制：低电平对应亮点高电平对应暗点3.2.3 电视扫描741234512345123451、人眼惰性：0.1s 电视帧频：25Hz3

18、.2.3 电视扫描2、逐行扫描顺序扫描3、隔行扫描：后扫“偶数场”二场一帧，解决“闪烁”逐行扫描问题：闪烁先扫“奇数场”奇数场偶数场合成图像1234575 隔行扫描示意图76隔行扫描的优点将图象信号带宽减小一半，或者说，使画面无闪烁。77隔行扫描的缺点行间闪烁效应 每条扫描线的重复频率是25赫兹，低于临界频率。隔行比越大，行间闪烁效应越明显。2. 并行现象奇偶两场光栅的镶嵌情况不理想。它会使有效行数减少，影响图象的分解力。3. 垂直边沿锯齿化当物体沿水平方向运动速度足够大时，图像的垂直边沿会产生锯齿现象。78行、场偏转电流波形 行扫描电流波形场扫描电流波形行正程：从左到右行逆程：从右到左场正程

19、：从上到下场逆程：从下到上左行周期64s行正程行逆程右上场周期20ms场正程场逆程下79中心中心右左底顶ABCDEFGHIJKLMNOPQ正程逆程ABCDEFGHIIJKPLMNOQ80扫描电流非线性的影响81国家电视广播技术标准行频：fH=15625Hz行周期：TH=1/fH=64S行正程扫描时间：THt=52S行逆程扫描时间：THr=12S场频：fV=50Hz场周期：TV=20ms场正程扫描时间：TVt=18.388ms=287TH+20S场逆程扫描时间：TVr=1.612ms=25TH+12S82电信号最高频率 fmax = 6MHz频率范围： B = 06（MHz） 833.2.4 黑

20、白图像信号 全电视信号又称为视频（VIDEO）信号，它由图像信号、复合消隐（行消隐和场消隐）信号、复合同步（行同步和场同步）信号三部分组成。 84回扫线干扰亮线解决办法： 加消隐信号左右左右左右左一、消隐信号：85消隐脉冲 行消隐脉冲：使行扫描逆程期间电子束截止，不显示图像。场消隐脉冲：使场扫描逆程期间电子束截止，不显示图像。8652.2s 11.8su黑场消隐1、行消隐脉冲 宽：11.8ust2、场消隐信号 宽：1.6ms 相当于25TH 时间u黑ttu黑3、复合消隐信号消隐信号波形：8759.3 4.7160s1、行同步信号 4.7s2、场同步信号 160s 3、复合同步(一)(二)二、同

21、步信号： 保证发、收二端扫描规律完全一致同步即收发端同频、同相奇场偶场偶场奇场88场扫描不同步稳定图像向下滚动向上滚动接收机场频低场频收发同步接收机场频高复合视频信号89行扫描不同步稳定图像右消隐斜条左消隐斜条同步接收机行频高接收机行频低复合视频图像信号90相位不同步91同步与消隐信号异同周期相同电平不同 比消隐信号更黑。0.3：0.7脉冲宽度不同 行：4.7s ， 11.8s 场：160s，1600s 脉冲的起始时刻不同 行：前肩1.3s ， 后肩5.8s 场：前肩2.5 TH ，92同步分离电路幅度分离锁相电路积分电路频率分离行扫描电路场扫描电路全电视信号复合同步信号 93场同步信号积分波

22、形 一场末 二场始12345678起控电平二场末二行近二行远三、开槽脉冲、均衡脉冲：延迟时间结果：隔行不均匀94开槽场同步 在2.5H宽的场同步信息内传递行同步信息，在场同步期间用槽脉冲传递行同步信息，规定每隔半行开一个槽，槽宽4.7us，共开5个槽；槽的后沿位置相当于行同步的前沿位置。与槽脉冲方向相反的脉冲是齿脉冲，宽度27.3us。均衡脉冲 由于奇偶场同步脉冲与其紧密相邻的前面的行同步脉冲有间隔为H和H/2之分，会导致奇偶场积分起始电平有差异，使奇偶场时间间隔不同，为保证隔行扫描良好，将宽160us的场消隐前肩上的行同步改为每半行一个、宽度为2.35us的5个前均衡脉冲，它们在场同步脉冲前

23、起到缓冲作用，保证隔行扫描光栅精确镶嵌。95同步信号电平消隐信号电平同步信号电平消隐信号电平奇数场末偶数场末 奇数场始均衡脉冲宽度：2.35s槽脉冲宽度：4.7s 1、均衡脉冲波形：偶数场始96前一场末 后一场始 u100% 75% 0前均衡 场同步 后均衡25行场消隐时间行正程行正程2、全电视信号（黑白）97黑白图像信号频谱频谱：电视信号的能量按频率分布的曲线。电视信号频谱是周期性离散谱线。98高频电视信号 信号 载波调幅波 频谱f0fi f0 f0fi一、图像信号调幅 ：信号： um=Umsint 载波：u s=Ussin t已调波：uAm =Ussin t+mUs/2 cos(-)t -

24、mUs/2 cos(+)t二、波形：99（2）负极性调幅a为负极性调幅；b为正极性调幅负极性调幅优点：节省发射功率，效率高，抗干扰能力强。100信号 载波下边频带 上边频带0 6 f06 f0 f06 f三、调幅图象信号频谱：四、残留边带形式：101五、伴音信号： 调频；伴音载波频率比图像载波频率高6.5MHz最大频率偏移：50KHz 六、伴音频带宽度： B=2x(fmax+Fmax) =2(fmax+Fmax) =2(50+15) =130(K) =0.13(M)七、高频电视信号频谱： 8M o.75M 6.5M f0 上边带 (f0+6.5M) f残留的下边带1.25M102F0-3F f0-2F f0-F f0 f0F f02F f03Fff0F f0 f0F 信号调频波 频谱调频波：八、相邻频道间隔关系：f图(n1) f音(n1) f图n f音n f图(n+1)8M6.5M6.5M