电视技术基础知识

电视技术基础知识第1页，课件共72页，创作于2023年2月电视的产生

电视的诞生

19世纪末，少数先驱者设想并开始研究设计图像的传送技术。1873年英国科学家约瑟夫·梅发现硒元素的光电特性，为后来电视技术的的发明奠定了基础。

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（一说为1884年），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。第2页，课件共72页，创作于2023年2月

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。

V.K.Zworykin1939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。第3页，课件共72页，创作于2023年2月

1927～1929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。

1925年，英国的贝尔德（J.L.Baird），根据“尼普科夫圆盘”进行了新的研究工作，发明机械扫描式电视摄像机和接收机。当时画面分辨率仅30行扫描线，扫描器每秒只能5次扫过扫描区，画面本身仅有2英寸高、1英寸宽。1926年，贝尔德向英国报界作了一次播发和接收电视的表演，开创了电视技术研究的先河。第4页，课件共72页，创作于2023年2月MZTV博物馆的J.L.BairdTelevisor

第5页，课件共72页，创作于2023年2月

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场和625行/50场两种）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(RCA:美国无线电公司)第6页，课件共72页，创作于2023年2月电视图像的彩色化

电视也同电影一样，经历了一个由黑白到彩色的发展过程，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（NationalTelevisionSystemCommittee）制。1954年美国全国广播公司、哥伦比亚广播公司采用NTSC制式首次播出彩色电视节目。日本、加拿大分别于1957、1966年采用同一制式播出。1956年，法国提出SECAM（SEquentialCouleurAvecMemoire）制。1960年，联邦德国提出PAL（PhaseAlternationLine-by-Line）制。为便于转播和交换节目，各国曾多次讨论统一电视制式问题，但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的局面。彩色电视机在哪国使用必须符合该国的黑白体制、彩色制式及频道划分，还要注意电源标准（有110伏/60赫与220伏/50赫之分），这样才能保证接收机安全可靠地接收到良好的彩色图像和伴音。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。

第7页，课件共72页，创作于2023年2月数字化问题一、电视系统的全面数字化

1、节目制作方面的数字化从普通电视的模拟复合到模拟分量，到数字复合、数字分量、压缩数字分量。

2、节目显示设备的数字化从数字电视接收机到改良电视到增强电视、高清晰度电视。

3、节目传输方面的数字化由于码率压缩技术的突破，不仅从演播室到发射的传输越来越多采用数字，数字压缩卫星直播方式已成为卫星广播的主流。

电视系统的全面数字化使节目制作、传输直到播出都带来了革命性的变化！第8页，课件共72页，创作于2023年2月电视系统一、电视制作系统1.演播系统

演播系统（Studiosystem）是电视节目制作的主要系统，是电视节目制作的核心部分，主要由演播室和控制室组成。演播室的声、光条件；演播室的规模（大型、中型、小型）；演播室的设备（三脚架和移动车的摄像机，传声器、布景、道具、照明设备等）

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控制室用于视频和音频信号的控制与处理，是制作教育/教学节目的室内设备系统。控制室里有主视频系统、主音频系统、录制系统、视频影像组合系统（视频创作系统）和调光系统。第10页，课件共72页，创作于2023年2月2.外景节目制作系统

外景节目制作系统是用于现场或野外制作电视节目素材的系统，因此具有重量轻、体积小、操作方便、耗电少的特点，一般只由一台便携式摄像机和一台便携式录像机组成，通常称为便携式视频系统。

第11页，课件共72页，创作于2023年2月ENG系统一般由便携式摄像机、便携式磁带录像机、磁带、电池、传声器和便携照明设备等组成，其特点是使用灵活。EFP系统是一套小型用于非演播室内的现场节目制作系统。通常由便携式摄像机2~3台、视频切换器、监视器3~4台、磁带录像机、传声器、调音台和照明设备等组成。第12页，课件共72页，创作于2023年2月3.后期编辑系统

传统的后期编辑又称线性编辑，它是针对传统的录像机磁带编辑而言的。在磁带编辑中，视、音频信号是按照时间的先后顺序记录在磁带上的，在编辑时由于受磁带的物理结构的限制，就必须按照节目内容的先后顺序进行播放和记录。现代很大部分的编辑系统采用非线性编辑系统。非线性编辑的的工作原理可以简述为：来自放像机或其他信号源的视、音频信号，经图像卡、音频卡变换成数字视、音频信号，并利用硬件进行实时压缩，然后将压缩后的视、音频素材数据存储到硬盘中，应用图像编辑软件来制作电视节目。4.磁带复制系统

磁带复制系统用于节目磁带的复制，由放像机、视音频分配器、多台录像机和监视器等组成。第13页，课件共72页，创作于2023年2月二、节目播出系统

第一阶段：单机控制的播控系统第二阶段：网络化自动播出控制系统第三阶段：带中心存储的播控系统三、电视传输系统

1.微波传输系统2.卫星电视系统3.电缆传输系统（有线电视传输系统）第14页，课件共72页，创作于2023年2月电视基础知识第15页，课件共72页，创作于2023年2月1．1光的特性与人眼视觉特性1．1．1光的特性与度量光通量(ΦV)定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分辐射功率的大小度量。第16页，课件共72页，创作于2023年2月1．1．2人眼的视觉特性

1人眼的光谱响应特性

视觉效应相同亮度感觉的的情况下，测出各种波长光的辐射功率P(λ)视敏度K(λ)为P(λ)的倒数。第17页，课件共72页，创作于2023年2月光照度（Ev）单位：勒克斯(lx)1lx=1lm/m2发光强度（I）单位：坎德拉(cd)亮度（L）：单位面积上的发光强度单位：坎德拉每平方米(cd/m2)第18页，课件共72页，创作于2023年2月明视觉与暗视觉的视敏度曲线

2人眼的亮度感觉特性第19页，课件共72页，创作于2023年2月

人眼的分辨力3人眼的分辨率与视觉惰性第20页，课件共72页，创作于2023年2月人眼彩色分辨力与空间混色效应第21页，课件共72页，创作于2023年2月1.2扫描和黑白电视图像转换

1.2.1扫描第22页，课件共72页，创作于2023年2月

图像传送1．像素

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。

一幅黑白平面图像，表征它的特征参量是亮度。亮度是空间的函数，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。第23页，课件共72页，创作于2023年2月

第24页，课件共72页，创作于2023年2月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。

并行传输

（无法实现）

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，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。这种像素的串行传输具有两个特点：第一是要求传送速度快。第二是传送要准确。第25页，课件共72页，创作于2023年2月像素顺序传送示意图第26页，课件共72页，创作于2023年2月３.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。扫描要足够快且要准确，使得收发两端每个像素的几何位置一一对应，即收发端同步工作，简称同步。第27页，课件共72页，创作于2023年2月扫描方式Interleaved隔行扫描的Progressive

scanning

逐行扫描,顺序扫描,步进扫描

逐行扫描方式是电子束在光电靶或荧光屏上自左向右，从上到下均匀地一行接一行地扫描。

隔行扫描方式是将一帧画面的图像分为两场扫描。第一场只扫描奇数行，第二场只扫描偶数行。第28页，课件共72页，创作于2023年2月

1.逐行扫描第29页，课件共72页，创作于2023年2月逐行扫描TH=THS+THRTV=TVS+TVR第30页，课件共72页，创作于2023年2月2.隔行扫描第31页，课件共72页，创作于2023年2月隔行扫描第32页，课件共72页，创作于2023年2月隔行扫描的图像第33页，课件共72页，创作于2023年2月1.2.2电视扫描的基本参数图像的亮度、对比度和灰度亮度是人眼对光的明暗程度的感觉图像中最亮处亮度和最暗处亮度之比称为对比度（C）图像从黑色到白色之间的过渡色统称为灰色。灰度就是这一灰色划分成能加以区分的层次数。

第34页，课件共72页，创作于2023年2月2.图像清晰度与电视系统分解力

电视系统分解力是指电视系统本身分解像素的能力，它不受人眼视力的影响。电视系统的分解力分为水平分解力和垂直分解力。垂直分解力是指沿着图像垂直方向电视系统所能分解的像素数目。水平分解力是指沿着图像水平方向电视系统所能分解的像素数目。第35页，课件共72页，创作于2023年2月垂直分解力M

M=Z'M=0M=Z'第36页，课件共72页，创作于2023年2月水平分解力N孔阑效应第37页，课件共72页，创作于2023年2月3.图像信号的最高频率与频带图像信号的带宽计算图

第38页，课件共72页，创作于2023年2月图像失真系数非线性失真第39页，课件共72页，创作于2023年2月选择场扫描频率，主要兼顾光栅无闪烁、观看活动图像有连续感、使图像信号占用频带尽可能窄以及不易受电源干扰等因素。（1）场频一定要大于临界闪烁频率（2）占用频带不致过宽，场频不应随意提高。（3）为了避免电源的干扰，场频最好与电力网频率同步。4.场频的确定5.每帧行数

每帧行数为奇数。常规广播电视的标准化值为每帧525行和625行。第40页，课件共72页，创作于2023年2月1．2．3全电视信号1．波形

第41页，课件共72页，创作于2023年2月

2．特点⑴周期性：52s⑵单极性：12s52s第42页，课件共72页，创作于2023年2月⑶图像信号的频谱待征①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。第43页，课件共72页，创作于2023年2月行消隐和同步信号

第44页，课件共72页，创作于2023年2月场消隐、同步信号

第45页，课件共72页，创作于2023年2月全电视信号波形第46页，课件共72页，创作于2023年2月(1)全电视信号对高频载波实现残留边带调幅

3全射频电视信号

第47页，课件共72页，创作于2023年2月

残留边带方式的优点：已调信号的频带较窄；滤波器比SSB滤波器易实现，易解调。

第48页，课件共72页，创作于2023年2月

（2）伴音信号调频

第49页，课件共72页，创作于2023年2月（3）全射频电视信号的频谱及频道间隔第50页，课件共72页，创作于2023年2月我国广播电视频道划分第51页，课件共72页，创作于2023年2月1．3彩色三要素与三基色原理1.3.1彩色三要素光的分类：（1）按颜色可分为彩色光和非彩色光。（2）按频率成分可分为单色光和复合光。（3）按频率和颜色综合考虑可分为谱色光和非谱色光。（4）按发光方式可分为直射光，反射光和投射光。光的颜色取决于两方面：（1）客观因素是它的功率波谱分布。（2）主观因素是人眼的视觉特性。第52页，课件共72页，创作于2023年2月彩色三要素彩色光通常可由亮度、色调、及饱和度三个物理量来描述，这三个量被称为彩色三要素。亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与色光所含的能量有关。亮度信号通常用EY或Y表示色调反映了物体颜色的类别。色调与光的波长有关，不同波长的光呈现不同的颜色色饱和度是指色调的深浅程度。它与该色调掺入的白光多少有关。白光成分越多，物体颜色越淡，其饱和度越低。第53页，课件共72页，创作于2023年2月三基色原理：

(1)三基色必须是相互独立的产生。即其中任一种基色都不能由另外两种基色混合而得到。(2)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；或者说中的大多数颜色都可以分解为三基色。(3)三个基色的混合比例，决定了混合色的色调和饱和度。(4)混合色的亮度等于构成该混合色的各个基色的亮度之和。第54页，课件共72页，创作于2023年2月色度三角形第55页，课件共72页，创作于2023年2月

把三基色按照不同的比例混合获得彩色的方法称为混色法。混色法有相加混色（光的合成，彩色电视用）和相减混色（染料合成）之分。1.3.2混色方法第56页，课件共72页，创作于2023年2月１.空间混色法

它是同时制彩色电视的基础２.时间混色法利用人眼的视觉惰性，顺序地让三种基色光出现在同一表面的同一处，当相隔的时间间隔足够小时，人眼会感到这三种基色光是同时出现的，具有三种基色相加后所得颜色的效果。这种相加混色方法是顺序制彩色电视的基础。生理混色法人的两只眼睛同时分别观看不同的颜色时，产生混色效应，利用这种原理进行生理混色。第57页，课件共72页，创作于2023年2月

配色方程CIE规定：波长为700nm的红光为红基色，波长为546.1nm的绿光为绿基色，波长为435.8nm的蓝光为蓝基色。

1配色实验配色实验可以用比色计进行。

2配色方程

NTSC制显像三基色，配出光通量1lm(流明)的C白光时，需要红基色光0.30lm，绿基色光0.59lm，蓝基色光0.11lm。F＝1[R]十1[G]十1[B]任意给定的彩色光FF＝R[R]十G[G]十B[B]3亮度方程

Y＝0.30R十0.59G十0.11B1.3.3配色方程和亮度方程第58页，课件共72页，创作于2023年2月

1．3．4彩色图像的摄取与重现第59页，课件共72页，创作于2023年2月第60页，课件共72页，创作于2023年2月棱镜分色原理第61页，课件共72页，创作于2023年2月彩色图像的分解第62页，课件共72页，创作于2023年2月第63页，课件共72页，创作于2023年2月1．4兼容制彩色电视制式概述NTSC制（NationalTelevisionSystemCommittee）PAL制(PhaseAlternationLine)SECAM制(SequentialCouleuraMemoire)1．4．1色度信号的编码传输1.色度信号的编码2.兼容性3.恒定亮度原理1．4．2彩色电视信号的频带压缩1.高频混合原理2.频谱交错原理第64页，课件共72页，创作于2023年2月亮度关系式：Y=0.3R+0.59G+0.11B色差关系式：

(R-Y)=0.7R-0.59G-0.11B(B-Y)=-0.3R-0.59G+0.89B(G-Y)=-0.3R+0.41G-0.11B通常选取(R-Y)与(B-Y)作为传送对象。那么(G-Y)为：

(G-Y)=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y)将色差信号与Y信号相减即为三基色信号。1.色度信号的编码第65页，课件共72页，创作于2023年2月

2.兼容性在传送黑白电视图像时，R、G、B应相等，因而色度信号因为零。设R=G=B=Ex,则亮度方程可求得：Y=0.30Ex+0.59Ex+0.11Ex=ExR-Y=Ex-Ex=0B-Y=Ex-Ex=0对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。第66页，课件共72页，创作于2023