《电视原理与数字电视》-总习题及答案

每章的课后习题参考答案习题1简述电视技术的发展进程。答:表1模拟电视发展历程简表时间电视的发展1880年法国和美国同时提出动态图像的分解、复合方法的设想1884年德国Nipkow圆盘（机械扫描方法）1897年德国Brown发明阴极射线管1907年俄国Rosing使用阴极射线管进行图像显示实验1908年英国Swinton提出全电子式电视的设想1925年英国Baird完成了最早的电视摄像和显示实验（机械式）1926年日本高柳健次郎完成了使用阴极射线管的电视显示实验（机械—电子式）1928年英国Baird实现最早的彩色电视实验（机械式，顺序制彩色化）1929年美国Ives进行了彩色电视实验（机械化，同时制彩色化）1933年美国Zworykin发明了光电摄像管（全电子式电视）1936年英国BBC开始了世界上最早的公共电视实验广播1951年美国CBS进行场顺序制彩色电视实验广播1953年美国NTSC制定彩色电视制式（同时制），1954年开始广播。日本于1953年开始黑白电视广播1960年日本开始彩色电视广播1967年欧洲采用PAL、SECAM制式开始彩色电视广播数字电视是电视技术从黑白向彩电发展之后的第三代电视，是电视技术发展史上新的里程碑，将和第三代移动通信网络、下一代因特网一起成为影响未来发展的三大骨干网之一。电视技术分为那两大类？各自的特点？电视技术分为:模拟电视技术与数字电视技术答:与模拟电视相比，数字电视有以下几个优点：（1）收视效果好，图像清晰度高，音频质量高，满足人们感官的需求。（2）抗干扰能力强。数字电视不易受处界的干扰，避免了串台、串音、噪声等影响。（3）传输效率高。利用有线电视网中的模拟频道可以传送8—10套标准清晰度数字电视节目。（4）兼容现有模拟电视机。通过在普通电视机前加装数字机顶盒即可收视数字电视节目。（5）提供全新的业务。借助双向网络，数字电视不但可以实现用户自点播节目、自由选取网上的各种信息，而且可以提供多种数据增值业务。（6）易于实现，用户只需加装一台机顶盒即可接收·画面清晰度高，音频效果好、抗干扰能力强，频道数量会大量增加，可支撑500套数字频道·可开展多功能业务，如电视网站、交互电视等。什么是像素？电视成像与电影成像有何不同？电视清晰度与像素的关系是什么？顺序传送显示完整图像的条件是什么？答:什么是像素？“像素”（Pixel）是由Picture(图像)和Element(元素)这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位，像素即是构成图像的基本单元。电视成像与电影成像有何不同？由于电影图像是利用投影整幅传送出去，而电视图像的传送是利用像素逐个传送出去的，所以电视图像的传送技术和电影的投影技术是不一样的，它要求图像严格地时序对应的顺序传送。电视清晰度与像素的关系是什么？分解像素越多，图像越清晰。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰.顺序传送显示完整图像的条件是什么？显示完整画面要满足如下两个条件：1)发送端S和接收端S‘必须同步（频率和相位）工作。2)扫描S的速度足够快，利用视觉惰性显示完整图像，使眼睛感觉到图像是同时在“亮”。(实际上，在电视系统中S和S‘是利用电子束扫描完成的）什么是逐行扫描、隔行扫描？为什么要采用隔行扫描技术？答：什么是逐行扫描、隔行扫描？逐行扫描是指电子束从左到右从上到下逐行依次扫描方式，即电子束产生自左向右、自上而下，一行接一行的运动，因而称其为逐行扫描。隔行扫描技术是将一帧（幅）图像分为两场扫描，分别称为奇数场和偶数场，由两场扫描合成一幅完整的图像。为什么要采用隔行扫描技术？采用扫描隔行扫描的优点在于：每秒扫50场，场频fZ=50Hz，保证图像不会闪烁。而两场为一帧，帧频f=25Hz又使信号量减半，40万个像素×25场/s=1000万个/s，目前电视系统大多还是采用隔行扫描技术。画出隔行扫描光栅示意图。答：隔行扫描关键是如何保证奇偶场正好均匀地镶嵌成一帧完整的图像。若奇偶场简单地合在一起，清晰度会大大下降。一般通用的方法是奇偶法，也称为半行法。实现方法如图1-7所示。图图1-7隔行扫描光栅示意图什么是扫描正程？什么是扫描逆程？答：电子束要在屏幕上作上下左右的往复运动扫满整个屏幕，才能看到完整的图像。包括上下和左右两个运动的合成，分别称为行扫描和场扫描。当电子束沿水平方向扫描，称行扫描。从左到右称为正程。从右到左称为逆程，简称回扫。当电子束沿垂直方向扫描，称场扫描。从上到下称为正程。从下到上称为逆程，简称回扫。帧扫描是指从上到下显示一幅图像的扫描，在逐行扫描中由一场完成，在隔行扫描中由两场完成。简述行场扫描原理。答：行扫描与场扫描的实现原理是相同的，这里以一行扫描过程为例，分析电子扫描的原理。行扫描：将行锯齿电流送入行偏转线圈，会产生随电流匀速变化的垂直磁场，根据左手定则，电子受电场力的作用在水平方向运动。扫出一条水平方向亮线，其工作过程如图1-10所示。图1-图1-10行扫描工作过程t1时刻：iH=0电子束不受磁场力，打在中央。t1～t2：iH为正磁场方向自上而下，根据左手定则，电子束受向右磁力。电子束从O到P（锯齿电流线性增大，磁场力也线性增大，电子向右运动）t2～t3：iH方向不变，匀速减少，电子束向左运动，t3时刻回到中央。电子束从P到Ot3～t4：iH为负，即电流方向相反，根据左手定则，电子束受向左磁力。电子束从O到Qt4～t5：iH方向不变，匀速减少，电子束向右运动，t5时刻回到中央。电子束从Q到O如此周而复始，电子束作周期水平运动，扫出一条水平亮线。场扫描：将场锯齿电流送入场偏转线圈，会产生随电流匀速变化的水平磁场，根据左手定则，电子受电场力的作用在垂直方向运动，扫出一条垂直方向亮线。工作过程同上。行场扫描：电子束即高速水平运动，又作缓慢垂直运动，从而扫满整个屏幕。形成光栅。欲显示方格图像，场扫描电流发生非线性失真，试画出显示的方格图像。答：扫描电流的非线性对显示图像是有影响的，由于电子束是在扫描正程期间传送图像信号的，因此在正程期间要求扫描速度均匀，这就要求流过偏转线圈的电流线性良好，否则重现图像将产生非线性失真。图1-13扫描电流非线性失真现象示意图若原图像为方格信号，当行、场扫描电流波形均为线性变化的锯齿波时，重现图形无失真，仍为方格图形。当行、场扫描电流只要有其中之一失真，显示的图形将出现非线性失真。如图1-13所示，当行扫描电流出现非线性失真，扫描开始线性陡直即扫描过快，方格被横向拉伸；扫描末端线性平缓即扫描过慢，方格被横向压缩。，当场扫描电流出现非线性失真，扫描开始线性陡直即扫描过快，方格被垂直拉伸；扫描末端线性平缓即扫描过慢，方格被垂直压缩。当显示图像时，会看到失真的图像。图1-13扫描电流非线性失真现象示意图1-9计算场扫描频率60Hz时，行扫描频率15625Hz，逐行扫描线为多少？答：逐行扫描线=15625/60=2601-10若电视机场频不同步，图像会发生何变化？若行频不同步，图像会发生何变化？答：若电视机场频不同步，图像会上下滚动；若行频不同步，图像会左右扭动。1-11电视屏幕的高宽比是如何确定的？制定一帧图像扫描行数的依据是什么？答：电视屏幕的高宽比是如何确定的？电视屏幕尺寸的设定与人眼的视觉特性有很大关系，一般人眼能看到范围：水平=1800，垂直=1300；清晰范围：水平=200，垂直=150；如图1-9所示。水平清晰度与垂直清晰度比：20:：15=4:：3，所以普通电视屏幕尺寸设计：4：3矩形。对于高清晰度电视，为扩大人眼的视觉范围，产生宽视野的效果，电视屏幕尺寸设计为16：9（近似5：3）。（a）水平方向（a）水平方向(b)垂直方向图1-9人的视野与视力范围94°94°60°20°70°60°15°制定一帧图像扫描行数的依据是什么？扫描行数的设定根据以下分析：1）视觉分辨率视觉锐度：视觉分率是指人眼分辨细节的能力，称视觉锐度V。分辨角：是指人眼分辨相邻两点之间最小距离所对应的张角θ。如式1-2（1-2）2）扫描行数人眼的正常视力分辨率，而垂直清晰度视角150，则扫描行数Z为：(1-3)我国规定普通电视扫描行数Z=625行，每场扫描312.5行。1-12写出个我国模拟电视主要扫描参数。答：我国模拟电视主要扫描参数（PAL制）行参数场参数帧参数行频fH：15625Hz；场频fV50Hz帧频：25Hz行周期TH：64μs场周期TV：20ms帧周期：40ms行正程时间THS：52μs行逆程时间THR：12μs场正程时间TVS18.4ms场逆程时间TVR1.6ms每场扫描行数：312.5行每场正程行数：287.5行每场逆程行数：25行每帧扫描行数：625行每帧正程行数：575行每帧逆程行数：50行1-13说明摄像管光电靶结构，简述摄像管工作原理。答：图1-17二极管与光电二极管光电靶是摄像管的核心器件，被摄景物通过光学系统在光电靶上成像，光电靶由光敏半导体材料构成。这种半导体材料具有受光作用后电阻率变小，即光照愈强，材料呈现的电阻越小。由于光像各个亮点不同，因而使靶面各单位受光照强度不同，导致靶面各单位的电阻值不同。较亮的像素对应的靶面阻值较小，较暗的像素对应的靶面阻值较大，这样一幅图像上各像素的不同亮度就表现为靶面上各个单元的不同电阻值。从摄像管阴极发射出的电子在电子枪的电场及偏转线圈的磁场的作用下，高速地顺序扫过靶面各单元，光电靶的阻值发生变化，使回路的电流发生变化，实际上光电靶是一只光电二极管，如图图1-17二极管与光电二极管光电靶分为三层：P层：P型半导体。I层：氧化铅半导体pho，光敏材料。N层：N型半导体。当电子束扫描整个靶内侧时，将依次逐个接通各个像素，依所受光强的大小，产生强弱不同的像素充电电流。它们依次流过负载电阻，即在其上产生代表图像内容的电信号。如图1-18所示。图图1-18光电靶工作原理对于光强的像素，充电电流大，对于光弱的像素，充电电流小。这个充电电流流过负载电阻时，就产生代表该像素的信号电压，输出图像信号，注意图像信号是负极性的，即高电平为暗像素，低电平为亮像素。1-14画出CRT显示管组成结构图，说明电子枪各电极的作用。显像管内部结构主要由荧光屏和电子枪两部分。荧光屏：玻璃内壁涂有一层荧光粉，在电子束轰击下发光。电子枪：由灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极和高压阳极组成，是显像管的核心部分，电视机的主要信号和各种高中低电压要加在电子枪的电极上，所以要了解掌握电子枪各个电极的作用和工作过程。电子枪中电极分布如图1-21所示。图1-21图1-21电子枪内部电极分布SS显像管各部分的作用：灯丝F：给阴极加热。阴极K：发射电子。（阴极是涂受热后易激发电子的氧化物）栅极G：控制发射电子的数量。（加负压距离阴极近，电压越负电流越小）加速极A1（第一阳极）：使电子加速。（几百伏）聚焦极A3（第三阳极）：使电子聚焦（几百伏）高压A2A4（第二第四阳极）：进一步加速聚焦。（10KV以上）石墨层：涂黑在玻璃外壳内外两层，有三个作用：1）蔽光。为了提高图像显示亮度，将显像管锥形面玻璃两侧涂上黑色石墨层，达到避光的目的。当电子束打到荧光粉上时，相应的亮度会提高，好比在电影院看电影时需要关灯挂窗帘的效果。2）吸收二次电子。电子在加速极和高压的作用下，高速轰击荧光屏发光。高速电子虽然有正阳极电压吸引，但也会有极个别的少数电子发生反弹，像皮球打在墙上会反弹一样。第二次打在屏幕上时，不会落在扫描原来指定的位置上，在屏幕上造成黑斑，严重干扰图像的质量。石墨层接到高压上，吸收二次电子，使之不再第二次达到屏幕上。形成高压滤波电容。电子枪中高压极几万伏的高压，是利用行振荡频率15625Hz经高压包升压得到的，高压滤波电容由于容值小，耐压高，一般电容很难做到，在这里直接利用石墨层作电极，玻璃外壳作为绝缘介质，组成电容器完成直流滤波的作用。所以，高压极不单独设滤波电容。1-15目前电视显示技术分有几大类？答：由于人们对视觉效果的不断提高，显示技术在现代电视技术中的地位愈来愈重要。伴随着现代信号处理技术和大规模集成电路技术的飞速发展，显示技术正在发生一场革命，低功耗、小型化、数字化、便携式、成为主流。从CRT（CathodeRayTube阴极射线管）到LCD(LiquidCrystalDisplayer液晶显示器)、PDP(PlasmaDisplayPanels等离子显示)、OLED、FED、LED及FPD，各种显示技术都在不断发展，。以LCD、PDP、DLP（DigitalLightProcessing数字光源处理器）、LCOS（LiquidCrystalOnSilicon硅液晶显示面板）等技术为代表的新兴显示技术，代表了数字电视时代电视机技术发展的方向，注定成为显像管电视机的替代品。每种显示技术都有其存在的优势，也都有其不足之处。1-16简述LCD液晶显示器组成结构。答：图1-27液晶显示器结构图1-27液晶显示器结构LCD是靠后方一组日光灯管发光，然后经由一组镜片与背光模块，将光源均匀地传送到前方，依照所接收的影像讯号，液晶像素玻璃层内的液晶分子会作相对应的排列，决定哪些光线是需偏折或阻隔的。1-17比较CRT、LCD和PDP显示器各自的特点答：PDP与CRT和LCD比较：1)与直视型显像管彩电相比：PDP显示器的体积更小、重量更轻，而且无X射线辐射。由于PDP各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现显像管常见的图像的几何变形。PDP屏幕亮度非常均匀——没有亮区的和暗区；而传统显像管的亮度-屏幕中心总是比四周亮度要高一些。PDP不会受磁场的影响，具有更好的环境适应能力。PDP屏幕不存在聚焦的问题。因此，显像管某些区域因聚焦不良或年月已久开始散焦的问题得以解决，不会产生显像管的色彩漂移现象。表面平直使大屏幕边角处的失真和色纯度变化得到彻底改善。高亮度、大视角、全彩色和高对比度，使PDP图像更加清晰，色彩更加鲜艳，效果更加理想。2)与LCD液晶显示器相比：PDP显示亮度高，屏幕亮度高达150LUX，因此可以在明亮的环境之下尽情欣赏大幅画面的视讯节目。色彩还原性好，灰度丰富，能提供格外亮丽、均匀平滑的画面。PDP视野开阔，PDP的视角高达160度，普通电视机的大于160度的地方观看画面已严重失真，而液晶显示器视角只有40度左右，更是无法与PDP的效果比拟。对迅速变化的画面响应速度快。PDP平而薄的外型也使其优势更加明显。特别适合公共信息显示、壁挂式大屏幕电视和自动监视系统。由于ＰＤＰ等离子显示屏的结构特殊会带来不足。由于等离子显示是平面设计，而且显示屏上的玻璃极薄，所以它的表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压。ＰＤＰ显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，相比于显像管电视机使用一支电子枪而言，耗电量自然大增。一般等离子显示器的耗电量高于３００瓦，是家电中不折不扣的耗电大户。由于发热量大，所以ＰＤＰ显示器背板上装有多组风扇用于散热。另外，ＰＤＰ价格较高，主要用于公共场所，如飞机场、火车站、展示会场、企业研讨、学术会议及远程会议等。习题2全电视信号由几部分组成？各自的作用是什么？那些出现在正程？那些出现在逆程？答：电视信号基本组成含三部分：图像信号、复合消隐信号和复合同步信号，一般称全电视信号，也称视频信号。图像信号表示被摄景物像素的明暗程度，也称亮度信号，是在扫描正程发出的。复合消隐信号：由于电视成像是逐行扫描成像的，每一行每一场都是由正程和逆程组成，正程显示图像，逆程不显示图像，则需要用消隐信号将逆程不显示。消隐信号的作用是为消除回扫线，使扫描逆程时屏幕显示为黑，行场扫描逆程发出消隐信号，包含在全电视信号中，分为行消隐与场消隐，统称复合消隐信号。复合同步信号：由于电视图像是顺序传送的，发送端与接收端要保持同步，每一行每一场都要严格步调一致，才能收看到正常图像。当电视机发生不同步时，发生图像滚动的现象，就是由于同步信号失效，幅度不够或频率不准的现象，所谓同步信号，是指使发送端与接收端保持一致的信号，分为行同步与场同步，统称为复合同步信号。为了不干扰图像，同步信号是在逆程发出的，叠加在行场消隐信号上。简述图像信号的特点。画出三行相邻图像信号，每行有五级灰度负极性信号的波形图。答：图像信号有以下特点：1）正程期间发出，电平幅度12.5%～75%之间。2）负极性信号，即电平越高，图像越暗。采用负极性信号的优点是：一是节省发生功率，由于图像信号大多是亮电平，将亮电平规定在低电位，可节省大量的发射功率；二是抗干扰能力强，由于在传送信号时，大多数干扰是叠加在高电平上的，而高电平是设定为黑电平，使干扰显示不出来，即减少了干扰信号对图像的影响。所以，大多数图像信号都设计为负极性。3）单极性信号，即电平全部是正或负，使图像信号具有直流成分（用图像信号的平均值），用以表示图像背景的亮度。画出三行相邻图像信号，每行有五级灰度负极性信号的波形图若行消隐信号幅度不够<75%，电视屏幕会出现什么现象？若场同步信号频率不准图像会发生什么现象？答：若行消隐信号幅度不够<75%，图像会发生左右扭动；若场同步信号频率不准图像会上下滚动。2-4说明传统电视信号扫描参数，高清电视扫描参数。答：一般传统电视信号扫描行数为625行（PAL制），而高清电视扫描行数要在1000以上。2-5某高清电视扫描线1125，场频100Hz，若采用逐行扫描行频是多少？采用隔行扫描行频是多少？答：逐行扫描的行频=1125*100=112500HZ隔行扫描的行频=1125/2*100=56250HZ2-6画出复合消隐信号、复合同步信号的波形图，并标注各部分参数。答：复合消隐信号：图2-2行场消隐信号图2-2行场消隐信号复合同步信号：图2-3行场同步信号图2-3行场同步信号2-7画出黑白全电视信号八级灰度波形图，并标注各部分参数。答：黑白全电视信号八级灰度图2-8试计算黑白图像信号的频带宽度。答：图像信号的频带宽度，对电视频道的设置很重要。一般图像信号的频宽决定了视频信号的宽度。以图像信号计算，图像信号频带宽度是最高频率与最低频率之差，即B=fmax—fmin。当图像信号背景不变时：当图像像素黑白相间变化，如图2-5所示：设n：为每行分解的像素，取n=583，T正：行扫描正程时间=52µs，在显示一行图像扫描中，黑白间隙每秒的变化次数最大为，正程扫描时间为52µs，则最高频率fmax为：图2-5像素黑白相间变化示意图通常视频信号频率的带宽规定为：0～6MHz（隔行扫描），若图2-5像素黑白相间变化示意图2-9电视系统由几部分组成，简述各自的作用。答：广播电视系统由广播电视的发送、传送和接收三部分组成，完成电视信号的产生、处理、形成、传输、记录和播放等任务，并进行光电和电光的转换。发送端完成电视信号的产生、加工处理及发射，由电视台的一系列设备完成。传送信道分为无线传送、有线传送。无线传送是通过电磁波在大气空间传送电视信号，可以直接发送射频电视信号，目前还大量采用卫星传送，一般也称为开路电视。有线传送是通过电缆、光缆等传输媒介进行传输，随着对电视传输质量的要求不断提高，有线传输在电视传输中占的比例越来越大，尤其是数字电视的发展，图像频带宽，频道数量大和双向传输技术的要求，这些必须用光缆传送完成，也称为有线电视。电视机接收到天线或有线传输网送来的射频电视，经过放大、变频、检波等，还原为图像和伴音信号，重现图像和声音。2-10什么叫视距传播？扩大电视信号传播距离的方法有哪些？答：传播方式是沿直线传播到直接可见的范围，称为视距范围。电视信号的覆盖面是限制在视距范围内，提高发射天线的高度可以扩大服务区，但天线的长度受功率、制造工艺等方面的限制，故扩大覆盖范围需要采取其他的方法，目前广泛采用的是电视差转、微波中继、卫星通信等方法，如图2-11所示。图2-11图2-11卫星电视系统组成2-11某地面开路电视系统发射天线121m，接收天线25m。试计算最大能传输的距离d。某微波电视系统发射天线144m，接收天线36m。试计算最大能传输的距离d。答2-12电视信号为何要经过调制才能发射？答：为什么要对电视信号进行调制，主要考虑有两个原因：受天线有效辐射条件的限制根据电磁波辐射理论，天线有效辐射条件是指天线的尺寸与发射信号的波长必须相比拟时，一般需要天线长度达到信号波长的（1/10～1），信号才能有效地发射出去。否则，由于信号的电磁场强度不够，是无法在自由空间进行辐射传播的。2．多路复用的需要所谓多路复用，是指在同一时刻可以发射多个电视频道的信号。前面分析过电视视频信号的频率范围是设定在0～6MHz之间，如果各个电视台的信号不经过处理直接发射，则全部在0～6MHz之间，使接收端无法区别，造成混台现象。为了防止混台，使不同的节目互不干扰，就要将各个电视台的信号分别调制在不同的载波上，以示区别。2-13调幅制分为几种？各自的特点？为何采用残留边带对图像进行调制？答：在无线电发射中将发射的信号（如图像、音频）调制在高频载波上，使载波随着调制信号而变化的过程称调制，分为调幅、调频和调相三种。调幅AM是让高频载波的幅度随着调制信号变化。调幅波的种类有：普通调幅AM、双边带调幅DSB、单边带调幅SSB（含上边带SSB+、下边带SSB-）和残留边带调幅VSB。电视中采用了残留边带调幅VSB与双边带调幅DSB。为何采用残留边带对图像进行调制？电视中采用残留边带对图像进行调制是为了既压缩占用频带宽度，又节省设备资源。2-14电视图像与伴音为什么采用不同的调制方式？答：电视中图像采用残留边带对图像进行调制，伴音采用调频对声音进行调制，其目的是电视伴音采用调频制，图像与伴音信号的调制方式不同可减小相互干扰，提高伴音信号的接收质量，声音质量较好。由于调频所占频带较宽，图像不宜采用调频制，而伴音信号本身频带很窄，使用调频的方法，所占频带宽度也不是很宽。2-15画出射频全电视信号的频谱图，并标出主要参数。答：2-16已知中央二套节目八频道的图像载频fc=184.25.MHz，试计算八频道的伴音载频fs、最高频率fmax、最低频率fmin。画出八频道的频谱图，并标注出伴音载频fs、最高频率fmax、最低频率fmin的位置。答：fc=184.25MHZfs=184.25+6.5=190.75MHZfmax=190.75+0.25=191MHZfmin=184.25-1.25=183MHZ图图2-18二频道射频信号频谱图183184.25190.751912-17地面开路电视频道划分几个波段？有线增补频道分别插在什么位置？答：地面开路电视频道划分：48.5～958MHz，共划分68个频道。（由于移动通信的占用，目前只用到56号或48号）每个电视频道宽8MHz，伴音载频比图像载频高6.5MHz。甚高频VHF（米波）有12个频道，分为低段VHFL，高段VHFH；特高频UHF段（分米波）有56个频道；所以共分为三个波段简称：VL段、VH段、U段。在开路电视频道划分中，由于考虑到无线信号在自由空间传播互相干扰的问题，在某些频率段之间留有空隙，频率资源像土地资源一样是不可再生的，非常宝贵，所以在设计有线频道时将空隙频率利用上，称为增补频道。111—167MHz空频道：增补Z1-Z7，称为ZⅠ波段；Z223—463MHz空频道：增补Z8-Z37，称为ZⅡ；波段；566—606MHz空频道：增补Z38-Z42，称为ZⅢ。2-18画出地面开路有线电视的频谱图。答：以频谱图表示地面开路与有线电视频率资的分配，如图2-19所示。图2-图2-19开路有线电视频道频谱图有线频率配置在无线频道的空挡增补频道:：42个111-167：增Z1-Z7，7个223-463：增Z8-Z37，30个566-606：增Z38-Z42，5个2-19什么是图像的亮度、对比度、灰度、色度？答：对于黑白图像表示其特性的三个基本要素是：亮度、对比度和灰度。亮度是指人眼所感觉光的背景明暗程度；对比度是指图像最大亮度与最小亮度之比；灰度是指图像黑白亮度的层次。，图像从最亮到最暗的亮度层次越多，图像就越清晰，通常接收机7～8级能显示明暗清晰的图像。对于彩色图像表示其特性的三要素是：亮度、色调和色饱和度。亮度（与黑白一样）是指光的明暗程度，即光线的强弱，与光功率有关。色调是指光的颜色，即彩色的光谱成分不同的波长颜色不同，与光的波长有关。色饱和度是指光的深浅程度，即掺入的白光越多，光越浅，色饱和度越低，与掺入白光的多少关。如：白光色饱和度是0%（全是白光），纯色光色饱和度：100%（未掺入白光）；白光与纯色光混合色饱和度是50%（掺入一半的白光）。一般色调与色饱和度合称为色度，或彩色对比度，即色调+色饱和度=色度=彩色对比度。色度即说明彩色光颜色的类别，又说明了颜色的深浅程度。在彩色电视系统中，传输彩色图像，实质上是传输图像像素的亮度和色度。2-20简述三基色原理，说明有那两种混色方法及应用。答：只要选取三种不同颜色的单色光按一定比例混合就可得到自然界中绝大多数色彩，具有这种特性的三个单色光叫基色光，对应的三种颜色称三基色。这是因为人眼视网膜上光敏细胞决定彩色视觉，它只对几种彩色敏感，分为红敏、绿敏、蓝敏三种光敏细胞。根据人眼的这种视觉特性，产生了三基色原理。三基色原理内容如下：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。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。需要说明的是三基色不是唯一的。一般光合成选用红、绿、蓝三基色。主要是人眼对这三种颜色比较敏感，可以用红绿蓝混合出较多的颜色。而在绘画中就选用红黄蓝三基色。将三基色按照不同的比例混合获得彩色的方法称为混色法。彩色混色法分为两种：相加混色（彩色光的混色，彩色电视用混色）、相减混色（彩色颜料用，绘画颜料混色）。2-21说明相加混色规律，画出相加混色图。图2-21混色方法(a)相加混色(b)相减混色答：相加混色规律：相加混色规律：红+绿=黄、红+蓝=紫（品）、绿+蓝=青、红+绿图2-21混色方法(a)相加混色(b)相减混色如图2-21所示。2-23假若电视机显像管的红色电子枪发生故障，画出屏幕上显示的彩条。答：缺红色。2-24简述亮度方程的意义。分析亮度Y是彩色信号，还是黑白信号。若已知红基色R=0.7、绿基色G=0.5、蓝基色B=0.3，试计算彩色亮度信号Y，并判断是白、黑或灰色？答:彩色光的明暗程度，即彩色光的亮度是与彩色光的颜色有关的。一般我们可以感到，当彩色光中绿色较多时，光线比较明亮，而当蓝色较多时，光线比较暗，这说明彩色光的明暗与光的成分是有关得。描述三基色与亮度关系的方程，称为亮度方程。若彩色光总亮度Y=100%的白光，则绿色光对亮度的贡献为59%，红色光对亮度的贡献为30%，蓝色光对亮度的贡献为11%。即：总亮度Y=100%的白光：绿光亮度=59%红光亮度=30%蓝光亮度=11%亮度方程表示为：Y=0.30R+0.59G+0.11B(2.4)其中Y：彩色混合光的亮度；R、G、B：三基色光。亮度方程描述了三基色与彩色光亮度的关系，即彩色光的明暗程度。值得注意的是，这里的亮度Y，虽然与三基色光有关，但它反映的是光的明暗程度，是一个黑白信号，在2.1节中介绍黑白图像信号，只有明暗之分，就是一个亮度信号，这个概念必须弄清楚。R=G=B=1：白光的亮度最大Y=1为白色。R=G=B<1：白光的亮度小Y<1，为灰色。R=G=B=0：白光的亮度为0Y=0，为黑色。当R、G、B取值不同时，混合色颜色不同，Y为该颜色的亮度，即明暗程度。2-25什么是电视制式？兼容式电视制式的含义是什么？满足兼容传送的条件是什么？答:所谓电视制式，即制作彩色图像的方式，对彩色电视信号进行加工、处理和传输的方式。为了把三基色电信号由发送端传送到接收端，最简单的办法是用三个通道分别把三种基色电信号传送到接收端，在接收端再分别用R、G、B三个电信号去控制红、绿、蓝三个电子束，从而在彩色荧光屏上得到重现的彩色图像。但这种传输方式会占用较大的带宽，并无法实现与黑白信号的“兼容”。在彩色电视的发展过程中，黑白电视与彩色电视同时并存的情况，所以存在彩色电视与黑白电视的“兼容”问题。这里说的“兼容”有两层含义：一是指黑白电视机能接收彩色电视广播，显示的是黑白图像，另外是彩色电视机能接收黑白电视广播，显示的也是黑白图像，这叫逆兼容性。简单地讲，兼容是指彩色和黑白电视能互相收看。即黑白电视机收看彩色节目，呈黑白。彩色电视机收看黑白节目，呈黑白。目前世界三大彩色制式：NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制式。要实现彩色电视与黑白电视兼容，即黑白电视机可以收看到彩色电视系统所发射彩色电视信号，彩色电视机可以收看到黑白电视系统所发射黑白电视信号。应满足以下条件:1．彩色电视信号中必须含亮度信号和色度信号。亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图像信号一样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画面。色度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电视机接收后，与亮度信号一起经过处理后显示出彩色画面。2．彩色电视信号通道的频率特性与黑白电视通道频率特性一致。要有相同的频带宽度,图像载频和伴音载频。图像和伴音的调制方式应与黑白电视系统一致。图像都占有6MHz，且频道间隔相同都是8MHz。3．彩色信号与黑白信号的方式、扫描频率和同步方式一致。彩色信号与黑白信号的高频调制，图像信号都采用残留边带调幅方式，伴音信号都采用调频方式。行场扫描参数也是一致的。4．尽量减少亮度与色度信号之间的干扰。2-26目前世界上有哪三种模拟电视制式，说出各自的特点？主要应用国家？答:目前世界上模拟彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制，都是采用兼容式传送方式。1．NTSC制式NTSC(NationalTelevisionSystemsCommittee)彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。这种电视制式是世界上第一个彩色电视制式，优点是制式电路比较简单，成本低。缺点是：存在相位失真敏感的问题，即如果电路中色度信号相位有失真，对图像影响较大。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾和中国台湾采用这种制式。2．PAL制式由于NTSC制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此德国(当时的西德)于1962年制定了PAL(Phase-AlternativeLine)制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。1967年西德、英国首次使用这种制式，它的最大特点是克服了NTSC制的相位失真敏感问题，但接收机较NTSC制的接收电路复杂一些。德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。3．SECAM制式法国制定了SECAM(法文：SequentialColeurAvecMemoire)彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制。1966年法国首次使用，这种制式与前两种不同的是，两个色差不是同时传送，而是进行行轮流交换传送，两个色差分别对两个不同的副载波进行调频，然后将两个调频行波行轮换插入亮度信号频谱的高端。由于这种制式采用顺序传送图像，接收机比较复杂，图像质量比前两种差，并没有得到推广。目前法国、苏联及东欧国家采用这种制式。三种兼容制电视制式比较，相同点是彩色图像都传送亮度Y、红差R—Y、绿差B—Y三种信号，而不同点在于色差调制副载波的方法不同。所以，电视接收机电路也不同，不同制式的电视接收机是不能互相收看的。但目前，广泛流行了全制式电视接收机，在电视机内部设计有制式转换电路。2-27画出亮度信号的频谱结构图，说明谱线组成结构，并画出简化亮度频谱图。答:由以行频为间距的主谱线，以场频为间距的边频分量辅谱线组成；幅度由高频到低频递减，间距相应递增。（在高频端，由于幅度小，边频幅度小，可忽略，使边频频带变窄，空间显得大）。可知，亮度信号的频谱是呈梳状的离散频谱，各谱线留有较大的空隙，为进行频谱交错提供了条件。图2-图2-24亮度信号的频谱在实际的分析中，为了简化可以将亮度信号的频谱图2-24，简化只画出主谱线如图2-26所示。图图2-26亮度信号简化频谱图2-28什么是色差信号？色差信号是如何消除亮色干扰的？答:在实际的彩色图像信号中，颜色是用色差信号表示的。色差信号是指基色与亮度之差，分为红差R-Y、绿差G-Y、蓝差B-Y。选用色差信号作为彩色图像信号，为了减少亮度信号与基色信号的互相干扰。由亮度方程式2-4：Y=0.3R+0.59G+0.11B（2.4）分析2.4式：左边是亮度Y，右边是三基色RGB。当三基色RGB不同时，图像的颜色成分会影响图像背景的亮度。如果直接使用三基色RGB作为彩色图像，会造成彩色图像的明暗总随图像颜色变化，给人的视觉不舒服的感觉，即形成亮色干扰。将2.4式两边同减去Y得：Y-Y=0.3R+0.59G+0.11B-Y=0.3R+0.59G+0.11B-(0.3+0.59+0.11)Y=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)（2.5）2.5式子当右边的色差变化，式子左边恒等于零，即亮度Y不会随颜色发生变化，故选用色差作为彩色图像信号，色差变化不会干扰亮度，这样消除了亮色干扰的现象。2-29已知三基色信号R=0.3、B=0.6，G=0.8，试计算色差信号R-Y、B-Y和G-Y。答:Y=0.3R+0.59G+0.11B=0.3*0.3+0.59*0.8+0.11*0.6=0.09+0.472+0.066=0.628R-Y=0.3-0.628=-0.328B-Y=0.6-0.628=-0.028G-Y=0.8-0.628=0.1722-30彩色图像信号的由那三个信号组成？为什么没有选择三基色作为图像信号传送？答:彩色图像信号组成：亮度Y、R—Y、B—Y。在实际的彩色图像信号中，颜色是用色差信号表示的。色差信号是指基色与亮度之差，分为红差R-Y、绿差G-Y、蓝差B-Y。选用色差信号作为彩色图像信号，为了减少亮度信号与基色信号的互相干扰。由亮度方程式2-4：Y=0.3R+0.59G+0.11B（2.4）分析2.4式：左边是亮度Y，右边是三基色RGB。当三基色RGB不同时，图像的颜色成分会影响图像背景的亮度。如果直接使用三基色RGB作为彩色图像，会造成彩色图像的明暗总随图像颜色变化，给人的视觉不舒服的感觉，即形成亮色干扰。将2.4式两边同减去Y得：Y-Y=0.3R+0.59G+0.11B-Y=0.3R+0.59G+0.11B-(0.3+0.59+0.11)Y=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)（2.5）2.5式子当右边的色差变化，式子左边恒等于零，即亮度Y不会随颜色发生变化，故选用色差作为彩色图像信号，色差变化不会干扰亮度，这样消除了亮色干扰的现象。2-31已知R-Y、B-Y信号，试利用比例运算放大器设计一个G-Y合成矩阵。（设反馈电阻Rf=10K）答:在彩色电视系统中，选用一个亮度信号和两个色差信号，作为彩色图像信号。下面我们要分析一下，在三个色差中选用那两个更合适。根据方程2.5：0=0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)，色差之间的关系可用如下2.9、2.10、2.11式子表示：（2.9）（2.10）（2.11）从三个色差信号方程中分析，绿差(G-Y)的系数比(R-Y)和(B-Y)数值要小，则在传输过程中容易受到干扰，对改善信噪比是不利的。所以，考虑选用红差(R-Y)、蓝差(B-Y)作为彩色图像信号，而绿差在接收端用(R-Y)、蓝差(B-Y)合成。在接收端，运用反相比例运算放大器可以合成G—Y，如图2-27所示。－－+U0=G-YUi2=B-YUi1=R-YRRfR2R1图2图2-27根据反相比例运放输出输入公式2.11：（2.12）（2.13）接收端的矩阵电路已知(R-Y)和(B-Y)，将矩阵系数设计为Rf/R1=0.3/0.59，Rf/R1=0.11/0.59，解出绿差G-Y。再经过基色合成矩阵运算：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+Y=B，即可恢复出三基色信号。2-32什么是大面积涂色原理，色差信号如何利用大面积涂色原理进行压缩的？答:图2-28大面积涂色原理示意图根据对人眼视觉特性的研究表明，人眼对黑白图像的细节有较高的分辨力，而对彩色图像的细节分辨力较低。当重现彩色图像时可以这样处理图像：对涂色面积较大的各种颜色，全部显示其色度可以丰富图像内容；对彩色的细节部分，彩色电视可不必显示出色度，因为人眼已不能辨认它们更细的色度区别，只能感觉到它们之间的亮度不同。这就是大面积涂色原理的依据。即人眼对彩色细节不如黑白敏感。如中国彩色水墨画，先在白纸上勾出黑白图像细节的轮廓，然后大面积涂色，仍能看到很好的图像效果，如图2-28所示。大面积涂色原理：图像大面积有彩色，细节由亮度描绘。图2-28大面积涂色原理示意图2-33简述亮色频谱交错的过程？副载波fsc是如何选取的？画出亮色频谱交错的频谱图。答:色差信号压缩后，虽然频谱线减少到1.3MHz，如果直接与亮度信号频谱合成，还会造成在1.3MHz内频谱线是重合的，产生亮色互相干扰的现象。为了解决这个问题，必须将亮度信号频谱线与色差信号谱线错开。分析亮度信号的频谱特性：亮度信号的频谱具有间隙很大梳齿状特征，离散的，中间有空隙，且幅度随着频率的升高，逐步递减，将R-Y、B-Y插入可以空隙充分利用频率资源。首先将色度信号的频谱移动半行频（fH/2），将色差信号的频谱与亮度信号的频谱错开，为了最大限度地减少亮色干扰，将色差信号插在亮度信号的高频端，因为在高端亮度信号的频谱线幅度较小，能量较少，亮度对色差的干扰减少到最低。如图2-31亮色频谱交错示意图，由于亮度信号与色度信号二者的谱线是互相交错的，故称“频谱交错”图。图2-图2-31亮色频谱交错示意图色度副载波的选取原则：副载波fSC与Y的间隔fH/2。故选fSC=fH/2+nfH。2）亮色交错时fSC应尽量选在Y信号的高端，以减少亮色的互相干扰。且：fSC+1.3<6MHz，即fSC<4.7MHz。取：n=283，可以保证调制后信号不超过总频带6MHz。频谱交错实现方法：将色差移半行，在整行移283行（取在半行频的奇数倍），调制在4.43MHz副载频fSC=4.43MHz（色度副载波)上。调制后色差信号移到频谱的高端，变成色度信号。色度信号的上限频率：4.43MHz+1.3MHz=5.73MHz色度信号的下限频率：4.43MHz-1.3MHz=3.13MHz，不超过总频带6MHz。如式2.14所示。（2.14）亮色频谱交错频率示意图如图2-32所示。将色差信号搬移到4.43MHz的过程，实际上利用的是平衡调幅（双边带调幅），所占频带范围4.431.3MHz，即从3.1～5.7MHz。可以看到，最高频率5.7MHz没有超过6MHz的限度。图2-32图2-32亮色频谱交错频率示意图(a)色差信号调制在4.43MHz(b)调制后色差信号插入在信号中2-34色度为何采用平衡调幅？为何用正交平衡调幅合成？答:正交平衡调幅是NTSC制。为实现色度与亮度信号频谱交错，应用了平衡调幅的方式，用一个副载波便实现对两个色差信号的传输，对两个色差的调制都是采用的平衡调幅制。这种调幅功率比较小，电路易集成化，通常用乘法器实现。但由于R-Y、B-Y两个色差都调制在4.43MHz，频率相同，在接收时还是存在无法区别两个信号的问题。故采用正交平衡调幅的方法，用载波初始相位不同来区分红差R-Y和蓝差B-Y，2-35写出R-Y、B-Y正交平衡调幅的数学表达式。写出色度合成数学表达式，并画出色度合成矢量图。简述正交平衡调幅电路的工作过程。答:正交平衡调幅：将两个色差信号R—Y、B—Y分别用平衡调幅波在两个频率相同，相位相差900（正交）的副载波上，然后再将这两个调幅信号进行矢量相加，这一调制方式称正交平衡调幅。具体正交平衡调幅过程如下：B—Y用00副载波平衡调幅：蓝色度（2.17）R—Y用900副载波平衡调幅：红色度(2.18)色度信号F为：=+=（2.19）色度的幅度为：（2.20）表示彩色的饱和度色度的相角为：(2.21)表示彩色的色调色度信号矢量：(2.22)图2-36幅度未压缩时色度矢量图：色度的幅值：色度的相角图2-36幅度未压缩时色度矢量图2-36什么是逐行倒相？PAL制彩色图像的优点？答:逐行倒相：将一个色差信号（选红差）的副载波，每经一行倒相1800。可以克服NTSC制的相位失真敏感性。PAL制彩色图像的优点：利用逐行倒相克服了NTSC制相位失真敏感性，对电路相移可放宽要求，电视彩色图像更加逼真，色彩稳定。2-37分别写出NTSC制、PAL制彩色图像M的数学表达式。答:彩色图像信号（NTSC制）：M=Y+F=Y+彩色图像信号（PAL制）：M=Y+F=Y+2-38色同步信号的作用是什么？画出色同步的波形图。答:色同步的作用：1）传送副载波的频率与相位：保证接收机中恢复的副载波与发送端的副载波同频同相。频率：4.43MHz。相位：NTSC行+1350，，PAL行-1350。2）传送逐行倒相信息：判别NTSC行和PAL行。色同步信号的组成：在每行的行消隐信号后肩上叠加个副载波。如图2-42所示。图2-42图2-42色同步信号示意图2-39仿照表2-7，计算三基色、亮度、色差的电平值，并画出相应得波形。答:根据三基色的关系与亮度方程，计算彩条的亮度与色差如下：白：Y=1；R-Y=1-1=0B-Y=1-1=0G-Y=1-1=0黄：Y=0.3×1+0.59×1=0.89；R-Y=1-0.89=0.11B-Y=0-0.89=-0.89青：Y=0.59×1+0.11×1=0.7R-Y=0-0.70=-0.70B-Y=1-0.70=0.30绿：Y=0.59R-Y=0-0.59=-0.59B-Y=0-0.59=-0.59品：Y=0.3×1+0.11×1=0.41R-Y=1-0.41=0.59B-Y=1-0.41=0.59红：Y=0.3R-Y=1-0.3=0.7B-Y=0-0.3=-0.3蓝：Y=0.11R-Y=0-0.11=-0.11B-Y=1-0.11=0.89黑：Y=0R-Y=0-0=0B-Y=0-0=0G-Y=0-0=0以上数据用表2-7表示。表2-7100%幅度、100%饱和度（100-0-100-0）彩条三基色、亮度、色差电平值色别白黄青绿品红蓝黑R11001100G11110000B10101010Y10.890.700.590.410.300.110R-Y00.11-0.70-0.590.590.70-0.110B-Y0-0.890.30-0.590.59-0.300.890G-Y00.110.300.41-0.41-0.30-0.1102-40100-0-100-0标准彩条，三基色信号波形如图所示。试画出相应的Y、R-Y、B-Y波形，并标出相应的电平值。-0.5051.70.0-0.5051.70.00.195R-YY-Y-----Y1.0RGBttt0.50.5050.7-0.7B-Y0.0Y-0.5051.70.00.195R-YY-Y-----Y1.0RGBttt0.50.5051.0-0.7B-Y0.0YY计算过程:Y的三段值：Y1=0.3R+0.59G+0.11B=0.3*0.7+0.59*0.5+0.11*0=0.21+0.295+0=0.505Y2=0.3R+0.59G+0.11B=0.3*0+0.59*1+0.11*1=0.7Y3=0.3R+0.59G+0.11B=0.3*0.5+0.59*0.5+0.11*0.5=0.5R-Y的三段值：（R-Y）1=0.7-0.505=0.195（R-Y）2=0-0.7=-0.7（R-Y）3=0.5-0.5=0B-Y的三段值：（B-Y）1=0-0.505=-0.505（B-Y）2=1-(-0.7)=-1.7（B-Y）3=0.5-0.5=02-41说明平衡调幅波形的特点，并画出FR-Y、FB-Y、FG-Y彩条色度信号（标出上下包络线）答:平衡调幅波形的特点：首先以调制信号为上下包络，画出包络线，在填入载波，注意过零时载波1800倒相。将这种方法，引入到彩条色度信号平衡调幅波的分析中，以彩条的红差R-Y、蓝差B-Y作为调制信号，画出红差R-Y、蓝差B-Y的上包络线，在对称画出下包络线，如图2-46所示彩条R-Y上下包络线。图2-图2-46彩条R-Y上下包络填入副载波4.43MHz，平衡调制在副载波上，如图2-47所示。成为红色度和蓝色度信号：红色度信号：FR-Y=；蓝色度信号：FB-Y=。图2-图2-47彩条色度已调波（a）红色度FR-Y（b）蓝色度FB-YFR-Yt00-9-0.59-0.70.11FB-Yt000.30.89-0.59-0.89-0.30.59（a）（b）2-42计算幅度压缩彩条黄条中的蓝差U、红差V、幅度Fm及角度ф值，并画出矢量图。答:表2-9压缩彩条信号数据色别白黄青绿品红蓝黑Y10.8860.7010.5870.4130.2990.1140U0-0.4370.147-0.2890.289-0.1470.4370V00.100-0.615-0.5150.5150.615-0.1000Fm00.4480.6320.5910.5910.6320.4480ф-167028302410610103034700Y+Fm11.331.331.181.000.930.56-Y-Fm10.440.070.00-0.18-0.33-0.330标准彩条色度信号矢量图在U、V平面上的色度信号矢量图（彩色钟），以矢量的方向表示色调，以矢量的大小表示饱和度的深浅。特点：各补色矢量与相应的基色矢量反相，在色度信号振幅相同，色调不同时所对应的饱和度也不同。如图2-48所示。0.45/0.45/347°0.62/283°0.59/241°黄0.45/167°0.63/103°0.59/61°青红蓝绿品（紫）VU图2-48彩条色度信号矢量图2-43画出下列色度信号在矢量图中的角度，并说明它们的大致颜色范围。(与书稿中数据有变动)R-Y=0R-Y/B-Y=0.5R-Y/B-Y=0.707答:标准的彩条的矢量图如下:0.45/0.45/347°0.62/283°0.59/241°黄0.45/167°0.63/103°0.59/61°青红蓝绿品（紫）VU图2-48彩条色度信号矢量图从已知条件分析:R-Y=0 则:Φ=0o蓝附近R-Y/B-Y=0.5Φ=30o蓝与品之间R-Y/B-Y=-0.707Φ=135o红与黄之间画出幅度压缩彩色全电视信号波形图。00.551-0.33-0.330.93-0.181.331.331.180.450.070-0.33-0.431.00.890.70.590.410.30.110压缩后相对视频信号幅度0.04480.04480.6320.6320.5910.5910.5910.5910.6320.6320.4480.448Fm压缩信号幅度de说明PAL编码器的工作过程。答:1．PAL编码器PAL编码器的作用是将摄取的三基色信号R、G、B编成彩色全电视信号FBAS。PAL编码器的组成框图如图2-50所示。图图2-50PAL编码电路具体编码过程：（1）R、G、B三基色信号通过矩阵电路变换成亮度信号Y和色差信号U、V。（2）将Y送入陷波器，目的是去掉色度F信号。经放大后与行、场同步信号及消隐信号混合。由于色差信号经滤波电路会引起附加延时，为使亮度信号与色度信号同时进入混合电路，将Y信号延时0.6μs。(3）色差信号(R-Y)、(B-Y)经幅度加权频带压缩后得U、V信号，用1.3MHz滤波器选出。K为色同步选通脉冲。＋K选出V,－K选出U。（4）(V+K+±cosωsct副载波)得已调色差信号±FV和色同步信号K分量。(U+K)+sinωsct副载波)得已调色差信号FU和色同步信号K分量。（5）色度信号F、色同步信号K、亮度信号Y、复合消隐信号A、复合同步信号S经混合电路输出彩色全电视信号FBAS：FBAS=F+K+Y+A+S说明PAL解码器的工作过程。彩色全电视信号还原成三基色电信号的过程称为解码，解码是编码的逆过程，在彩色电视接收机中完成的PAL制解码器有许多类型：PALs(简单解码)，PALN(锁相解码)，PALD(延迟解码)。PALD应用较广，这种解码器中用超声延迟线构成梳状滤波器，它将色度信号分离为FU和±FV两个色度分量。如图2-51所示。图2-51PAL图2-51PALD解码器具体解码过程:(1)从预视放输出的彩色全电视信号FBAS，经4.43MHZ陷波器和色度带通滤波器进行频率分离，将FBAS分离成亮度信号和色度信号两部分。（2）在亮度信号通道中，经4.43MHz陷波器，将色度信号滤除，保留亮度信号。滤除了色度信号之后的亮度信号Y,又经0.6μs的延迟电路后送入Y信号放大器进行亮度放大,再送入基色矩阵电路。（2）在色度信号通道中，经4.43MHz带通滤波器，将亮度信号滤出，保留色度信号。色度信号F经梳妆滤波器，分离为色度FV、蓝色度FU，进入U、V解调器，去掉副载波4.43MHz，变成R-Y、B-Y信号，在经矩阵合成电路形成绿差G-Y。（3）R-Y、B-Y、G-Y在基色矩阵中，还原成三基色RGB信号。习题33-1画出黑白电视机组成主要框图，说明各部分的作用。答:将电视机组成框图简化为主要框图，如图3-7所示。各部分的作用简化描述如下：图3-图3-7电视机组成主要框图高频调谐器：将天线接收到高频电视信号选择、放大、变频，输出固定的中频信号。图像中频：38MHz伴音中频：31.5MHz图像中放：对中频38MHz进行放大，增益60dB，即1000倍。视频检波：从中频图像信号中检出全电视信号0-6MHz，图像载频和伴音载频混频6.5MHz的第二伴音频。AGC电路：当接收高频信号强时，自动降低中放电路或高放电路的增益。视频通道：进行视频放大。伴音通道：将第二伴音中频6.5MHz鉴频出音频信号20Hz-20KHz。同步分离：从全电视信号中将图像和复合同步分离出来，分别送入行场扫描电路。行场扫描：产生行场锯齿波电流，送入行场偏转线圈，控制电子束扫描。行输出：产生显象管所需的各种高中压。3-2分析彩色电视与黑白电视组成的主要区别。答:彩色电视与黑白电视组成的主要区别在于彩色电视机增加了解码器3-3画出彩色电视机组成主要框图，说明各部分的作用。将图3-8彩色电视组成框图简化为主要框图，如图3-9所示。图3-9图3-9彩色电视机组成主要框图其中，高频头、中频通道、视频检波与前面介绍的黑白电视基本是一致的；解码器是彩色电视图像处理的核心。简单描述如图3-10所示：彩色全电视信号FBAS，其中图像信号Y+F：4.43MHz陷波器去掉色度F，取出亮度Y；4.43MHz带通滤波器：去掉亮度Y，取出色度F；亮度通道：对亮度Ｙ放大，延迟，送基色解码矩阵；色度通道：对色度F解调，去掉副载4.43MHz，变成红差R-Y、蓝差B-Y；基色解码矩阵：将红差R-Y、B-Y合成G-Y，再将R-Y、B-Y、G-Y与亮度合成三基色信号R、G、B。图3-10彩色解码器组成主要框图图3-10彩色解码器组成主要框图3-4说明高频调谐器的主要作用，什么是超外差技术？答:高频调谐器有三大作用：选台（也称调谐）、放大和变频。选台：收看到的电视节目是高频头利用电子调谐电路选择到的，输入回路设有LC谐振回路，改变LC可以改变谐振频率。放大：在高频头内部设有高频放大电路，由于对通频带要求较高，需要用双峰调谐曲线，高频调谐器的频率特性如图3-11所示。采用双调谐高频放大器，并受AGC控制。图3-高频调谐器双调谐曲线图3-高频调谐器双调谐曲线图3-11高频调谐器频率特性曲线变频：电视射频的频率范围是比较高的，在48.5～958MHz，电视接收机必须要将其频率降下来，即所谓的变频。为何要进行变频，主要考虑两个原因：1）降低接收信号的频率，使电视接收电路工作比较稳定2）固定接收信号的频率，使信号处理电路比较简单。目前的变频技术大多采用的是超外差技术，什么是超外差技术?外来的高频信号fc与本机产生的本振信号fL在混频器中进行混频，产生一个固定的中频信号fI，由于本振信号fL总比高频信号fc高出一个固定的中频fI，称为超外差技术，如图3-12所示。在电视机中，将接收不同电台的高频信号变成中频信号，而且固定为中频38MHz，对于电视信号的放大处理，变成对固定中频信号的放大处理，便于设计高性能的中频放大器。设：高频信号fc：外来射频信号，在天线上有不同频点的信号。本振信号fL：本机产生的振荡信号，总比外来高频信号高出一个固定的中频。中频信号fI：本振信号fL与高频信号fc之间的差，产生中频信号：fI=fL-fc（3-1）图3-图3-12超外差变频原理示意图常用的超外差接收机中频频率：中波调幅收音机中频：465KHz、调频收音机中频：10.7MHz、电视机图像中频：38MHz、电视伴音中频31.5MHz。3-5画出高频调谐器的组成框图，说明工作过程。答:图3-图3-13高频电子调谐器组成框图工作过程天线接收的电视信号，进入高频头后有V波段、U波段两个通道。U段：信号频率470MHz～958MHz，高通滤波器通过450MHz以上的信号。V段：信号频率48.5MHz～223MHz，带通滤波器通过40～300MHz的信号。如图3-14所示。图3-图3-14U、V通道滤波器频率特性如图3-13所示，当接收VHF频道信号时，开关S断开，同时UHF频段不供电（电源BU=0），电路不工作。此时1~12频道信号经带通滤波器送至VHF输入回路，经初选再进入VHF高频放大，然后与VHF本振信号混频，最后输出中频38MHz的残留边带中频调幅信号，31.5MHz的伴音中频信号，以及33.57MHZ色度副载波中频信号。当接收UHF频段信号时，开关S接通，同时UHF电路因接通电源工作，此时VHF相关电路因停止供电BV=0而不工作。但混频器电源BM≠0，仍处于工作状态，并作为UHF的中放级。即UHF变频器把13~68频道的电视信号变成中频信号，经放大后输出。3-6说明高频调谐器工作在VL、VH和U波段时，其外部管脚电压值。答:2．外部管脚图3-图3-15高频头外部管脚排列高频调谐器工作在VL、VH和U波段时，其外部管脚电压值电电压波段BLBHBUBMVL120012VH012012U0012123-7什么是变容二极管，它在高频调谐时的作用？图3-17变容二极管压电曲线答:电子调谐过程是利用变容二极管的压电效应。所谓变容二极管是一种加反向电压结电容变化大的二极管，加在变容二极管两端的电压称调谐电压VT，图3-17变容二极管压电曲线它在高频调谐时的作用？电子调谐作用由变容二极管构成的调谐电路如3-18所示，电容C数值较大，回路谐振频率主要由Cj的变化决定，典型的变容二极管为2CB14。若调节电位器RW，加到变容二极管两端电压变化，根据变容二极管压电曲线，谐振电容发生Cj变化，从而使LC谐振电路的谐振频率f0变化，达到调谐选台的目的。电子调谐的过程可以表示为：RW→U→Cj→f0。图3-图3-18电子调谐原理示意图3-8为什么电视波段V段需要划分成VL、VH两端，而U段不需要？答:频率覆盖的需要变容二极管调谐，谐振频率从最高频率fmax变化到最低值时，比值：fmax/fmin称为调谐回路的频率覆盖系数Kf。（3-1）当Cj由Cmin到Cmax时能否覆盖全道，频率覆盖就要解决这个问题。从曲线图3-17可以看到，电容值是从最大Cmax=18p到最小Cmin=3p，电容变化比Kc=Cmax/Cmin=6，而频率变化比Kf=fmax/fmin=2.45。下面分别对V波段和U波段进行分析：V段：1号—12号。若以中心频率计算，1号：fmin=52.5MHz，12号：fmax=219MHz。则频率变化比Kf=219/52.5=4.17>2.45（电容变化比Kc=Cmax/Cmin=6时，对应的频率变化比Kf=fmax/fmin=2.45），是不能覆盖全频道的。采用解决的方法是：将V段分成VLVH两段。VL：1—5号。Kf=88/52.5=1.7<2.45；VH：6—12号Kf=219/171=1.3<2.45，这是可以覆盖全频道。U段：13—68。以中心频率计算，Kf=954/474=2.03<2.45可以覆盖全频道，不用再分段。这就是虽然U段可有56个台，但是也不必分成两段的原因。3-9说明中频通道的作用，划出中频通道的组成框图，说明各部分的作用。答:1．中频通道的作用1）放大中频信号高频调谐器中有高频放大，但由于射频信号频率很高，且每个电台的频点不固定，需要进行调谐，高放高增益很难做到，对于接收到的微弱信号的放大任务就要由中频放大器完成，中放的作用是放大高频调谐器送来的中频电视信号，一般由三级放大器组成，总共有1000倍以上。2）中频滤波由于电视信号含图像和伴音两部分，中频通道主要是对图像的放大，对伴音需要进行适当的压缩，且对于相邻频道的图像和伴音干扰也要进行滤波，故要设计特殊的中频滤波器。3）视频检波视频检波用于解调中频图像信号，包括图像中频信号38MHZ伴音中频信号31.5MHZ色度副载波中频33.57MHZ通过检波电路，取出视频信号0～6MHz，分离出6.5MHz第二伴音中频，分别送入视频通道和伴音通道。2．中频通道的组成中频通道组成主要框图如图3-23所示，框图中各部分的作用是：中频滤波器：由声表面滤波器形成中频曲线，中频曲线可以完成对38MHz中频的选取，对31.5MHz伴音的压缩，对邻频道图像和伴音的吸收。中频放大器：对图像中频38MHz进行放大，一般有三级中频放大器，集成在集成电路中，增益达60dB，即1000倍。视频检波：从中频图像信号中通过包络检波检出全电视信号0～6MHz图像信号。图像载频和伴音载频通过差拍检波混频出第二伴音中频38-31.5=6.5MHz的伴音信号。预视放（也称前置视放）：将视频信号分成三路，图像信号送往视频通道，伴音信号送伴音通道、同步信号送扫描电路。AGC电路：当接收高频信号强时，自动降低中放电路或高放电路的增益。图3-图3-23中频通道组成框图3-10画出中频特性曲线，圆顶线与平顶线在使用时的区别？答:中频特性曲线中频特性曲线是为中频通道而专门设计的滤波曲线，如图3-24所示。图图3-24圆顶中频特性曲线图3-24曲线是一条圆顶中频特性曲线，以衰减量dB为计算单位，使用扫频仪观测中频曲线时，看到的曲线就是圆顶线，圆顶线用于仪器观曲线。为了便于理论计算，一般采用平顶的中频特性曲线分析，它们数值得关系如下：Av(dB)=20lg0.5=-6dBAv(dB)=20lg0.05=-26dBAv(dB)=20lg0>40dB平顶中频特性曲线如图3-25所示。图3-图3-25平顶中频特性曲线使用扫频仪观测中频曲线时，看到的曲线就是圆顶线，圆顶线用于仪器观曲线。为了便于理论计算，一般采用平顶的中频特性曲线分析，3-11分析为何30MHz可以吸收高一频道的图像干扰？为何39.5MHz可以吸收低一频道的伴音干扰?答:从以上曲线中，我们看到有四个重要的频率点，38MHz、31.3MHz、30MHz和39.5MHz，这四个频点的衰减数值是有一定规定的。1）将30MHz设计在0处，可以吸收高一个频道的图像干扰；39.5MHz设计在0处，可以吸收低一个频道的伴音干扰。如图3-26是电视频道邻频的频谱图，fc图像载频，fs为伴音载频，每个频道占8MHz。图3-图3-26射频邻频频谱图例如接收二频道信号，图像载频fc2，伴音载频fs2，对于二频道来说它的邻频为一频道和三频道，可以看到三频道的图像载频fc3和一频道的伴音载频fs1，由于距二频道很近，不可能完全滤除，二频道图像载频fc2通过变频后中频fI2=fL2-fc2=38MHz是有用的，而一频道伴音载频fs1变成中频fsI1=fL2-（fc2-1.25-0.25）=39.5MHz、三频道图像载频fc3变成中频fI3=fL2-fc3=fL2-（fc2+8）=30MHz就成为了干扰信号，必须想办法滤除干净。中频曲线在30MHz、39.5MHz吸收为零，目的就是消除邻频干扰。对于其他频道，30MHz都可以吸收高一频道的图像干扰，如式3-3：fI=fL-(fc+8)=(fL-fc)-8=38-8=30MHZ（3-3）而39.5MHz都可以吸收低一频道的伴音干扰，如式3-4：fI=fL-(fS-8)=(fL-fS)+8=31.5+8=39.5MHZ（3-4）3-12分析为何38MHz设计在50%斜波处?答:）图像载频38MHz设计在50%斜波处，提升高频成分