5电视传像原理与CRT显示技术.ppt

1、电视图像传输原理和CRT显示技术，邱，电视图像传输原理，图像特征和组成，像素单值光特征和几何位置亮度和色度都是(x，y，t)的函数。利用人的视觉特性，采用扫描的方法，将空间分布中每个像素的亮度和色度按时间顺序逐一传递，从而将空间坐标(x，y)也转换为时间t的函数。图像的顺序传递，利用人眼的持久性和发光材料的余辉特性，以相同的顺序， 即在发送端将传输图像中每个像素的亮度和色度按照一定的顺序逐一转换成相应的电信号，然后依次通过一个通道，在接收端按照相同的顺序将每个像素的电信号转换成电视屏幕上相应位置的不同亮度和色度的光斑。 只要这种顺序传输的速度足够快，由于人类视觉的持久性和发光材料的余辉特性，整

2、个图像将同时被照亮。这种按顺序传输图像像素的电视系统称为顺序传输系统。电视扫描、逐行隔行扫描、电视扫描、逐行扫描：行前向THt行后向THr行周期TH，行扫描频率fH=1/TH行后向系数THr/TH，根据电视标准为18%，帧扫描帧周期TF=帧前向TFt帧后向TFR；帧扫描频率。帧逆系数=TFr/TF，根据电视标准(=8%)，隔行扫描每秒仅传输25帧(或30帧)图像，但每帧图像在奇数场和偶数场中传输。帧与场的成功隔行扫描的关键是帧行z的数量是奇数。Z=2n1的优点：解决了通带和清晰度之间的矛盾；缺点：容易产生“平行性”；Interrow闪烁：每行的亮度都是以帧速率重复的，所以当你仔细观察明亮的细线

3、时，你会感觉到一些闪烁，即行间闪烁现象。同步是指接收机和发射机两端的扫描具有相同的频率、相位和相似的波形，满足这些条件的扫描称为同步扫描。当接收器和发射器的场频率不同步时，图像将上下滚动，带场消隐的黑带将在屏幕上移动。频率差越大，滚动越快。当接收器和发送器的线路频率不同步时，屏幕会因不同的厚度、方向和密度而倾斜。如果图像被撕破，它根本看不到原始图像的样子。如果频率相同，相位差为半行；在后半部分，接收器和发射器的扫描电流波形不同，同步脉冲是控制反向行程的起点，因此同步脉冲的前沿表示前一行(场)正向行程的结束。根据中国电视标准，线路同步脉冲的频率等于15.625千赫的线路频率和64秒的线路周期.在

4、电视技术中，64s经常被用作时间单位，并表示为H，即1 H=64s。场同步脉冲的频率等于50Hz的场频率和20毫秒的场周期，即312。5H。行同步脉冲的宽度约为4.7s，场同步脉冲的宽度为2.53H.复合同步脉冲的分离、微分和积分，场同步时，线同步消失；可采用现场同步开槽的方法；槽的上升沿是直线的终点。隔行扫描中的解决方案如果场同步脉冲中的开槽脉冲的频率增加一倍，并且在场同步脉冲之前和之后添加5-6个双线频率(宽度为2.35秒)的前后均衡脉冲，使得奇数场和偶数场的场同步脉冲以及它们在一段时间之前和之后的波形完全相同，则时差的影响可以减小到可以忽略的程度。根据中国电视标准，行消隐脉冲的重复频率也

5、是15.625千赫，脉冲宽度是12秒。为了确保行反向过程完全消隐，行消隐脉冲的前沿是1.31.5全电视信号，负黑白全电视信号：图像信号，复合同步脉冲，复合消隐脉冲电信号和(彩色同步信号)同步脉冲电平为100%，消隐脉冲和黑色电平为75%，白色电平为(12.52.5)%，便于幅度分离电路分离同步信号，负黑白全电视信号，电视图像信号，1。图像内容和电信号系列脉冲的宽度与图像有关。随着水平黑白条纹数量的增加，电信号的频率增加了场频率的数倍；随着垂直黑白条数量的增加，电信号的频率增加了线频率的倍数。电视图像和信号波形以及图像电信号能够达到的最高频率是625线。50行的消隐使水平分辨率等于垂直分辨率，并

6、且每秒钟切换一幅图像的像素数。每对相邻的黑白像素为一个周期，最高视频计算为5.5兆赫兹。电视图像信号脉冲的特征：单值幅度对应像素亮度，宽度对应亮暗标度，前后边缘的陡度对应亮暗变化的程度，这也受像素本身标度的限制。周期性：如果图像在垂直和水平方向都发生变化，则扫描形成的电信号是场频率调制的线频率脉冲序列、在垂直或水平方向亮度突变的图像信号和光谱、以及在水平和垂直方向变化的图像信号和光谱。通过对电视图像频谱的分析，可以看出它具有以下特点：频谱由以线频率及其谐波为中心的多束离散谱线组成；随着线频谐波频率的增加，主谱线的振幅逐渐减小，主谱线两侧的次级波线也迅速衰减，谱线之间存在间隙。正是这种差距使得彩

7、色信号在黑白电视频道中传输成为可能。根据人类视觉的特点，确定电视标准。1.扫描线的选择。当人眼的视角小于10时，是视觉敏感区，属于黄斑视觉范围，对图像颜色和细节的分辨率最强。在水平方向20和垂直方向15内，存在清晰的可视区域，其可以正确地识别图形并清楚地看到图像，而无需移动眼球(即凝视点)。因此，电视画面一般设计为宽高比为4:3，观看电视时画面的水平视角应限制在20以内。根据人眼的临界闪烁频率FFC，场频率应高于46Hz。考虑到图像信号占用的频带不太宽，场频率不应任意增加。此外，为了减少电网干扰，场频率应与电网频率同步。因此，目前各国电视广播的场频与商用电源相同，即50Hz或60Hz。中国黑白

8、电视系统的主要参数，每帧行数是625；线路频率为15.625千赫；扫描方向从左到右；线路周期为64.us，其中正向行程为52us，反向行程为12us。行同步脉冲宽度为5.5微秒(4。7us(彩色电视)；行消隐脉冲的宽度为12微秒，比行同步脉冲提前1 . 31 . 5微秒。帧频率为25Hz场频为50Hz，采用2:1隔行扫描。扫描方向是从上到下；场周期为20毫秒，包括正向18.4毫秒和反向1.6毫秒。场同步脉冲宽度为2.5-3H(1H=64微秒)。场消隐脉冲为25H，为1.3-1。在第一个预均衡脉冲之前5微秒。整个电视信号带宽为6兆赫，图像信号采用调幅，声音信号采用调频。广播时，相邻频带的载波频率

9、相差8兆赫。例如，电视的第一个频道是49。75兆赫，第二个频道(即中央频道)为57.75兆赫。彩色电视信号的传输和兼容性限制：彩色电视广播还必须被黑白电视机“理解”，这意味着彩色电视应保持黑白电视的标准。例如，扫描模式和当彩色显像管用作显示器时，红色、绿色和蓝色荧光粉用于彩色再现。每种磷光体具有光谱分布，并且可以计算每种磷光体在色度坐标中的位置(x，y)。这三种磷光体的坐标在色度图上形成一个三角形。由三种磷光体的不同组合形成的颜色都被限制在这个三角形中。不同的彩色电视系统选择不同的三原色。彩色电视的色度再现范围如图所示，在两个系统中开发了三个原色三角形。从图中可以看出，这两个三角形形成的色域比

10、彩色印刷、染料或胶片形成的色域大，因此阴极射线管彩色电视可以再现自然界中的大多数颜色。理论上，三原色离光谱轨迹越近，就能再现越多高饱和度的颜色。然而，磷光体的发光效率随着颜色饱和度的增加而降低，即亮度降低。因此，我们只能在色彩饱和度和亮度之间做出妥协。根据NTSC系统，白光(每瓦683流明)y=0.30r0.59g0.11b的1Re 1Ge 1Be=1瓦代表颜色的亮度。PAL系统采用D65白光，1Re2 1Ge2 1Be2=1瓦，白光Y=0。22R 0。71 G 0。07 B，以D65为标准。兼容的彩色电视系统传输的信号有三个参数：Y=0。30 R 0。59 G 0。11硼-钇=0。70R-0

11、。59G-0.11 B- Y=-0.30 R-0.59G 0.89 B- Y=-0.30 R 0.41G-0.11 B .选择r-y、b-y色差信号进行传输的主要原因是在接收端使用R-Y、b-y可以很容易地恢复g-y，即等式： G-Y=-0右侧的系数。51(R-Y)-0.19(B-Y)都小于1，这可以简单地通过使用电阻分压器来实现。如果G-Y被用作两个发送的色差信号之一，当第三个色差信号在接收端被恢复时，它们的公式是： R-Y=2.0(G-Y)-0.19(B-Y)B-Y=-2.7(R-Y)-5.4(G-Y)，这显示了当利用色差传输的优点来在传输黑白图像时，必须将R=G=B=01代入前一公式，这

12、表明B-Y=R-Y=0有利于节约色度信号的发射能量。因为一般而言，彩色图像的大多数区域中的像素接近白色或灰色，即，这些区域中的色差信号为零，并且仅小区域中的彩色像素的色差信号不为零。因此，通过色差信号的色度信号的传输比通过电流变光、电变光、电子束和电子束的传输要小得多。在接收器中，通过使用解码矩阵，很容易将色差信号恢复成三个原色信号： r=(r-y)Yb=(b-y)YG=(g-y)y=y-0.51(r-y)-0.19(b-y)。大面积着色的原理是将人眼对颜色的分辨率与黑白细节进行比较，中国电视标准规定亮度信号的带宽为6兆赫，色度信号的带宽为1.3兆赫，大面积着色的原理如上图所示，上面是视频采集

13、卡获得的图像，第一幅是用Y分量描述的黑白图像，第二幅是用U(V)分量描述的。 第三个是对垂直分量的描述，第四个是合成垂直分量的三幅图像得到的正常图像。 事实上，黑白图像与这种模糊的紫外线成分图像相结合，就能得到如此真实的彩色图像。结论是Y分量是黑白轮廓图像，而紫外分量非常模糊，只描述了整个块的颜色。这就是“大面积着色原理”。恢复三原色信号时的混合高频原理r=(r-y)0-1.3 y0-6=r0-1.3y 1.3-6b=(b-y)0-1.3 y0-6=B0-1.3y 1.3-6g=(g-y)0-1.3 y0这种处理亮度信号和色度信号的方法称为频谱交错原理或频谱插入原理。由于色差信号的频谱也是以线

14、频率fH为间隔的谱线组结构，如果色差信号的载波频率fsc选择为(n-1/2)fH；其中n=1，2，3n，即子载波频率是半频的奇数倍，可以实现正确的频谱偏移，子载波频率的选择应遵循以下原则。为了实现频谱交错，子载波频率必须是半频的奇数倍，即fSC=(2n-1)fH/2，以便使色度信号和亮度信号之间的串扰最小。亮度信号能量主要集中在视频通带的低端。因此，色度信号应集中在通带的高端，但色度信号的高频不应超过通带的上限。如果色度信号的带宽为1.5MHz，则fsc6-1.5=4.5MHz副载波频率与半线路频率之间存在简单的倍数关系，易于在电路中实现。选择n284、fsc=567fH/2=799fH/24

15、.43MHz、彩色电视系统、NTSC PAL系统、SECAM系统和NTSC系统。该系统的特点是两个色差信号分别对频率相同但相位相差90的两个子载波进行正交平衡调幅，然后将它们与亮度信号相加并一起传输。该系统的主要优点是兼容性好、图像质量好、电路简单、信号处理容易。主要缺点是它对相位失真非常敏感，相位失真必须控制在10以内，并且容易产生明显的音调失真。为了减少色彩失真，需要发射机和中间传输设备的性能指标。正交平衡调幅色度信号的形成过程、彩色电视机的原理框图、NTSC色度信号的颜色矢量图，U和V对应两个色差信号，F是颜色矢量，Fm是色度信号的幅度，它决定了颜色的饱和度。PAL系统PAL系统的特点是

16、克服了NTSC系统的相位敏感性。在原有的正交平衡和同步检测等基本措施的基础上，将调幅红差信号逐行反相。这使得任何两条相邻扫描线的红色差信号相位总是相差180。这样，通过使用相邻扫描线的互补色，可以消除由相位失真引起的色调失真。主要优点是传输过程中对相位失真不敏感。主要缺点是颜色清晰度略低于NTSC，信号处理复杂，接收电路复杂。这是世界上使用最广泛的系统。FN和FN 1与相位失真SECAM系统的合成SECAM系统也称为顺序传输颜色和存储系统，也是为了克服NTSC系统的色调失真而设计的。它与前两种系统的区别在于，两种色差信号不是同时传输的，而是交替传输的。此外，两个色差信号不调制副载波，而是调制不同频率的副载波，然后将两个调频波交替插入亮度信号频谱的高端。该系统的优点是传输失真小，图像记录和回放性能好；缺点是彩色图像的垂直清晰度下降了一半，亮度和色度信号不容易完全分离。在接收端，为了恢复三原色信号，必须使用延迟线(存储一行时间)来获得