第十讲-电视机原理课程1...ppt

1、第十讲 电视机原理课程简介,你们是科学的千里眼和顺风耳。 -毛泽东 电视系统的发明，是20世纪人类最伟大的发明之一。 -毕德显,主要内容,1.课程概述 2、广播电视系统 3、现代电视发展和应用 4、现代电视在电子信息工程中的地位、作 用和意义,1.课程概述,1）电视成像原理简介 2）电视技术的发展简史 3）电视机的类型 4）课程在学科中的地位,1) 电视成像原理简介,（1）图像分解为像素：一般把一幅分为625行，每行约为833个 像素，电视发射是按顺序逐点将图像的像素发射的。 （2）电视技术是根据人的视觉暂留特性，能将不同时发射的像 素，在视网膜上形成完整的图像。 （3）同步与电子扫描：同步又

2、分为场同步和行同步；扫描也有 场和行扫描 即电视是用点的方法来传送活动图像的技术。电视已成为信息时代 人们生活不可缺少的一部分，,（5）三基色原理,在中学的物理课中我们可能做过棱镜的试验，白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。其中 人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系。 不同颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。 同样绝大多数单色光也可以分 解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。红绿蓝是三基色，这三种颜色 合成的颜色范围

3、最为广泛。红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。,红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色（红：R;绿：G；蓝：B）,红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色 红色+青色=白色 绿色+品红=白色 蓝色+黄色=白色 每个人的眼睛对于相同的单色的感受有不同，所以，如果我们用相同强度的三基色混合时，这时候人的主观感受是，绿光最亮，红光次之，蓝光最弱。,相加混色法之外还有相减混色法,白色-红色=青色 白色-绿色=品红 白色-蓝色=黄色 颜料(黄色+青色)=白色-红色-蓝色=绿色 颜料(品红+青色)=白色-红色-绿色=蓝色 颜料(黄色+品红)=

4、白色-绿色-蓝色=红色 青色+黄色+品红)=白色-红色-蓝色-绿色=黑色,2）电视技术的发展简史, 电视自发明以来，已经走过近百年的发展历程， 20世纪人类最伟大的发明之一 首先市售的是电子管电视机 进而是晶体管电视机 再次是集成电路电视机：二片机， I2C单片集成彩色模拟电视机,I2C总线彩电 I2C总线彩电是将计算机控制技术应用到彩电的成功范例。采用I2C总线控制的彩色电视机，主要有三个优点： 是各部分电路之间的连接变得非常简单，省去控制系统中的许多输入/输出（I/O）接口，减少大量的元器件和连接件，既降低成本，又提高整机的可靠性； 是由于总 I2C线具有多重功能，在生产线上利用计算机十分

5、方便进行调整和测试，有利于产品质量的提高； 应用总线的电视机都具有自诊功能，便于维修。 所以，新型的特别是高档的大屏幕彩色电视机采用I2C总线控制已成为新的潮流。,大屏幕彩电采用总I2C线控制技术，可以很方便地进行各种模拟量的调整和控制，包括白平衡、行场幅度及同步、声音和画面参数、各种功能切换等，不仅大大减少了整机电路元件的数量，简化了电路，提高了产品可靠性，而且通过程序设定，可以很方便地增加机器的各种功能。 I2C总线是一种先进的控制技术，在选购时判别彩电有无应用I2C总线技术的方法是，看I2C看有关行场幅度、行场同步、白平衡等参数能否通过遥控器或面板直接设定即可。不过，话说回来，由于总线只

6、是一种控制技术，与画面、声音质量并无必然的关系，不应仅凭该技术来判断电视机的质量。,2）电视技术的发展简史,再次是数字电视电视机 从标清晰度电视到高清晰度电视,3）电视机的类型,（1）按颜色分：黑白电视；彩色电视 （2）按图像清晰度分：标清晰度电视 （SDTV）； 高清晰度电视（HDTV）低清晰度（LDTV） (3)按电视信号的形式分：模拟电视；数字电视 （4）模拟彩色电视制式有三种：1）NTSC制。传送图像亮度信号和两个表示图像色调和饱和度色差信号采用正交平衡调幅制。2）PAL制，为了克服NTSC制对相位敏感性，采用逐行侧相正交平衡调幅制。3）SECAM制 （5）按图像显示方式分：CRT阴极

7、射线管显像：是电真空器件；LCD液晶显示器PDP等离子体显示器OLED是一种利用有机半导体材料和发光材料在电流的驱动下发光来实现显示的技术。,4）、现代电视在电子信息工程中的地位,（1）电视技术课时本专业的一门专业课；是一门涵盖声、光、电、磁多学科综合复杂的一套整机系统。 （2）电视已成为信息时代人们生活不可缺少的一部分，是科学的千里眼和顺风耳； （3）该课的前期课程：电路分析，信号与系统，模拟电子技术，数字电子技术，高频电子线路，(也可以在通信原理和单片机原理及应用课之前或之后开课等)。 该课换设有实验和课程设计,（1）电视发射系统组成,2、广播电视系统,发射系统的信号变换要点,（1）信号的

8、频率向高频部分搬移：可以借助于乘法器实现： （2）图像信号采用调幅制：即把图像信号变为高频调幅波的幅度变化 （3）声音信号采用调频制：即把声音的大小变为频偏的大小,2）PAL制彩色电视接收机方框图,接受部分说明,（1）高频调谐器(高频头):有选择频道，放大信号、变换频率的功能增益在20 dB以上（K=10）。 （2）中放与检波(我国规定图像中频为38MHZ,第一伴音中频为31.5MHZ),中放其主要任务是放大图像中频信号，对伴音中频信号的放大倍数很小，中放要求增益在60 dB(K=1000)以上。视频检波器的第二项任务是利用二极管的非线性，由图像中频和伴音中频差拍产生6.5MHZ第二伴音中频信

9、号。检波器的输出信号要提供给PAL编码器、同步分离电路、AGC； ANC （3）接收系统符号说明： AGC:增益自动控制电路； ANC：自动噪声抑制电路；AFPC:是频率和相位自动控制电路；AV/TV:录像或电视,（3）伴音通道 视频前置放大取出的6.5MHZ第二伴音中频信号送到伴音中频放大器，经放大、限幅后送至鉴频器进行频率检波，检出音频信号，再进行低放，最后在扬声器得到电视伴音。 （4）PAL解码器： 这部分电路是对彩色信号进行解码，其作用是恢复图像的色彩,（5）同步与扫描电路,视频图像信号经ANC电路消除干扰脉冲后被送到同步分离电路：分离出复合同步信号。复合同步信号，放大后经积分电路分离

10、出场同步信号，场同步信号控制振荡器产生的锯齿波信号与发送端同步，场锯齿波信号经场推动级和场输出级的放大，在场偏转线圈中产生场扫描电流。 为了提高行扫描电路的抗干扰性，现代电视接收机都采用AFPC，自动频率相位控制 ，提高了抗干扰性。,（6）遥控系统,1）组成：遥控系统由本机键盘、节目存储器、红外遥控发射器、红外接收器、微控制器和接口电路组成。 2)作用:红外遥控发射器上键盘的作用，基本上与本机键盘相似，所不同的是它可以远离电视机， ：本机键盘位于电视机面板上，用户通过本机键盘操作，完成对电视机的选台、预置或各种功能控制。 3）遥控信号：通过红外光指令信号控制电视机当按下红外遥控器的某个键时，遥

11、控器内的编码器输出一组相应的二进制代码，并调制在38MHZ载波上，再去调制红外发光二极管，变成红外遥控指令信号发射出去。安装在电视机面板后面的红外接收器中的红外光敏二极管接收到红外遥控指令信号后，经放大、检波、整形得到指令的二进制代码，送至微控制器进行译码，识别出控制的种类和内容，据此发出相应信号，通过接口电路去调整电视机。 ，,3、现代电视发展和应用,1）电子电视时代 1897年，德国人布劳恩发明了阴极射线管，把光信号转换成电信号。20世纪20年代，美国人发明使用阴极射线管的发射机和电视接收机，为电子电视奠定基础。1936年英国广播公司电视台正式播出。1939年在纽约，美国第一次公共进行电视

12、播出，1945年电视广播才在世界范围内得到快速发展。,2）彩色电视时代 1953年美国联邦通信委员会批准了NTSC兼容彩色电视；1954年美国全国广播公司采用NTSC制首次播出彩色电视广播；1956年法国提出SECAM制；1962年德国正式采用PAL制。 3）数字电视时代 1998年美国正式开播ATSC制式地面数字高清晰度电视广播；1998年之后，欧洲各国陆续开播DVBT制式地面数字电视广播；日本于2003年正式开播了ISDBT制式地面数字高清晰度广播。,4）我国电视事业的发展 1958年正式开播黑白广播(差22)；1973年10月1日正式播出彩色电视广播（差20）；2008年采用我国自主开发

13、的地面数字电视广播标准（差10），计划2015年关闭模拟电视（差12计划）,5）数字电视的优点,（1）图像传输质量较高:模拟电视中常有的模糊、重影、闪烁、雪花点、网状干扰、色调畸变等现象在数字电视中几乎没有。 （2）数字环绕立体声伴音:数字电视伴音采用AC3或MUSICAM环绕立体声包括左、右、中、左环绕、右环绕5个全频带声道和一个限制带宽的超低音声道，称为5.1声道。两个环绕声道能提供很大的最佳可听区，超低音声道动态范围可达到100dB，使声音表现力更强。同时还具有多语种功能，收看同一节目可以选择不同语种的伴音。,（3）频谱资源利用率高: 一套模拟电视节目要占用36MHZ带宽的卫星转发器，占

14、用8MHZ的地面电视广播和有线电视频带。而数字电视采用压缩编码技术，在36MHZ的卫星转发器中可传送5套SDTV节目。有可能实现数百个电视频道同时传送丰富多彩的电视节目. （4）多信息、多功能:数字电视通信中允许不同媒体（文字、数据、声音、图像）、不同等级（HDTV、SDTV、LDTV）、不同制式（不同宽高比、不同声道数）的信号在同一信道中传输，用同一台接收机接收。不仅使信息源更为丰富，还可以增加用户与各种信息源之间的交互性，用户可以自由点播节目、拨打可视电话、查询图文信息，实现电子商务、网上购物、网上教学、网上医疗、网上游戏等多种高速数据业务（在8MHZ宽带内采用64QAM调制，可以达到32

15、Mb/s38Mb/s的数据传输速率）。,（5）设备可靠，维护简单: （6）节省发送功率，覆盖范围广： （7）易于实现条件接收,数字信号不受电源波动、器件非线性的影响，能保持稳定、可靠。采用大规模集成电路处理数字信号，可降低设备的功耗，减小体积，从而提高设备的可靠性。同时，数字化设备不需要调节，维护简单，使用方便。,数字电视发射设备在相同覆盖服务区所需的平均功率，比模拟电视发射设备的峰值功率要低一个数量级。比如，模拟多信道多点分配服务，或者微波多路分配系统的接收电平最低为56dB，而数字MMDS在64QAM调制下接收电平仅为39dB，所以数字电视发射设备的覆盖范围比模拟电视相同功率发射设备的覆盖

16、范围大几倍。,数字电视信号容易进行加密/加扰，有利于信息安全，同时便于实现付费电视、视频点播及交互式电视。,数字电视广播系统方框图,6）数字电视广播系统的构成数字电视广播系统方框图，系统由信源、信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机7部分组成。,（1）信源是数字摄像机，视频是数字摄像机输出的未压缩数字视频信号，也可以是模拟摄像机输出的模拟视频信号进行A/D转换后的未压缩数字视频信号。音频是数字摄像机输出的未压缩数字音频信号，也可以是拾音器输出的模拟音频信号进行A/D转换后的未压缩数字音频信号。 （2）信源编码是对视频、音频、数据进行编码，数字电视按照MPEG2标准进行信源编码，信源编

17、码是为了提高数字通信传输效率而采取的措施，是通过各种编码尽可能地去除信号中的冗余信息，以降低传输速率和减少传输频带宽度。 （3）多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，多个节目的数据流再复用成单一的数据流。,4）信道编码是指纠错编码。信道编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。 （5）调制是为了提高频率和频谱利用率，即把宽带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程，应根据传输信道的特点采用效率较高的信号调制方式，常用的方式有QAM、QPSK 、TCM、 COFDM和VSB。 （6）信道有卫星信道、有线电视信道和地面无线广播信道 （7）接收机包括调

18、谐，解调，信道解码，解复用，视、音频解压缩，显示格式转换等。,QAM调制技术 在QAM（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。模拟信号的相位调制和数字信号的PSK（相移键控）可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。因此，模拟信号频率调制和数字信号的FSK（频移键控）也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。这里主要讨论数字信号的QAM，虽然模拟信号QAM也有很多应用，例如NTSC和PAL制式的电视系统就利用正交的载波传输不同的颜色分量。,QPSK,QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交

19、相移键控，是一种数字调制方式。 在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45，135，225，275，,调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。,TCM,又称格码调制。中文:网格编码调制。TCM技术是一种将编码和调制结合