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1、电 视 原 理,第一章广播电视的基本知识,1.1图像的光电转换原理,信号处理与传输通道,电视图像光电转换系统简图,镜头摄像管,景物,图像电信号,显像管,图像电信号,重现图像,摄像端光电转换,显像端电光转换,RL,一、摄像管和光电转换,1、摄像管（以硫化锑摄像管为例）,、镜头：使景物成像在靶表面上。,、光电转换部分：透明导电极、金属靶环、光电导靶,、电子枪：灯丝、阴极、栅极、加速极、聚焦极、网电极,、校正线圈：无偏转磁场时，使电子束落在靶中心。,偏转线圈：使电子束按一定规律对靶面扫描。,、磁聚焦线圈：配合静电聚焦线圈，使电子束聚焦良好。,2、光电转换,电子束扫描方向,信号电流,第二行,第三行,第
2、四行,L,L,L,H,H,H,M,M,L,L,L,H,M,信号电压,RL,二次电子,二、黑白显像管和电光转换,1、黑白显像管的结构,灯丝：6.3V，0.6A。（12寸以下12V，0.085至0.089A。）,阴极：几十V至100V,栅极：低于阴极几十伏。截止电压20V至90V,加速极：120V至400V,聚焦极：0V至400V,第二、第四阳极：9KV至16KV,电子枪各电极正常工作电压,2、电光转换,无信号作用时：,电子束扫描方向,负极性信号作用于阴极：,等亮度光栅,3、几点说明,信号调制方式 阴极调制方式 负极性信号加到显像管阴极 栅极调制方式 正极性信号加到显像管栅极,对比度调节 改变图像
3、信号幅度大小,亮度调节 改变栅极与阴极间的偏压大小,低电平重现高亮度图像,每帧图像扫描行数,人眼的分辨角 1.5,人眼视角清楚张角：垂直15，对应L 4（水平20）,显示图像扫描行数应为:z=h/d,实际取图像显示行Z575行，加上逆程50行，得每帧扫描行数为Z625行,一、扫描、像素、图像信号频率范围和隔行扫描,1、扫描：电子束在显像管屏面上有规律的运动,行扫描正程：电子束从左往右运动。,逆程：电子束从右往左运动。,场扫描正程：电子束从上往下运动。,逆程：电子束从下往上运动。,2、像素：组成电视图像的最小单元,图像信号只在扫描正程传送,每帧电视画面行数：,共625行：其中显示画面575行，帧
4、逆程50行,每帧画面像素数：,5755754/3440000（个）,1.2 电视扫描原理,3、图像信号频率范围,垂直分解力：,沿图像垂直方向能够分辩的像素的数目,M=KZ,=0.76Z=0.76575=437线,（1）分解力：电视系统传送图像细节的能力,水平分解力：,沿图像水平方向能够分辩的像素的数目,N=4374/3=583线,（2）图像信号频率范围,0Hz(全白、全黑或全灰等亮度图像),最低：,最高：,行正程：52S,行逆程：12S,即视频带宽约 6MHz,理想输出电压,实际输出电压,行周期 tH=64 S,每秒传送25帧图像,隔行扫描：,每秒传送25帧图像,每帧图像分作奇、偶两场传送，每
5、场312.5行场频V50H,奇偶场迭加,4、隔行扫描,目的：不增加图像信号频带宽度的条件下消除图像换帧闪烁感。,图像动作连续感正常，换帧时有明暗闪烁感。,每秒传送48帧图像以上,换帧明暗闪烁感消除，但图像信号带宽增大。,每帧625行，25帧共15625行，即行频fH=15625Hz，行周期TH=1/15625=64 S,逐行扫描与隔行扫描,规定每秒钟发送25帧图像，但每帧分两场隔行扫描，这样既使图像信号的带宽为0Hz6MHz，又因为场频为50Hz而消除了闪烁感。,隔行扫描示意图,1、行（水平）扫描,二、电视扫描原理,偏转线圈产生偏转磁场控制电子束的扫描运动,2、场(垂直)扫描,三、行场扫描电流
6、同时作用,1.3黑白全电视信号,一、要求：,二、组成：黑白图像信号（行、场）复合消隐信号（行、场）复合同步信号,2、（行、场）复合消隐信号,1、图像信号只在行场扫描正程传送；,2、能对逆程扫描线进行消隐；,3、携带反映摄像端扫描规律的同步信号。,3、（行、场）复合同步信号控制显像端电子束扫描规律与摄像端一致,三、黑白全电视信号波形（以全白图像为例）,4、槽脉冲和均衡脉冲,一行黑白全电视信号示意图,消隐信号：消隐信号的作用是使显像管电子束在逆程回扫期间停止发射，此时屏幕不再发光，以免逆程光栅干扰正程传送的图像。它是在扫描逆程期间传送的其幅度足以使显像管电子束截止的脉冲信号。包括场消隐和行消隐信号
7、，合称复合消隐信号。同步信号：同步信号的作用是使摄像管和显像管做同频、同相的同步扫描，以确保收、发两端的扫描点有一一对应的几何位置关系。同步脉冲信号置于扫描逆程期内，叠加在消隐脉冲之上，处于比黑还黑的电平上，不影响正程图像内容。包括行同步和场同步脉冲两部分，合称复合同步脉冲。开槽脉冲：为了在场同步期间不丢失行同步，必须在场同步脉冲中按照行同步脉冲时间进行开槽。开槽脉冲为行同步脉冲频率的两倍。均衡脉冲：为了保证隔行扫描的精确性，除了两场的场同步波形必须一致外，还要保证奇、偶场的场同步积分起始电平一致。因此在场同步前后各加五个均衡脉冲，其频率为2倍行频，宽度为1/2行同步脉冲。,5、几种现象的判断
8、,行频太低,行频太高,彩色电视原理,第三章彩色电视的基本原理,3.1 色度学基础,一、彩色三要素,1、亮度：,彩色的明暗程度,2、色调：,彩色的种类,3、色饱和度：,彩色的浓淡（被白光冲淡的程度）,色度,二、三基色原理,配色实验,例：RGB1（基色单位）时,3.2 彩色图像的分解与重现,二、彩条图像中的三基色信号波形,一、彩条图像的分解,三、亮度公式,系数意义：彩色中各基色分量对亮度的贡献,例1：100%饱和度100%幅度彩条图像各颜色的亮度,RGB,RG,GB,RB,G,白色：Y0.3X10.59X10.11X11,黄色：Y0.3X10.59X10.89,绿色：Y0.59X10.59,青色：
9、Y0.59X10.11X10.7,（NTSC）,紫色：Y0.3X10.11X10.41,红色Y0.3兰色Y0.11,设RGB1,彩条的亮度电信号（正极性）,例2：某彩色 RG B 0.8,Y0.3X0,80.59X0.80.11X0.80.8,80%幅度灰色,例3：某彩色R1G B 0.2,可表示为0.8R0.2（RGB）,Y0.3X0.80.20.44,某彩色 R G 0.8B 0.2,该彩色可表示为0.6（RG）0.2（RGB）,计算得Y0.73,黄色80%幅度饱和度为,该色为红色100%幅度80%饱和度（粉红色）,R摄像管,G摄像管,B摄像管,三、彩色图像的分解与重现,3.3 兼容制彩色
10、电视制式,3.1兼容性对彩色电视信号的要求,1、图像信号由亮度和色度两种信号组成,2、色度与亮度易于分离，色度对亮度干扰小,3、频带宽度与黑白电视信号相同,4、复合同步信号、复合消隐信号、扫描制式与黑白电视信号相同,5、图像载频、伴音载频与黑白电视信号相同。,3.2彩色广播电视系统为实现兼容采取的措施,、接收机中设置亮度和色度两个通道,二、传送亮度信号Y和色差信号RY、BY,由Y0.3R0.59G0,11B,Y0.3Y0.59Y0.11Y得,GY0.51（RY）0.19（BY）,黑白电视图像信号中RGB,Y0.3R0.59G0.11BRGB,RYBY0，对黑白信号无干扰,0.59(GY)0.3
11、（RY）0.11（BY）,用电阻矩阵,2、色差信号的波形,1、传送Y、RY、BR的优点,兼容性好,GY易于恢复,能实现恒定亮度原理,淡紫偏红色,例：R0.7，G0.4、B0.5,计算得 Y0.5 RY0.2 BY0,可表示为 0.3R0.1B0.4（RGB）,设传输通道失真：Y不变，但 RY0.3 BY0.2,接收端 R0.8、G0.309、B0.7 有彩色失真,Y0.3X080.59X0309+0.11X0.7=0.5不变,四、彩色电视信号中携带色同步信号,1、PAL制色同步信号的作用,接收机副载波恢复电路频率和相位基准,NTSC行和PAL行识别信号,2、色同步信号的波形、位置、频率和相位,
12、911个副载波信号,FU中色同步相位180,FV中色同步相位90,FU中色同步相位180,FV中色同步相位90,135,135,平均相位,1.33,20%,100%,1.5%,0.33,1,76%,0.11,0,0.59,0.41,0.3,1,0.89,0.7,1.33,1.33,0,0.07,0.45,1.18,0.43,1.36,0,相对幅度,幅度,彩条信号各部分间的幅度关系,黑电平为0白电平为1,白黄青绿,紫红兰黑,一、黑白广播电视制式,二、彩色广播电视制式,1.4高频电视信号（射频信号）,一、视频信号调制方式：残留边带调幅,1、调幅原理,将调幅波表达式展开，得,为调幅度,图像信号调幅波
13、形和频谱,残留边带调制,二、伴音信号调制方式调频,1、调频原理,调频波瞬时相位为,调频波的瞬时角频率为,:调频系数，代表最大相移。,调频波的表达式为,2、调频波的频谱宽度,我国规定：伴音调频波50H，伴音信号最高频率15H，伴音信号调频波频谱宽度BW2（5015）130H,实际每频道可容纳调频伴音带宽为S250KH,载波角频率s,音频信号u2=U2mcos2t，,三、高频电视信号频谱,图像信号采用残留边带调幅方式,伴音信号采用调频方式,每频道带宽8MH,例：一频道48.556.5MH,fp=49.75MHz,fs=56.25MHz,四、我国广播电视频道划分（见课本P2729）,1、米波波段：甚
14、高频 VHF112频道,混频电路,高频电视信号,2、分米波波段：特高频 UHF 13 68频道,1、直线传播,2、可通过地面，建筑物，山丘等反射传播,六、高频电视信号传播特点,五、增补频道（有线电视系统使用）,Z1Z7频道111167MH（调频广播信道87108MH之后，6频道之前）,Z8Z37频道223463MH（12频道之后，13频道之前）,3、绕射能力弱，山丘、高大建筑物后有“阴影区”,理解重点,概念：扫描、隔行扫描、三基色、行频、场频、帧频、负极性调制、残留边带、彩色全电视信号的组成：行、场同步信号；消隐信号；均衡脉冲；亮度信号；色度信号；色同步信号；彩色全电视信号各组成部分的电平、带
15、宽等参数,电视监测,主观评价视频测量,主观评价,反映图像质量的主要因素：灰度、对比度、清晰度、镶边与重影、彩色重现逼真度、噪波与干扰、几何失真、图像不稳定灰度：电视图像从亮到暗的灰色等级；灰度不好，则图像亮度层次不够分明。原因：亮度信号电平不够，亮度信号非线性失真或噪波过大；清晰度：反映图像的细节能力；视频高频幅-频特性不好，或噪波过大将使清晰度下降；镶边与重影：镶边一般指图像轮廓加重、拖尾、出现浮雕等现象；原因：亮度信号短-时间、行-时间失真。重影一般由接收方引起。彩色重现逼真度：重现彩色图像的逼真度；影响原因：微分相位失真、微分增益失真、亮度-色度时延差、亮度-色度增益差噪波与干扰：随机噪波、电源干扰、脉冲干扰等；现象：雪花点、条纹、拉道等几何失真：图像行、场扭曲等，原因水平、垂直扫描电压存在非线性失真图像不稳定：行、场同步出现故障（同步信号幅度不够、丢失、受到大的干扰等）,视频测量技术,视频信号质量测量：图像信号、同步信号测量视频信号通道测量：线性失真、非线性失真,
