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1、任务一 了解彩色电视信号的产生,二、彩色电视信号的形成和传输,（1）电视信号的形成,景物(或图像)各部分的明暗变化和彩色变化转换成相应的电视信号(同时也把声音的强弱变化转换成音频伴音信号)其主要物理过程是光电转换，关键器件是摄像管。,1、电视广播的基本过程,（2）电视信号的发射过程,a、图像信号的发射过程,摄像机,被摄图像,视频电信号,放大,调制,发射天线,b、伴音信号的发射过程,伴音信号,话筒,音频信号,放大,调制,发射天线,（3）电视信号的传播,低频视频信号，调制到射频载波上变成射频电视信号，经有线电视网络、广播电视发射系统或卫星电视系统等不同方式传输到用户家中。其主要物理过程是调制和发射
2、(类似于装载和运输)，关键设备是调制器。,（4）电视信号的终端显示,射频信号经解调(检波)还原为视频电视信号和音频伴音信号，视频电视信号经显像管或其他显示器还原成原景物(或图像)的光像，伴音信号经扬声器还原出声音。其主要物理过程是解调和电光转换，关键器件是检波器和显示器。,（5）电视信号的接收过程,a、图像还原过程,高频电视信号,高频调谐器,检波,图像中频信号,视频电信号,显像管还原成原图像,b、伴音还原过程,高频电视信号,高频调谐器,中频电视信号,检波,音频电视信号,音频放大,扬声器,2、两个重要概念,（1）调制,给每套电视节目选择一个运载工具，即：载波，将信号加到运载工具上的过程，就叫调制
3、。,（2）载波,信号的运载工具。,特点,a、传输距离远,b、不同节目信号选择不同的频率载波,（3）解调,利用检波、滤波或其它技术从已调波中恢复出原来信号的过程,3、电子扫描,（1）像素：,组成图像明暗不同的光点。,（2）图像的像素与图像的清晰度：,同一幅画面上，图像的像素越多，图像就越清晰。,从前述可知，电视图像是由摄像机将景物图像变成电信号进行传输的，一幅图像是由水平和垂直排列的像素单元构成的，传输时，先将图像在垂直方向切割成一条一条的信号，相当于一条扫描线，然后按从左至右的顺序传输出去，在接收端再将送来的一排一排的信号照原样排列起来，就形成了原来的图像。当电子束在荧光屏上扫描而未传送图像时
4、，屏幕一片白光，称之为光栅。,电子束水平方向的运动称为行扫描，电子束垂直方向的运动称为场扫描。电子束有规律的沿画面自左至右、自上而下一行行移动称为逐行扫描。电子束逐行扫描如图。,（一）逐行扫描,1、定义：,2、相关概念：,帧：,把一幅静止的图像叫一帧。,帧频：,每秒钟传输的帧图像数。fv来表示，fv=25HZ,帧周期：,扫描一帧图像所需要的时间。TV来表示，TV=1fv=125=40ms,行频：,每秒水平扫描的线数。fH来表示，我国规定每一幅图像扫描625行，则fH=625*25=15625HZ,行周期：,水平扫描一行的时间。用TH或H来表示，TH或H=1fH=115625=64*10-6s=
5、64us,行扫描,正程：从左到右，52us,逆程：从右到左，12us,帧扫描,正程：从上到下，575行,逆程：从下到上，50个行周期,注意：,电子束在正程扫描期间传送图像内容，而逆程扫描不传送图像内容，只是为下次正程扫描做准备。,3、像素计算：,帧扫描正程为575行，就意味着在图像的垂直方向有575个像素：若CRT屏幕的宽高比：4:3,图像水平方向像素：575*（43）766个像素,一帧图像的像素：575*766 44万个像素,每秒扫描25帧图像，则每秒在屏幕显现的像素有：25*44万=1100万个,每相邻两个像素电压不同，也就是说每秒图像信号电压变化为：11002万=550万次 5.5MHZ
6、,为留有余量，我国规定，图像信号最高频率为 6MHZ,理论分析和实践表明，满足人眼的连续感、不闪烁感和清晰度要求，采用逐行扫描方式时，信号带宽太宽。实际中均采用隔行扫描方式。,1、定义：是把一帧图像分成两场进行扫描，一场扫 1、3、5、奇数行，称奇数场；下一场扫 2、4、6、偶数行，称偶数场。如此反复。隔行扫描重现图像必须保证两场光栅正确镶嵌如图所示。,（一）隔行扫描,2、相关概念：,场频：,每秒扫描的场次数，fZ来表示，fZ=fv*2=50HZ,场周期：,扫描一场所用的时间，TZ来表示，TZ=1fZ=150=20ms,每场扫描行数：,6252=312.5行,正程：,312.5-25=287.
7、5行,逆程：,25个行周期,例：日本电视制式规定：每幅画面扫描525行，隔行扫描，场频为60HZ，求日本电视制式的帧频、帧周期、行频、行周期。,（1）、电视图像幅型比 是指由电子扫描所形成的光栅或电视图像的宽、高比例。传统模拟电视的幅型比为 4:3，近期开播的高清晰度电视的幅型比为 16:9。,3、电视图像幅型比与扫描方式,（2）、扫描格式通常用图像水平方向和垂直方向有效像素的乘积来表示。在模拟电视的时代图像格式相对单一，在模拟电视向数字电视过渡的时代，尤其是在开播数字高清晰度节目后，电视图像的格式逐渐复杂起来。,全电视信号,视频信号又称全电视信号，黑白全电视信号包括图像信号、复合消隐信号、复
8、合同步信号。全电视信号波形如图 所示。,1图像信号的位置,一、图像信号,图像信号出现在行正程期间。含有行同步、行消隐信号的视频信号波形及相互关系如图所示。图中为行正程时间。,一、图像信号,图像信号是电平高低反应图像亮暗的电信号。特点：具有单极性和脉冲性。均匀阶梯波电视图像及对应波形。,2图像信号的幅度与波形,一、图像信号,图像信号及对应的负极性波形如图，分析可知：图像信号的频率范围为 0 6 MHz。,3 图像信号的频率,二、消隐信号,1行消隐脉冲：宽度 12 s，每行一个。,作用：提供电子束消隐宽度、视频信号基准电平的信息。包括行消隐脉冲和场消隐脉冲。复合消隐脉冲的波形如图所示。,2场消隐脉
9、冲：宽度 25H(H 指一行即(64 25+12)s=1 612 s)每场一个。,三、同步信号,1行同步脉冲：提供行扫描频率和相位信息，前沿表征行逆程开始的时刻。宽度 4.7 s，每行一个。,作用：提供扫描频率和相位信息的信号。包括行同步脉冲和场同步脉冲。,2场同步脉冲：提供场扫描频率和相位信息，前沿表征场逆程开始的时刻。宽度 2.5 H=160 s，每场一个。,行同步、场同步脉冲的电平范围都是位于比黑还黑的电平范围内，即以消隐电平为基准位于与图像信号相反的电平范围，幅度为 0.3 V。,三、同步信号,3槽脉冲：在场同步期间提供行同步信息，使得即使在场同步期间也不丢失行同步信息。在 2.5 H
10、 场同步期内开 5 个槽，为每半行开一个槽，槽宽 4.7 s。,4前均衡脉冲：保证隔行扫描光栅的精确镶嵌。场同步之前设置 5 个前均衡脉冲，每半行一个，宽度为 2.35 s。,5后均衡脉冲：为波形对称。,在场同步脉冲后也设置 5 个后均衡脉冲。每半行一个，宽度为 2.35 s。,根据三基色原理，彩色图像的分解和三基色信号的产生过程如图所示。,一、彩色图像的分解和三基色电信号的产生,兼容：指黑白电视机能收看彩色电视节目，呈现出的是黑白图像。,逆兼容：彩色电视机能收看黑白电视节目，呈现出的也是黑白图像。,二、兼容性和逆兼容性,兼容条件：,彩色电视系统的传输信号不能直接采用 R、G、B 信号，为兼容
11、选为亮度信号和色差信号。,1亮度信号将摄像机输出的三基色信号电压，按亮度方程：,三、亮度信号和色差信号,VY=0.30 VR+0.59 VG+0.11VB,用矩阵电路可得到亮度信号电压。亮度信号电阻矩阵电路如图所示。,2色差信号色差信号与三基色信号的关系为：,如用电压形式表示为：,R-Y=0.7R-0.59 G 0.11B,G-Y=-0.37R+0.41 G 0.11B,B-Y=-0.3R-0.59 G+0.89B,V R-Y=0.70 VR-0.59 VG-0.11VB,VB-Y=-0.30 VR-0.41VG-0.11VB,VB-Y=-0.30 VR 0.59VG+0.89 VB,用矩阵电
12、路得到。,三、亮度信号和色差信号,为兼容，要求在 0 6 MHz 带宽范围内把亮度和色度信号都传送出去。考虑重现图像的清晰度，亮度信号带宽必须采用 0 6 MHz。根据人眼对彩色细节分辩力低的特点，可将色差信号频带压缩至 0 1.3 MHz。,一、大面积着色原理与色差信号的频带压缩,彩色电视图像中低频部分(表现为大面积)，既有亮度信号也有色度信号；高频部分(图像细节)，只有亮度信号没有色度信号，即没有彩色，称这种处理为大面积着色原理。它节约了带宽又不影响重现图像的质量。,1频谱间置,色差信号的频谱分布规律与亮度信号相同，只是带宽窄，为 0 1.3 MHz。为了使它和亮度信号的主谱线错开，选择一
13、个副载波 fSC，其频率足够高且数值合适，将色差信号对它调幅，使调制后色度信号的频谱搬到 0 6 MHz 的高频端，并插到亮度信号谱线群间，实现频谱交错或频谱间置，故此称为频谱交错原理。,三、频谱间置与色副载波频率的选择,平衡调幅波的波形图如图所示。,一、平衡调幅,特点：（1）不含载频分量。,（2）幅值正比与调制信号振幅的绝对值。,（3）调制信号为正，平衡调幅波与载波同相；调制信号为负，平衡调幅波与载波反相。,为使一个载频携带两个色度信号信息，采用了将(B-Y)信号对 0 副载波平衡调幅，得到（BY）sinSC色度分量；（R Y）信号对 90 副载波平衡调幅，得到（R Y）cosSC色度分量，
14、两色度分量相加后为正交平衡调幅信号。两色度分量相位正交，带宽都为 fSC-F FSC+F。可用同步检波方式解调、分开。,两色度分量信号相加后，得到色度信号 F 为：,二、正交平衡调幅,二、正交平衡调幅,由图可见，黄条的最高电平超出白电平为 0.79，会造成发射机过调制；蓝条的黑电平低于同步电平为-0.79，会破坏同步。因此需对色度信号进行压缩处理。计算出压缩系数为,三、色度信号的压缩 V、U 信号,a=0.877,b=0.493,压缩后的色度信号可写成：,优点：色度信号处理过程简单；亮、色信号频谱最大间距错开，兼容性好。,四、NTSC 制的主要性能,缺点：由于相位失真造成色调失真，因此对传输条件要求苛刻，要求传输过程中引起的相位失真小于 3。,为了克服 NTSC 制的缺点，研制出了 PAL 制和 SECAM 制。,
