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1、课程性质与任务电视的发展与分类光的特性视觉特性色度学基础,本章内容简介:,教学目的：1、课程的性质与任务介绍；2、了解电视机的发展过程与分类。3、掌握光的特性和人眼的视觉特性,教学重、难点：光的特性和人眼的视觉特性。,一、该课程的性质与任务：,1、课程的性质：该课程是电子专业的一门专业课程，是理论与实践结合较紧密的课程，是整机电路分析较典型的一门课程。,2、课程所需的基础能力：具有电路分析、模电（低频和高频）、数电、数字信号处理（DSP）等所学课程的知识。,3、课程的任务：,(1)掌握电视机的组成和原理；,(2)能对电视机的整机原理图进行分析（彩电和黑白）；,(3)能对电视的故障进行判断分析并
2、进行维修处理；,(4)掌握新型彩电中的新技术；,(5)了解电视机的发展趋势。,4、课程结业所具备的能力：,掌握了电视发送、传播、接收的过程，可从事广播电视事业工作。,到相应企业从事电视机的生产、安装、调试和售后服务工作。,具备电视机的维修能力，从而扩展到其它家电设备的维修，可从事维修工作。,1、要求：按时上课、保持课堂纪律，认真听讲并做好笔记。,二、学习要求及方法：,2、方法：,（1）对所涉及到的专业基础课的内容要熟悉；（高频）,（2）学习过程中要充分发挥想象能力；,（3）多接触实践，做到理论与实际相结合，对电路和故障分析应多找一些相关书籍及机芯来看。,三、教学安排：,1、理论教学：64学时；
3、,2、实验教学：16学时；,电视是用电子方法传送活动图像的技术。用电视摄像机把景物图象变成相应的电信号，从发送端通过无线电波（或有线线路）传输出去，在接收端再把它还原成景物图像供人们观看。,1、电视的概念：,2、电视技术的发展,（1）电视的诞生：,1875年，乔治.卡瑞（George Carey）在波士顿提出了一套将图像分为栅格形式的电视系统。,188年，德国电气工程师尼普柯夫（P.Nipkow）用他发明的“尼普柯夫圆盘”使用机械扫描方法，作了首次发射图像传送的实验。每幅画面有24 行扫描线，图像相当模糊。,1897年德国人K.F.布劳恩发明了阴极射线管。,1907 Boris Rosing(
4、Russia)设计了机械扫描电视,1904年，英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术，每传一张照片需要10分钟。,1908 年，英国肯培尔.斯文顿、俄国罗申克无提出电子扫描原理，奠定了近代电技术的理论基础。,1925年，苏格兰的贝尔德公开展示了他制造的一台机器，画面本身仅2 英寸高，一英寸宽。从此，电视开始了它神奇的发展历程。他被被称为”电视之父”,1926 年，贝尔德向英国报界作了一次播发和接收电视的表演，开创了电视技术研究的先河。,1929年美国科学家伊夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像，发明了彩色电视机。,1933年兹沃里金又研制成功可供电视摄像用的摄像管
5、和显像管，完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。,至此，现代电视系统基本成型。今天电视摄影机和电视接收的成像原理与器具，就是根据他的发明改进而来。,1931年发明电子扫描显像管，是近代电视摄像术的先驱。,1936 年11 月2 日英国亚历山大宫的英国广播公司电视台开始正式播出，这是世界上第一座正式开播的电视台。,（2）电视图像的彩色化：,1953 年，美国国家电视制式委员会提出NTSC（National Te-levision System Committee）制，并于1954 年采用NTSC 制式首次播出彩色电视节目。,1956 年，法国提出SECAM（SEquential Couleur
6、 Avec Mem-oire）制。,1960 年，联邦德国提出PAL（Phase Alternation Line-by-Line）制。,彩色电视机的研制现场,（3）我国电视事业的发展：,1958 年5 月1 日，中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台）使用二频道试播黑白电视节目，9 月2 日正式播出。从此，中国广播事业由声音广播发展到声像广播。,1959 年，无锡市建立中国第一座电视转播台，用差转的方式转播上海电视台的节目。,1959 年，我国开始进行彩色电视研究，1982 年正式决定PAL-D 制为中国彩色电视的标准制式。,1977 年7 月25 日起，中央电视台的第一套节目全部改为
7、彩色播出，从此，中国电视完成了由黑白向彩色的过渡。,1999年10 月1 日，中央电视台高清晰度电视试播成功。,世界上第一台机械式电视,（4）电视发展过程中的常见电视机：,电子管电视机,1928年电视,1930年电视机,1949年电视机,1951年电视机,1958年电视机,9英寸黑白电视机,17英寸黑白电视机,长虹数字高清专用细节距显象管电视,普通CRT模拟电视机,液晶电视,等离子电视机,CRT背投电视机,3LCD背投,DLP背投,长虹集团展示采用DLP技术制造的大屏幕电视机,3、电视的分类,4、未来的电视机和电视机的发展前景,（1）壁型化 以减小占用空间，实现壁挂式；,（2）投影化 是目前实
8、现大屏幕显示的主要手段；,（3）立体化 使观众从任何角度看都是立体的；,（4）双向化 不仅能收、看，还可参与荧屏上的活动；,（5）多功能、组合化 集电视、电脑、电话于一体化；,（6）高智能化 如在家中进行电视购物、听课、听诊等；,（7）多节目化 即“画中画”电视；,（8）高清晰度化 它要求电视机的扫描线比普通电视机的扫描线高出2倍左右。,5、最简单的电视系统由以下三个部分组成：,（1）光电转换、声电转换；（2）视频、音频信号的传输(直接或经调制）；（3）电光、电声转换；,演示1,色度学基础知识,一、光和彩色,1、可见光：光是一种以电磁波存在的物质。能引起人眼视觉反应的光称为可见光。,2、可见光
9、性质：,（1）在整个电磁波波谱上只占极小的一段，位于红外线与紫外线之间。,（2）波长在380nm780nm之间。,3、物体的颜色,（3）波长由长到短分别引起人眼红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色感。即可见光包括七种颜色的光。,（4）白色光（如：太阳光）是一种复合光，可以分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光。,（1）发光物体的颜色：其颜色由该发光体所产生的光谱分布来决定。,（3）标准白光源,亮暗如何（即亮度）,颜色种类（即色调）,颜色深浅（即色饱和度）,二、彩色的三要素,色调和饱和度合称为色度（F）,物体的颜色会照射光源变化而变化，要确定物体的颜色，必须确定照射光源。,A光源、B光源、C光源、D
10、光源。（实际存在的）E光源（假想的等能量白光源）。,演 示7,色度既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，实质上是传输图像像素的亮度和色度信息。,三、人眼彩色视觉特性,视网膜上光敏细胞,杆状细胞：对亮度敏感，但无色觉。,1、人眼的视觉特性,2、视力范围与电视机屏幕,人眼视觉最清楚的范围,水平方向的夹角20,垂直方向的夹角15,屏幕宽高比为4:3或5:4（高清大屏幕一般用16:9）,3、清晰度与图像的扫描行数,电视图像的清晰度与电视系统传送图像细节的能力有关，该能力称为电视系统的分解力。通常用扫描行数来表征电视系统的分解力。,（1）水平分解力：沿垂直方向的像素点数。,（
11、2）垂直分解力：沿水平方向的像素点数。,4、亮度特性,对同一波长的光，当光的辐射功率不同时，则给人的亮度感觉也不同；辐射功率相同而波长不同，则给人的亮度感觉也是不同的。,视觉灵敏度：同等能量的光源,人眼对=555nm的黄绿色光的亮度感觉最强。,四、三基色原理和混色法,1、混色效应：单色光可以用几种颜色的混合光来等效，几种颜色的混合光可以用其他几种颜色的混合光束等效，这种现象称为混色效应。,2、三基色原理,根据人眼彩色视觉的特性及混色效应，可以从可见光中选取三单色按比例混合，来得到其它单色光。,（1）三基色的选取：R、G、B。,1）人眼对红、绿、蓝比较敏感；,2）红、绿、蓝三基色彼此互为独立；,
12、3）红、绿、蓝三基色混合而成的彩色较为丰富，几乎能 重现自然界中的各种彩色。,（2）三基色原理的内容：,3）混合色的色调和饱和度由三基色的混合比例决定。,4）混合色亮度等于三基色亮度之和。,3、混色法：利用三基色按不同比例来获得彩色的方法。,（1）种类：相加混色法和相减单混色法。（2）相加混色法：以三圆法来说明。,1）三基色按一定比例混合，可以得到自然界中绝大多数颜色；反之，自然界中绝大多数颜色，都可以分解为三基色。,2）三基色必须是相互独立。,演 示8,4、相加混色的几种方法：(1)空间混色法。利用人眼空间细节分辨力差的特点，将三种基色光在同一平面的对应位置充分靠近，只要三个基色光点足够小且
13、充分近，人眼在离开一定距离处将会感到是三种基色光混合后,(2)时间混色法。利用人眼的视觉惰性，顺序地让三种基色光出现在同一表面的同一处，当相隔的时间间隔足够小时，人眼会感到这三种基色光是同时出现的，具有三种基色相加后所得颜色的效果。这种相加混色方法是顺序制彩色电视的基础。(3)生理混色法。人的两眼同时分别观看不同颜色的同一彩色景像时，使之同时获得两种彩色印像，两种彩色印像在大脑中产生相加混色的效果。,演 示9,红色绿色=黄色,绿色蓝色=青色,蓝色红色=紫色,红色绿色蓝色=白色,红色 青色=白色绿色 紫色=白色蓝色 黄色=白色,色度三角形 由三基色混合所产生的各种颜色，可以由色度三角形予以说明。
14、该三角形直观地表示出三基色合成的色度关系。例如，RG边表示由红色与绿色合成所得的所有的颜色。此边的中点为黄色，说明红色与绿色相等时为黄色。同理，RB边的中点是紫色(品色)，GB边的中点为青色，色度三角形重心位置W为白色。,穿过W的任一条直线，连接三角形上的两个点，该两点所代表的颜色相加均得到白色。因此，通常把相加后形成白色的两种颜色称为互补色。例如，在色度三角形中，通过W点所连的红、青，绿、紫，黄、蓝均互为补色。,色度三角形的三个顶点代表三基色。例如，R点所代表的颜色是纯红色，其饱和度为100%。沿着直线RW不断向W点移动，红色中的白色成分随之增加，颜色不断变淡，其饱和度不断下降，但色调并不改
15、变。,两种混色光相加结果：,2)时间相加混色法：这种方法利用人眼的视觉惰性，顺序地让三种基色先后出现在同一表面的同一点处，当三种基色光交替出现的速度很快时，人眼感觉到的这三种基色光的混合后的彩色。,1)空间相加混色法：将三基色光分别投射到同一表面的三个相邻且足够近的光点上，当人眼离它们有一定的距离时，人眼就会产生三种基色光混合后彩色感觉。,Ex1:黄色青色=红色绿色绿色蓝色=浅绿色Ex2:紫色黄色=红色蓝色红色绿色=浅红色,五、亮度方程：用三基色光配成100%的白光所需三基色的百分比。,Y=0.30R0.59G0.11B,电压方程形式：,亮度方程式在彩色电视技术中有着很重要的地位，它是对彩色图
16、像进行三基色分解及对三基色进行编码传输，解码都必须遵循的一个基本公式。,EY=0.30ER0.59EG0.11EB,22 亮度信号与色差信号,为了传送彩色图像，从兼容的角度出发，彩色电视系统中应传送一个只反映图像亮度的亮度信号，以 Y 表示，其特性应与黑白电视信号相同。同时还需传送色度信息，常以 F 表示。根据三基色原理，必须传送反映R、G、B三个基色的信息。亮度方程：Y=0.30R+0.59G+0.11B告诉我们在Y、R、G、B这4个变量中，只有3个是独立的。所以只要在传送Y 的同时，再传送三个基色中的任意两个即可。由于每个基色信息中都含有亮度信息，如果直接传送基色信号，巳传送的亮度信号Y(
17、为各基色亮度总和)与所选出的两个基色所包含的亮度参量就重复了，因而使得基色与亮度之间的相互干扰也会十分严重（带宽不同）。所以通常选择不反映亮度信息的信号传送色度信息，例如基色信号与亮度信号相减所得到的色差信号(R-Y)、(G-Y)和(B-Y)，可从中选取两个代表色的度信息。因此，在彩色电视系统中，为传送彩色图像，选用了一个亮度信号和两个色差信号。,亮度、色差与R、G、B的关系 由亮度方程：Y=0.30R+0.59G+0.11B 可得色差信号：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11B G-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+
18、0.41G-0.11B B-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B 三个色差信号中只有二个是独立的，常选用(R-Y)和(B-Y)两个色差代表色度信号。这是因为对大多数彩色来说，(G-Y)比(R-Y)和(B-Y)数值要小，如选择(G-Y)对改善信噪比不利。在已知(R-Y)和(B-Y)的情况下，可以容易地求得(G-Y)。令：Y=0.30Y+0.59Y+0.11Y，并与亮度方程相减：0.30（R-Y）+0.59（G-Y）+0.11（B-Y）=0 得：,在接收端根据上式先用矩阵电路解出(G-Y)，再运算：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+
19、Y=B，即可恢复出基色信号。,传送Y、R-Y、B-Y,在传送黑白电视图像时，R、G、B应相等，因而色度信号为零。设RGBEx，则利用亮度方程可求得：Y=0.30 Ex+0.59 Ex+0.11 Ex=Ex，R-Y=Ex-Ex=0，B-Y=Ex-Ex=0对于黑白电视信号，反映色度的信号为零，表明具有很好的兼容性。,在传送彩色图像时，三基色电压R、G、B不相同，若三个值都不为零，则说明该被传送的彩色是非饱和色，因为其中必然包含有由相等的三基色显所组成的白色成分。若三个值中有一个或两个为零，则所传送的彩色为饱和色。比如传送饱和黄色，RG1、B0，其亮度信号和色差信号分别为：Y=0.30+0.59=0
20、.89，R-Y=1-0.89=0.11，B-Y=0-0.89=-0.89，此时，(R-Y)和(B-Y)均不为零。此外，在不计显像管失真及传输系统非线性的情况下，还可以证明代表色度信息的色差信号受到干扰时，将不影响亮度信号，也不会反映到图像的亮度上。因而重现图像的亮度就只由所传送的亮度信号所决定，常称其为恒定亮度原理。它正是选择传送色差信号的优点之一。,标准彩条亮度与色差信号的波形与特点 标准彩条信号是由彩条信号发生器产生的一种测试信号。它是用电的方法产生的模拟彩色摄像机拍摄的光电转换信号，常用以对彩色电视系统的传输特性进行测试和调整。,标准彩条信号是由三个基色、三个补色、白色和黑色，依亮度递减
21、的,顺序排列的8条垂直彩带。彩条电压波形是在一周期内用三个宽度倍增的理想方波构成的三基色信号。标准彩条信号有多种规范，如“100幅度、100饱和度”彩条，这种规范中白条,电平为1，黑条电平为0，三基色信号的电平非1即0。但此类彩条色度信号幅度较大，与亮度信号叠加后会造成信号动态范围过大而产生失真。故我国规定使用75%幅度、100饱和度信号作为标准测试信号。,表2-1 100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值,表2-2 75%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值,例1：若PAL制电视系统摄取的彩色为：F=1(G)+1(B),试求所得信号Y、R-Y,B-Y,的数值,解：
22、Y=0.30*0+0.59*1+0.11*1=0.70,R-Y=0-(0.59*1+0.11*1)=-0.70,B-Y=1-(0.59*1+0.11*1)=0.30,例2：若已知R-Y和B-Y,试求所得信号G-Y 的表达式。,本课小结：1、可见光及其特性 2、彩色三要素 3、人眼的视觉特性 4、三基色原理与混色 5、亮度方式,作 业：1、彩色三要素包括哪些？分别由什么决定？2、什么是三基色？三基色原理包括哪些内容？3、写出下列光线的混合色：黄+青+紫=青+紫=,本课小结：1、课程性质与任务；2、学习方法与要求；3、电视机发展历程；4、电视机的分类；5、电视机的发展前景。,作 业：1、试根据你自己生活中所看到的有哪些 不同类型的电视机,分别有什么不同?,
