《电视传像基本原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电视传像基本原理.ppt（86页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第二章 电视传像基本原理,主要内容：电视系统的组成原理电视扫描原理电视图像的基本参量视频图像信号,电视系统的组成,显像,摄像,传输,2-1 电视系统的组成原理,图像顺序传送原理：1。图像的数学表示法：描述自然界彩色的的基本参量：亮度：L 色调：H 饱和度：S(空间坐标：x,y,z 时间：t)活动黑白图像：活动彩色图像：,2。图像的顺序传送,1).像素 一幅平面图像，根据人眼对细节分辨力有限的视觉持性，总可以看成是由许许多多的小单元组成。在图像处理系统中，这些组成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰。像素亮度既是空间函数，同时又是时间函数。,2).
2、图像帧：,电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成。（40多万）,3).并行传输（无法实现）：理论上讲，可同时把不同位置上具有不同亮度的像素转变成相应的电信号，再分别用各个相应信道把这些信号同时传送出去。,4).串行传输（实际应用）根据人的视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度按一定顺序一个一个地转换成相应的电信号并依次传送出去，接收端再按同样顺序将各个电信号在对应位置上转变成具有相应亮度的像素。这种像素的串行传输具有两个特点：第一是要求传送速度快。只有传送迅速，传送时间小于视觉暂留时间，重现图像才会给人以连续无跳动的感觉；第二
3、是传送要准确。每个像素一定要在轮到它传送时才被转换、传送，并被接收方接收。且收、发双方每个像素被转换、还原的的几何位置要一一对应。即收发双方应同步工作，同步在电视系统中是十分重要的。,像素顺序传送示意图,3。扫描,将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程（或逆过程）称为扫描。扫描的过程和我们读书时视线从左到右、自上而下依次进行的过程类似。从左至右的扫描称为行扫描；自上而下的扫描称为帧(或场)扫描。电视系统中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为电子扫描。通过电子扫描与光电转换，就可以把反映一幅图像亮度的空间与时间的函数，转换为只随时间变化的单值函数（电信号），从而实现平面图像的顺序传送 黑
4、白图像：彩色图像：,2-2 电视扫描原理,图像的分解与重现：将一幅图像上各像素光信号转变为相应顺序传送的电信号，以及将这些顺序传送的电信号再重新恢复为一幅重现图像的过程，都是通过电子扫描来实现的。扫描：在电场和磁场作用下，电子束按照一定的规律的运动。光栅：电子束扫描轨迹的综合。一、扫描的分类：1.直线性扫描：单向、匀速直线运动 2.非线性扫描：螺旋扫描、圆扫描,二、逐行扫描,行扫描：从左至右的扫描称场扫描：自上而下的扫描称(或帧扫描)逐行扫描：指按图像几何位置的次序依次扫描（自左向右、自上而下，一行紧接 一行）实现条件：在水平、垂直偏转线圈上，加有线 性变化的锯齿波电流。,行扫描正程：从左到右
5、；行正程时间 THt 行扫描逆程：从右到左；行逆程时间THr 行周期：TH=THt+THr 行频：fH=1/TH（每秒行数）场扫描正程：从上到下；场正程时间 TV t 场扫描逆程：从下到上；场逆程时间TVr 场周期：TV=TV t+TVr 场频：fV=1/TV（每秒行数）在逐行扫描中，场、帧（幅）是相等的 fF=fV,fH=1/TH=1/(THt+THr),fH=1/TH=1/(THt+THr),fV=1/TV=1/(TV t+TVr),电视系统中：THt THr TV t TVr 行逆程系数：=THr/TH（规定：18%）场逆程系数：=TVr/TV（规定：8%）在逐行扫描中，实际扫描线是倾斜
6、的。若每场含有z行（z为整数），当z增加时，扫描光栅的水平倾斜角减小而趋于平直；当z足够大时，人眼将分辨不出行扫描的光栅结构，而只能看到一个均匀发光的平面。实现逐行扫描的条件：TV=Z TH fH=Z f V消隐：逆程时，不传送信号，不显示（使电子束截止）,三、隔行扫描,隔行扫描：在每帧扫描行数不变的情况下，将每帧图像分为两场来传送，这两场分别称为奇场和偶场。奇数场传送1、3、l 5、奇数行；偶数场传送2、4、6、偶数行。世界各国都采用隔行扫描的扫描方式。行频不等于场频的整数倍，则相邻场的光栅不能重迭，当 fH、f V 满足一定条件时，相邻两场的光栅就能均匀相嵌，形成隔行扫描的光栅。要求：1、
7、相邻两帧的扫描光栅必须重合，每帧的扫描行数必须为整数；2、相邻两场的扫描光栅必须均匀镶嵌，以获得最高的清晰度，为此，在各场扫描电流一致的情况下，每场扫描光栅必须包含半行，每帧的扫描行数必须为奇数。fH=Z f F f F=f v fH=(n+)f v,隔行扫描 的意义,在电视系统中、要使传送的图像清晰，并具有活动、连续而又无闪烁感，则要求传送频率大于临界闪烁频率47Hz（人眼的临界闪烁频率与图像的亮度、对比度等因素有关）。即每秒传送47场以上的图像。因此，我国电视制式规定，场扫描频率fV为50 Hz，每帧图像的扫描行数为625行。若采用逐行扫描的话，帧频与场频相等。理论分析可以得出，电视图像信
8、号的最高频率约为1112MMz，可见视频信号带宽将相当宽。要传送频谱这样宽的信号，不但会使设备复杂化，而且使在规定的可供电视系统使用的频段内可容纳的电视频道数目减少。如若为了减少带宽而降低场频，将会导致重现图像的闪烁；减少每场扫描行数，又会降低图像的清晰度。可见逐行扫描是无法解决带宽与闪烁感及清晰度的矛盾。因而提出了既可克服闪烁感，又不增加图像信号带宽的隔行扫描方式。在我国隔行扫描每秒传送50场，即场频fV为50Hz，因而将有效地降低闪烁感，帧频却为25Hz，隔行扫描即减小了闪烁感，并使图像信号的带宽仅为逐行扫描的一半，大约为5.5MHz左右，所以我国规定视频信号带宽按照6MHz分析计算。,隔
9、行扫描的优缺点,隔行扫描的优点：1、解决了频带与清晰度的矛盾；2、电视设备简化；隔行扫描的缺点：1、产生并行现象：真实并行、视在并行；2、行间闪烁效应；3、垂直边沿锯齿化；,四、黑白全电视信号的组成,1、图像信号：CCD传感器的每个像素的输出波形只在一部分时间内是图像信号，其余时间内是复位电平和干扰。为了取出图像信号并消除干扰，要采用取样保持电路。每个像素信号被取样后，就用一个电容把信号保持下来，直到取样下一个像素信号。图像信号电压的高低反映了实际景物的亮度。图像内容是随机的，相应的电压波形也是随机的。如果摄取一幅从白到黑有10个灰度等级的竖条图像，每行产生的图像信号电压波形就是从低到高十个阶
10、梯。纯白对应的电平最低，全黑对应的电平最高。这种信号电平与图像亮度成反比的图像信号称为负极性图像信号。反之，信号电平与图像亮度成正比的图像信号称为正极性图像信号。,图像信号的形成(1),图像信号的形成(2),2、扫描的同步,同步：指收发两端在同一时刻，必须扫描 在几何位置上相对应的象素点。只有行、场扫描同频同相，收发才能同步。扫描的同步在电视中是极其重要的，否则收端根本无法正确重现原景物的图象。,（1）收发场同步收端行扫描频率比发端偏高：出现向右下方倾斜的黑白相间带状图象收端行扫描频率比发端偏低：出现向左正文倾斜的黑白相间的带状图象,（2）收发行同步收端场扫描频率比发端高：就会出现向下滚动的图
11、象 收端场扫描频率比发端低：就会出现向上滚动的图象,（3）收发场同步，行扫描同频，但不同相 收发行同步，场扫描同频，但不同相,3、消隐信号和同步信号,显像管电子束在行、场扫描正程期间重现图像信号，在行、场扫描逆程形成回扫线。所以摄像机在行、场扫描逆程发出消隐信号令电视接收机显像管电子束截止，消除显像管在行、场扫描逆程产生的回扫线。消隐信号分为行消隐信号和场消隐信号。行消隐信号的宽度为12 s，场消隐信号宽度为25TH+12 s。行消隐信号和场消隐信号合在一起称为复合消隐信号。,电视接收机显像管要正确地重现摄像机摄取的图像，接收机与摄像机的扫描必须同步，即扫描的频率和相位要完全相同。摄像机每读出
12、一行图像信号后，送出一个行同步信号，接收机利用这个行同步信号去控制本机的行扫描逆程起点，行同步脉冲的前沿表示上一行结束、下一行开始。行同步信号的脉冲宽度为4.7 s，行同步脉冲前沿滞后行消隐脉冲前沿1.5 s，如图所示。,复合同步与消隐信号(图),4、开槽场同步脉冲与均衡脉冲,电视系统中，提取行同步信息的方法，是利用鉴相或微分电路来提取行同步脉冲的前沿。由于场同步脉冲较宽，因而在场同步期间会使行同步信息丢失。这样，在场逆程期间行就可能失步，可能会造成每场开始时的前几行不能立刻同步，而使屏幕显示图像的最上面几行出现不稳定现象。解决这个问题的办法是在场同步脉冲上加开几个槽，称为槽脉冲，并使槽脉冲的
13、后沿(即上升沿)恰好对应于应该出现原行同步脉冲的前沿位置。加入槽脉冲之后就可以保证在场同步脉冲期间可以检测出行同步脉冲。槽脉冲的宽度与行同步脉冲相同。,场同步脉冲与行同步脉冲重合算成第一场第一行的起点,由于电视系统一般采用隔行扫描，相邻两场扫描的起点和终点位置都不相同。对于奇数场来说，它是在半行处结束，场消隐信号和场同步信号应在行扫描到半行时加入；对于偶数场扫描来说，它是在一个整行后结束，场消隐与场同步信号应在一个整行结束后加入。若将奇数场和偶数场的同步脉冲分两排画出，并令场同步脉冲起始沿对齐，则得如图所示波形。在进行、场同步分离时，每一个行同步脉冲出现，要对积分电容器进行一次充电，行同步脉冲
14、过后则进行放电。由于奇数场和偶数场同步脉冲前沿出现时、行同步脉冲相互错开半行，造成积分电容器上的起始电压不同，这就必然导致两场同步时间的差异，如图所示，存在时差t。对场同步脉冲的检测造成影响。,隔行扫描有前后均衡脉冲及开槽脉冲的同步信号,黑白全电视信号有：图像信号、复合同步信号、复合消隐信号、开槽脉冲信号、均衡脉冲信号。我国现行电视标推规定：以负极性全电视的同步信号顶电平作为100；则黑色电平和消隐电平的相对幅度为75；白色电平相对幅度为1012.5；图像信号电平介于白色电平与黑色电平之间。各脉冲的宽度为：行同步4.7s；场同步160s(2.5行，H表示行，V表示场)；均衡脉冲2.35s；槽脉
15、冲4.7s；场消隐脉冲1612s；行消隐脉冲12s。,有均衡脉冲积分器输出（图）,5、黑白全电视信号（视频信号）,黑白全电视信号有：图像信号、复合同步信号、复合消隐信号、开槽脉冲信号、均衡脉冲信号。主体信号：图像信号（图像信号基本参数、图像信号与特征）辅助信号：复合同步信号；复合消隐信号；槽脉冲与均衡脉冲我国电视标准规定：同步信号顶的幅值电平：100%黑色电平和消隐电平幅度：75%白色电平幅度：1012.5%图像信号电平介于白色与黑色电平之间,黑白全电视信号（图）,（正极性信号）,黑白全电视信号（图）,（负极性信号）,我国广播电视扫描参数,扫描方式：隔行扫描。,2-3 电视图像的基本参量,图像
16、尺寸与几何特征图像对比度与亮度层次图像的色度图像清晰度图像的连续性,一、图像的几何特征,1.帧型：矩形 人眼实际视觉（视野）；电影的影响 幅型比 K 4：3 16：9 屏幕大小：对角线表示（英寸，CM）2.图像的几何相似性：重建图像要与实际景像形状相似,比例要一致,二、图像的连续性和场频的确定,选择场扫描频率时的主要考虑：光栅无闪烁不受电源等干扰传送活动图象有连续感图象信号占用带宽尽可能窄初期，场频与市电频率相同：中国：50 Hz美、日：60 Hz,三、扫描行数与有关参数的确定,1.清晰度与分解力:图像清晰度:主观感觉到的图像细节呈现的清晰程度.分解力:电视系统传送图像细节的能力.主观图像清晰
17、度与客观系统分解力有关 标称分解力:用扫描行数表征电视系统的分解力.电视图像的分解力通常用能分辨黑白相间线条的线数来表示。例如，说500线清晰度，则表示可以分辨黑白相间的线条的总数为500条，即黑白相间的线条个250条。电视的分解力分为垂直（方向）分解力和水平（方向）分解力。1)垂直分解力M:电视系统沿图像垂直方向所能分解的像素数.,电视图的垂直分解力受每帧扫描行数Z的限制，实际上是受每帧显示行数Z/的限制。理想条件下，M=Z/。但在实际上M与当时的图像状态和扫描线的相对位置有关,则总是有M Z/。Z/=Z(1-)下图中由于扫描线具有一定的宽度（电子束具有一定的截面积），所以再现图象可以完全恢
18、复第一列和第三列的原图形，而第二列则完全复不能恢复了，第四列可以部分恢复。,垂直分解力M介于有效扫描行数Z/到Z/的一半之间，可以用一个小于一的系数k与Z/的乘积来表示:M=KeZ(1-)Ke:kell系数 隔行扫描:隔行因子Ki:通常Ke=0.76，Ki 0.6-0.7:我国广播电视的垂直清晰度大于400线。VHS家用录像机为200左右，S-VHS在400线左右，VCD在280左右.,2)水平分解力N:,电视系统沿图像垂直方向所能分解的像素数.(图像在水平方向上可以区分出垂直的黑白相间的线条数目)电子束在垂直方向上扫描是一行一行进行的，相邻两行互不重叠，则垂直方向上象素是不连续的，水平方向每
19、一行的扫描则是连续进行的。由于扫描电子束具有一定的截面，对于竖直的黑白相间的线条扫描时，在黑白的交界处，转换图像信号的电平不能突变。若图象的细节比电子束的直径更小，则会完全反映不了这种细节的变化，即存在孔阑效应。孔阑效应:分解力受到电子束孔径(直径)大小限制的现象.,孔阑效应,从提高水平分解力的观点上看，电子束截面的直径d越小图像的水平分力就会越高，但是电子束截面的直径太小画面转换的效率将会降低，所以电子束截面的直径d一般以扫描的行距相等为宜，此时的水平分辨力与垂直分辨力相同（单位长度上）.试验证明:水平分解力和垂直分辨力相当时图像为最佳.(相当:单位长度内能够分辨的像素数目相等)例:幅型比K
20、=4/3 水平分解力400 垂直分辨力300水平分解力:N=K KeZ(1-)(视频通道的通频带则应适应水平分解力的要求),2.图像信号的最高频率电视通道的频带宽度,任何景物都有一定的背景亮度，反映在图像信号上就是信号的直流分量，也就是说图像信号最低频率是直流。可见只要知道了图像信号的最高频率，就可以确定图像信号的带宽。图像信号的最高频率应出现在传输一幅全是细节图象的情况下，且图像细节相当于一个像素，与一个扫描点相当，我们可用图像信号的带宽计算图来讨论。,电视的水平分解力为N，则在行扫描正程时电子束扫过每个象素的时间为td=THt/N。由于存在孔阑效应，所以摄像输出的信号近似为正弦波，周期为2
21、 td，因而图像信号的最高频率fmax为,图像信号的带宽计算图,逐行扫描:隔行扫描:,我国电视系统:带宽:规定:带宽6MHZ,3.扫描行数Z的确定,考虑清晰度与图象信号带宽两方面的因素:当行数Z增加时，图象清晰度增加。由于图象信号带宽f与行数Z的平方成正比，行数增加会使带宽急剧增加，视频带宽的增加会使在一定波段中可安排的电视频道数目减少；同时，视频带宽的增加将导致电视设备的复杂化。当屏幕的高度h与观看距离L等于1：4时，整个屏幕（幅型比为4：3）恰好落入垂直视线角为15、水平视线角为20的区域，此时人眼分辨力最高。当人眼分辨角为1.5时，电视图象垂直方向（对应视线角为15）极限的清晰度应为57
22、3线。则扫描行数Z 应为:819 行。此时图象信号带宽按采用隔行扫描计算，f11.4MHz信号带宽也接近10MHz。这样宽的频带对信道的利用很不经济，造成电视设备的复杂化。为了折中考虑，目前的广播电视一般取525行和625行，我国广播电视采用625行。(带宽为6MHz)为了进一步提高电视的质量，使之达到35mm电影的水平，世界上很多的国家都在积极研究高清晰度电视，这种电视的扫描行数增加到1000行以上，视频信号带宽相应地在10MHz以上。,四、图像亮度与色度的非线性失真,1.亮度的非线性失真（畸变）：,（d）具有亮度（级数）均匀扩张（白扩张）特性的系统；(e)具有亮度（级数）均匀压缩特性的系统
23、。,2.图像的亮度层次,亮度层次：灰度 等级、亮度级差（梯度）、黑白层次电视图象是由许多亮度不同的象素组成的，图象从亮到暗之间的亮度层次称为灰度。如果能分辨的亮度层次越多，图象就显得越细腻、柔和。一般来说，对比度C越大，图象黑白层次应当越丰富。另外，能分辨的黑白层次还受对比度灵敏度阈 值的限制。若已知图象对比度C，根据人眼的对比度灵敏度阈，可以计算能分辨的亮度层次：,当1时，上式简化为：,根据人眼视觉特性，对主观感觉来说，重现图象应与实际景物具有相同的对比度和灰度，这样，就能给人以真实感觉。当C40，0.05时，得n=74；而C10时，n=46。在电视屏幕亮度高时，50Hz场频引起闪烁感，造成
24、分辨力下降，因此实际值比0.05还大些，结果使得电视图象的黑白层次有所降低。系统的非线性使可分辨的亮度层次有所变化：S 1 L，C，n S 1 L，C,n,3.彩色的非线性失真,三基色及其三补色的色度不受传输系统非线性的影响，重现彩色在色三角形中的坐标位置不变。C白的色度不受的影响，重现C白的坐标位置也不变。其它多种彩色经1的系统传输后，色度坐标将向三角形的三边或三顶点方向移动；而1时，移动方向恰好相反，即向三角形中心或三边中心靠近，就三角形内各点代表的彩色而言，前一种情况下饱和度增强，后一种情况下饱和度下降。因此，光电转换非线性的彩色电视系统不仅存在亮度失真，而且还存在色度失真。前者不易被察
25、觉，而后者都较容易引起注意。色度失真必须限制在按人眼色差刚辨别阈所确定的容限之内。因此，g 校正是必要的。,2-4 视频图像信号,一、黑白图像信号 1、波形：图像信号是由摄像管将明暗不同的景像经过电子扫描和光电转换而得的电信号。五条由白灰黑而变化的图像的图线信号如图所示（有正负极性之分），所示波形为一个行正程的对应波形。一般来说，图像信号是随机的，图(c)给出了一行的随机的图像信号的波形。特性：时间性 脉冲性 周期性,2.黑白图像信号频谱,频谱:信号中所含的频率成份及其能量分布，即各频率成份的相对幅度。电视信号的频谱，应是它所包含的主体信号(图像信号)与辅助信号的频谱之和，图象信号的谱有一定规
26、律性。由于电视采用扫描行来分解图象，并按场频或帧频重复，尽管图象内容是随机的，但是电视信号仍具有行、场或帧的准周期性。众所周知，周期性函数的频谱是离散的，非周期函数的频谱是连续的。电视信号（函数）也应该遵守这一规律。欲求出一般活动图象电视信号的频谱结构，应先对最简单的静止图象信号进行分析。,静止图像的频谱,只在水平方向有亮度变化的静止图像 这种情况下，每个行扫描得到的图象信号都是一样的（以行频重复）。为了方便讨论，我们忽略了行逆程。根据傅立叶分析，频谱是线状谱，位于行频fH及其谐波n fH上。且n越大，能量（幅度）越小（对于我国，6MHz带宽最高谐波次数n=384）。,此信号用傅氏级数展开:,
27、只在垂直方向有亮度变化的静止图像,在水平、垂直方向均有亮度变化的静止图像,信号仍然是以行频重复的，用二维傅立叶级数分解，可得频谱分布图。频谱成份为n fH m fV，其频谱分布是离散谱线簇(谱线群)，主谱线为n fH。特点是信号能量集中在行频fH及其各次谐波n fH的主谱线上，n越大能量越小。在每个主谱线两旁存在着场频及其谐波的许多副谱线。m越大，副谱线能量也越小。,图像信号是慢变换的场频信号对行频信号的调制,垂直方向有细节变化（隔行扫描）,垂直方向有精细细节变化时，两场信号会有差异，其信号波形以帧为周期重复，故频谱成应为n fHm fF（fF为帧频，25Hz）。由于垂直方向内容有不小的相关性
28、，所以，帧间差引起奇数倍成份相对较小。,静止图像的频谱特点,沿水平方向变化的、垂直方向无变化的图像的频谱，包含直流分量、行频的基波分量及各次谐波分量，是离散频谱；沿水平方向不变化的、垂直方向变化的图像的频谱，包含直流分量、场频（帧频）的基波分量及各次谐波分量是离散频谱；对一幅复杂的静止图像，它包含行频及其谐波的各次分量，在主谱线（n fH）的附近扩散了许多场频分量（nfHmfV），是一个二维函数，谱线的能量主要集中在低频部分；在半行频奇倍数的地方，谱线有很大的空白，存在很大的空余度。（如彩色信号就是插在其处）,运动图象信号的频谱,对于一般速度运动的物体，形成的帧周期信号波形表现为随运动情况而在
29、时间轴上的相位有变化。随景物运动，两旁的依时间左右摆动，主谱线两旁的副谱线近乎连续。因电视图像相邻帧间、行间相关较大，因此相邻群之间有信号能量的空白区。,图像信号的频谱待征,以行频及其谐波为中心,形成梳齿状的离散频谱。随着行频谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小。这说明黑白图像信号的主要能量分布在视频信号的低频端。实践证明，无论是静止或活动图像，行频主谱线两旁的副谱线谐波次数不大于20。按m=20计算，各谱线群所占宽度仅为2m fV2020502kHz，相邻两主谱线间距为15.625kHz，可见各群谱线间存在着很大的空隙。,二、亮度信号、色差信号极其组成原理,彩色图像信号：RGB三个视频基色信号
30、为了把三基色电信号由发送端传送到接收端，最简单的办法是用三个通道(有线或无线)分别把三种基色电信号传送到接收端，在接收端再分别用R、G、B三个电信号去控制红、绿、蓝三个电子束，从而在彩色荧光屏上得到重现的彩色图像。然而，这种传输方式不仅会占用较大的带宽，也无法实现与黑白电视的“兼容”，因而没有采用。实用中的广播电视都采用黑白与彩色电视可以相互“兼容”的。NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制彩色电视制式,兼容与逆兼容,彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的。在彩色电视的发展过程中，必然会在相当长的一段时间内，黑白电视与彩色电视同时并存的情况，所以必须研究彩色电视与黑白电视的“兼容”问题。
31、兼容:就是黑白电视机可以收看到彩色电视系统所发射彩色电视信号（当然，所看到图像仍然是黑白图像）。逆兼容:彩色电视机可以收看到黑白电视系统所发射黑白电视信号（当然，所看到图像也是黑白图像）。,兼容的必备条件,所传送的彩色电视信号中应有亮度信号和色度信号两部分。亮度信号包含了彩色图像的亮度信息，它与黑白电视机的图像信号一样，能使黑白电视机接收并显示出无彩色的黑白画面；色度信号包含了彩色图像的色调与饱和度等信息，被彩色电视机接收后，与亮度信号一起经过处理后显示出彩色画面。另外，彩色电视机接收到黑白电视信号后，也能显示出与黑白电视机基本相同的图像。彩色电视信号通道的频率特性应与黑白电视通道频率特性基本
32、一致。应该有相同的频带宽度、图像载频和伴音载频。图像和伴音的调制方式应黑白电视系统相同，且频道间隔相同(8MHz)。彩色电视与黑白电视应有相同的扫描方式及扫描频率，相同的辅助信号及参数。应尽可能地减小黑白电视机收看彩色节目时所受到（彩色信号的）干扰，以及彩色电视中色度信号对亮度信号的干扰。在以上各条中，要实现扫描方式和扫描频率一致、具有相同的图像及伴音载频相对较容易。困难的是如何形成亮度与色度信号；如何保证彩色与黑白电视具有相同的频带宽度，并尽可能地在减少干扰的情况下传送这些信号。,1.恒定亮度原理与高频混合原理:,彩色电视为了与黑白电视兼容，必须传送一个亮度信号，以便黑白电视机接收。根据彩色
33、具有亮度、色调和饱和亮度三个要素的理论，传送彩色图象必须选用三个独立的信号。除了亮度信号外，还必须选择另两个信号来代表彩色的色度信息。这两个信号与色调和饱和度之间应存在确定的相互变换关系。恒定亮度原理: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.,大面积着色原理,当重现彩色图像时，对面积较大的各种颜色较为敏感，而对彩色的细节部分辨识能力较差。彩色图像的细节部分在一定距离上观看，所表现为亮度上的差别，而无颜色的差别。在传送彩色图像时，只有大面积部分需要在传送其亮度信息的同时还必须传送其色度信息。而彩色的细节部分，则
34、可以用亮度信息来取代。彩色电视系统在传送彩色景物时，可以只传送一个粗线条（大面积）的彩色图像，并配以亮度细节。,高频混合原理,在彩色图像传送过程中，只有大面积部分需要在传送其亮度信息的同时还必须传送其色度成分。颜色的细节部分(对应于信号的高频部分)，可以用亮度信号来取代。电视图像的水平清晰度是和信号的频带宽度成正比的。水平清断度每增加80线，相当于视频带宽增加 l MHz，因而可用6MHz带宽传送亮度信号，而用窄带传送色度信号。经过对许多正常视力的人统计，使用 l MHz带宽传送色度信号，所获得的彩色图像88的人会感到满意，若用2MHz带宽传送色度信号，几乎所有的人都会对所获得的彩色效果满意。
35、我国电视制式规定:色度信号的频带宽度为1.3MHz。,2.亮度信号和色差信号,彩电广播系统，传输的是经过转换并代表彩色三个基本参量的新的传输信号。须满足：1).兼容，传一个亮度信号，彩、黑带宽相同；2).需传送两个代表色度的信号（不含亮度，窄带传输）；3).传黑白图像时，色度信号应为零；4).代表色度的两个信号是相互独立的；5).三基色与三个传输信号之间的转换关系要简单；选用:亮度信号,两个色差信号色差信号:基色信号与亮度信号之差组成的信号.,亮度、色差与RGB关系,亮度公式：Y=0.30R+0.59G+0.11B色差关系式：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.
36、59G-0.11B G-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11B B-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B只有两个是独立的。通常选取(R-Y)与(B-Y)作为传送对象。那么(G-Y)为：(G-Y)=-0.51(R-Y)-0.19(B-Y),选(R-Y)(B-Y)的主要原因,在亮度公式Y=0.30R+0.59G+0.11B中，G信号在Y信号中比例最大，（G-Y）最弱，抗干扰性能差；选(R-Y)(B-Y)，便于恢复（G-Y）；,采用色差信号传送色度信息的优点,黑白图像无色差：R=G=B，(R-Y)(B-Y)
37、=0，无色差信号干扰亮度，改善兼容性；节省发射能量；易于恢复三基色：(R-Y)+Y=R，(G-Y)+Y=G，(B-Y)+Y=B,在传送黑白电视信号时，其色度信号为零，此时R=G=B=E，Y=0.3E+0.59E+0.11E=E R-Y=E-E=0 B-Y=E-E=0 若R、G、B不相等，且不为零，此时被传送的彩色为非饱和色。只有其中一个或两个为零，则所传送色彩色为饱和色。注意：色差信号并不对应某一个颜色，即红色差信号并不表示红色；蓝色差信号并不表示蓝色。,重现彩色的频率范围,3.举例:,R=G=B=E:表示峰值白光 Y=1饱和品色:R=B=E G=0 Y=0.30E+0.11E=0.41E 较
38、灰 R-Y=E-0.41E=0.59E B-Y=E-0.41E=0.59E未饱和品色:R=B=E G=0.2E 0.2R,0.2B,G组成白光，0.8R,0.8B组成品色 Y=0.30E+0.59*0.2E+0.11E=0.53E 浅一点灰 R-Y=E-0.53E=0.47E B-Y=E-0.53E=0.47E未饱和黄色:R=G=E B=0.2E Y=0.30E+0.59E+0.11*0.2 E=0.91E 浅灰 R-Y=E-0.53E=0.47E B-Y=E-0.53E=0.47E结论：色调相同，饱和度不同，亮度也各不相同；饱和度越低，亮度越大，恒亮误差越小；色差值越小；饱和度越高，亮度越大
39、，恒亮误差越大；色差值越大 饱和度同，色调相不同，亮度也各不相同；亮到暗：黄，青，绿，品，紫，红，兰,三、标准彩条信号,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，顺序为白、黄、青、绿、品、红、兰、黑，依亮度递减的,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。亮度信号：含直流、单 极性。色差信号：奇对称、交 流、不含直流成分。,“100幅度、100饱和度”彩条色
40、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,100%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值,75%幅度、100%饱和度彩条三基色、亮度、色差电平值,标准彩条信号命名法,标推彩条信号还可以用另一种由四个数码表示的命名法。例如l00-0-100-0彩条信号、100-0-75-0彩条信号等。每一数字表示相应条的基色信号的百分比幅度，而基准则是组成白条的任一基色信号的幅度。第一和第二个数字分别表示组成无色条(白、黑条)的R、G、B的最大值和最小值；第三和第四数字分别表示组成各彩条的R、G、B的最大值和最小值。例如，若组成白条的基色信号的幅度为1，则100-0-75-0彩条的各基色幅度为：白条信号为1；黑条信号为0；对应的各彩条信号的最大值为0.75，最小值为0。彩条信号由四个数码命名时，其百分比幅度和饱和度可以这样计算：饱和度%=1-(Emin/Emax)100%；幅度%=Emin/EW100%。式中，Emin和Emax分别对应彩条信号R、G、B的最大值和最小值；EW为白条所对应的R、G、B的信号幅度。,黑白电视信号主要由哪几部分组成？,问题,
