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1、彩色电视原理讲授提纲1. 电视机图象分解力与主观清晰度（1）垂直分解力（M）沿垂直方向分解的象素数，可用线数或点数来表示。（2）水平分解力（N）沿水平方向分解的象素数，可用线数或点数来表示。（3）清晰度人眼在电视图像的垂直或水平方向上所能看到的象素数，同样可用线数或点数来表示。清晰度是人的视觉对图像细节是否清晰的主观感觉。1V0V图像电信号1v0v16Hz1Hz2Hz4Hz16 线4 线2 线1 线6106Hz=6MHz0视频信号的频谱范围2. 扫描格式与图象清晰度任何一副图象都可看作是由许多密集的细小点子组成的，这些细小点是组成图象的基本单元，称为象素。象素越小，单位面积上的象素数越多，图象
2、就越清晰。电视系统把景物图象各个象素的亮度和色彩转换为电信号，并依次传送到接收端电视机的屏幕上，电视机再按同样的顺序，在屏幕的相应位置上将电信号转换为彩色光，只要这种顺序传送进行得非常快，那么由于人眼的视觉特性和屏幕发光材料的余辉特性，就会使我们感到整幅图象各点同时在发光。这种顺序传送必须迅速而准确，接收端与发送端必须同步工作，使每个象素的几何位置在收、发两端一一对应。这种顺序转换象素的过程，在电视技术中称为“扫描” 。如同我们阅读书籍一样，视线自左至右、自上而下，一行行、一页页地扫过，每个字都相当于一个象素。在电视系统中，扫描图象不是用人的目光，而是摄像管和显像管中的电子束。摄像管中的电子束
3、对成像在电极靶上的光像进行水平及垂直扫描，通过光电转换原理，把每个象素的亮度及色度信息转换成电信号，经过一系列的编码处理和信号传输，到达电视接收机，电视接收机对接收到的图象信号进行放大及解码，经电光转换，将电信号依次还原成象素，同时接收机中的显像管作与摄像管完全同步的电子束扫描，结果就在荧光屏上还原出与发送端完全一致的图象轮廓与明暗层次，显示出逼真的图象来。不难理解，扫描线越细越密，电视系统分解图象细节的能力就越强，电视机所还原的图象细节就越清楚，人们观看电视主观感觉的图象清晰度就越高。单位时间内扫描的次数越多，主观感觉图象就越稳定。通常就用扫描行数来表征电视系统的分解力。传统模拟电视扫描格式
4、主要有两种：一是每帧图象扫描 625 行，每秒 25 帧，每帧分两场隔行扫描；另一是每帧图象扫描 525 行，每秒 30帧，每帧分两场隔行扫描。由于象素与扫描电子束相对位置的随机性，并非每一扫描行都能有效分解图象。另外，在扫描逆程期内，扫描行也不分解图象。加上隔行扫描的影响，只有约百分之六十四的扫描行有分解图象细节的能力。我国现行模拟电视制式的扫描行数为每帧 625 行，所以，垂直方向的分解力约为 400行。电视屏幕水平与垂直的幅型比为 4：3，水平方向的分解力约为 530 行。清晰度是观察者对电视图像清晰程度的主观视觉感受，电视机的分解力是人的主观清晰度感觉的客观基础，所以习惯上将清晰度也用
5、线数的多少来表示。因为存在亮度色度串扰等问题，电视图像清晰度略低于电视机的分解力。由于平板显示器件的图像分解力，常用水平垂直的象素数表示，所以清晰度除用线数表示外，也可以用象素点数的多少（如 640（水平）480（垂直）象素点）来表示。由于传统电视扫描格式的帧频低，导致电视图象亮场存在大面积闪烁，由于采用隔行扫描，使图像出现行间闪烁等缺陷，易引起视觉疲劳。DPTV 采用倍场频（例如 100Hz 隔行）和变场频（例如 60Hz 逐行）扫描格式，能够消除上述传统扫描格式的缺陷，使图像细腻、稳定，且可使垂直清像素图像分解为像素1234567891011121312345678910111213逐行扫
6、描 隔行扫描黑色奇数场 红色偶数场图 2 电视机扫描方式晰度有所提高（约 50 线） 。2. 电视机是怎样重现图象彩色的彩色电视是在黑白电视基础上,利用三基色原理与人的彩色视觉特性发展起来的。根据人眼视觉特性，在彩色复现过程中，并不要求恢复原景物辐射、或反射、投射光的光谱成分，只要能获得与原景物相同的彩色视觉就可以。用红、绿、蓝三种色光按不同比例进行合成，就可以对人眼引起各种不同的彩色感觉，例如，红色光与绿色光相加作用于人眼所引起的彩色感觉与黄色光相同，绿色光与蓝色光相加的彩色视觉与青色光相同，红绿蓝三色光按一定比例相加得白光（见图 3） 。这样，自然界中所能观察到的各种彩色几乎都能用红、绿、
7、蓝三基色相混配出。彩色电视技术利用三基色原理把传送具有成千上万、瞬息万变彩色的任务，简化为传送红、绿、蓝三色信号。如果将三基色光分别投射到同一表面邻近的三个点上，只要这些点相距足够近，由于人眼的分辨能力有限，就能产生相加混合的彩色感觉，这种方法称为空间混色法。彩色显象管的荧光屏，紧密地排列着能在电子束轰击下发出红绿蓝三种色光的荧光粉( 见图 4)，粉点之间相距不足一毫米，这种用三基色空间混色的效果就产生了电视图象的各种彩色。品红青黄 红绿蓝图 3 相加混色图 4 荧光屏（局部）红、绿、蓝荧光粉光- 电转换电视传输系统电- 光转换图 5 电视图像传送过程发送接收3. 显象管的结构A. 电子枪用于
8、产生电子束,由阴极、控制栅极、加速极、聚焦级和阳极组成。各极之间形成如图 1.2.1 所示的电场分布，具有把电子束聚焦的作用而称为电子透镜。是显像管的心脏部分。B. 荫罩板用于选色，即让三束电子同时通过荫罩孔着屏于对应 RGB 荧光粉条上。荫罩材料一般采用厚度 0.10.22mm 超低碳钢板，板上排列着 1330 万个矩形孔。电子枪阴极灯丝控制栅极 加速极 聚焦极电子束荧光屏(a) 电子枪R G B R G B R G B选色板荧光粉R G B电子枪图 6 彩色显像管结构(b)选色板的作用12345条状黑底显示屏结构1 铝膜 150250nm2 有机膜 0.51m3 荧光粉 2030m4 黑底
9、(石墨)0.51m5 屏玻璃 812mm(c)显示屏结构R G B节距 PH064mm确保受三个基色信号控制的三束电子准确地轰击相应的荧光粉，是彩色显像管的技术关键。这一技术称为“动会聚” ，选色板必须与荧光粉的位置正确配合，为此，显象管在生产过程中，先要装上选色板，通过选色孔，用光刻腐蚀的加工方法，在玻屏后加工出涂荧光粉条的位置，这就从根本上保证了正确的“会聚”及“色纯” 。C. 显示屏2) 显示屏的结构在荧光粉条之间涂黑底石墨，利用石墨的遮光性及吸光性，来增加显示屏的对比度；铝膜及有机膜的作用如下：铝膜 厚度约 150nm （1）铝的导电性好，可降低因荧光粉导电性差所造成的荧光屏电荷积累。
10、使荧光屏在高电压下稳定工作。（2）铝的原子量为 27，因此电子容易穿透铝膜激发荧光粉。质量较重的负离子可被铝膜捕获,因而可减少荧光屏的灼伤。（3）致密的铝膜表面是反射率高达 90%以上的良好镜面。由于荧光屏直接受电子束激发的一面，光输出是观视方向光输出的 1.7 倍，铝膜将此 1.7 倍的光反射到前面的观视方向上，使发光效率成倍的增加。这一点十分宝贵，如果靠提高荧光粉的发光效率来改善荧屏的发光亮度，即使提高 23%也是十分不容易的。（4）由于铝膜的阻隔，挡住了灯丝亮度对图像的干扰。有机膜 厚度 0.5m由于荧光粉的粒径约 510um,涂覆荧光粉后的屏表面有约 37um 起伏。直接在荧光粉面上蒸
11、镀铝膜，不能得到镜面铝膜结构，必须像打腻子那样，在荧光膜与铝膜之间先上一层光亮的中间膜，然后在中间膜上蒸铝得到镜面铝膜。有机膜在铝膜完成后用热处理方法除去。2)荧光面的结构荧光粉能吸收电子轰击能量转换成可见光，是一种不经过热过程而发光的物质，且有 10-910-7秒能量储存，即余辉时间。荧光面是以荫罩为模板，经光学曝光印刷而成的。荧屏三基色的小区域交错排列,同色粉条横向距离称为节距 PH (例如， 37 厘米荧光屏中心部位的节距约 0.64mm )。欲提高分辨力需减小粉条节距。粉条条宽约 0.15mm ，石墨黑底可使电子束的着屏位置有一定的裕量，且黑底管的对比度提高了 50% 。用数字方式寻址
12、驱动的平板显示器，其节距的概念与以上的表述是相同的。4. 电视图像的参量亮度人眼对景物明暗程度的视觉感受。色调颜色的类别称为色调。如红、绿、蓝、黄。NTSC 制电视图像的色调可以由用户作一定的调节。饱和度彩色的浓淡程度称为色饱和度。对比度图像最大亮度与最小亮度的比，如 500:1。重现图像没有必要（也不可能）达到客观景物的实际亮度，只要反映它的对比度就可以了。色温绝对黑体灼热到一定温度（K）时所辐射的光谱。如钨丝灯的色温为2854K。NTSC 制彩色电视的标准白光为 6800K， TCL 王牌彩电标准白光为 9300K。灰度等级从峰值白色到黑色之间的过渡色统称为灰色，这一过渡区域能加以区分的层
13、次数称为灰度。如 PDP 的灰度等级为 256 级。20%均匀递升黑电平白电平5. 电视接收机的结构6. 彩色电视制式制式：对电视信号的处理方式。传送图像的帧频、每帧扫描行数、每秒扫描场数、隔行扫描方式、信道频带宽度、亮度信号与色度信号的处理方式。目前国际上的模拟电视制式较多，但主要的扫描格式只有 625 行/50 场及 525 行/60 场两种。进入数字化时代后，传统的扫描格式已发生很大变化，如 100HZ 电视，就是把场频提高了一倍。目前电视机已逐步转化为家庭信息显示中心，扫描格式有较大变化。（1） 传统模拟电视广播制式主要有以下三种： NTSC(National Television s
14、ystem Committee)制称为正交平衡调幅制，美、日、加等国采用。 PAL(phase Alternation Line)制 称为逐行倒相正交平衡调幅制。中、德、英等国采用。 SECAM(sequential colour and memory system)制称为顺序传送彩色与存储制，又称为行轮换调频制。法、俄等国采用。三种制式的信号编码相同，都是采用摄像机摄取三基色信号，经过编码矩阵电路，处理成亮度和两个色差信号，共频带传送。其主要区别是两个色差信号对色副载波的调制方式不同。（2） 现代彩色电视制式电视技术在经历了黑白电视和第一代彩色电视发展阶段之后，现正处在向新一代数字高清晰度电
15、视HDTV（ High Definition Television）的过渡阶段。为了高保真传送图像信息，满足人们对电视图像高清晰度的要求，近 20 多年来，国际上对新一代电视的研究十分活跃，目前比较成熟的有美国的 ATSC（Advanced Television Systems Committee）DTV（Digital Television）标准。该标准称为全数字 HDTV 制式，全数字的含义是指从摄像之后一直到接收机中显像之前（包括从节目制作、传输到接收、处理、存储、记录、控制等） ，都是以数字形式的信号进行的。ATSC 制式的信号处理与传输过程：发送端有视、音频信源编码，分组复用，信道编
16、码和调制。接收端有解调，信道解码，解复用和视、音信号解码等电路环节。扫描格式有 1080 行,每行 1920高频放大 混频本振中放视频解调自动增益控制亮色分离亮度处理色度解调鉴频 伴音功放基色还原扫描电路回扫变压器RGB行扫场扫超高压图 7 电视接收机的组成同步YCVSAGC AGCIF CRT像素，图像速率 60Hz（隔行扫描） 、30Hz（逐行扫描） 。目前电视机的显示器件仍然沿用阴极射线显像管（CRT） ，与先进的信号处理电路相比是很不相称的。但平板显示器件，包括液晶显示器和等离子体显示器发展迅猛，预计平板显示器将很快成为二十一世纪显示技术的主流。（3） 字处理电视（DPTV）数字电视研究中的许多技术成果，目前已用到现行的模拟电视信号处理中，例如数字式图像重影消除、亮色分离、色度解调、扫描格式转换等。数字化处理在克服传统模拟电视缺陷和增加新的功能方面做出了显著成绩。因为信号源仍然是现行模拟广播电视传输体制，所以
