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1、视频技术基础电视原理电视原理Principle ofPrinciple of TelevisionTelevision主讲：邓天平主讲：邓天平主讲：邓天平主讲：邓天平华中科技大学电子与信息工程系华中科技大学电子与信息工程系Email：视频技术基础课程安排课程安排1绪绪论论2视视 觉觉 特特 性性 与与 计计 色色 制制4视视 频频 信信 号号 的的 处处 理理5视视 频频 信信 号号 的的 传传 输输6视视 频频 信信 号号 接接 收收 与与 显显 示示2视视 频频 信信 号号 产产 生生视频技术基础视频图像信号视频图像信号视频信号与电视图像的基本参数视频信号与电视图像的基本参数逐行扫描与隔行
2、扫描逐行扫描与隔行扫描CCD的光电转换的光电转换CCD像感器的抽样原理像感器的抽样原理概述概述 视视 频频 信信 号号 的的 产产 生生视频技术基础2.5 视频信号与电视图像的基本参数视频信号与电视图像的基本参数2.5.1 扫描参数扫描参数2.5.2 清晰度与分解力清晰度与分解力2.5.3 图像对比度、灰度图像对比度、灰度视频技术基础 2.5 电视图像信号的基本参数电视图像信号的基本参数一、扫描参数一、扫描参数1、扫描参数确定、扫描参数确定广播电视的扫描参数是在参数确定时的现有技广播电视的扫描参数是在参数确定时的现有技 术条件的制约下，根据人术条件的制约下，根据人们们对电视图像清晰度的对电视图
3、像清晰度的要要 求求，经过折衷考虑而经过折衷考虑而确定的确定的。扫描参数一扫描参数一经经确定，确定，其其图像的清晰度图像的清晰度和和图像信图像信 号号带宽亦随之带宽亦随之确定确定了。了。视频技术基础电视图像的分解力电视图像的分解力通常用能通常用能分分辨黑白相间线辨黑白相间线条的条的 线线数数来表来表示示。例如。例如，说说500线线清晰度，清晰度，则表则表示示可以可以分分 辨黑白相间辨黑白相间的的线线条的条的总总数数为为500条，条，即黑白相间即黑白相间的的线线 条条各各250条条。2、电视图像的分解力、电视图像的分解力电视的分解力分电视的分解力分为垂直（方向）为垂直（方向）分解力分解力和水和水
4、平平 （方向）（方向）分解力分解力。视频技术基础水水平分解力平分解力N是是指指图像在图像在水水平平方向上可以区方向上可以区分分 出垂直出垂直的的黑白相间黑白相间的的线线条数条数目。目。4、水水平分解力平分解力N3、垂直垂直分解力分解力M电视图的电视图的垂直垂直分解力分解力受每帧受每帧扫描行数扫描行数Z的的限限制制。理理 想想条件下，条件下，M= Z。 但但在在实际上实际上M与与当当时的图像时的图像状态和状态和扫描扫描线线的的相相对对位位 置置有有关。关。一一般般：MK1（1）ZNKK1（1）Z视频技术基础垂直垂直分解力分解力视频技术基础二二、图像对比度、图像对比度和和灰度灰度1、对比度、对比度
5、客观景物最客观景物最大大亮亮度度Lmax与与最小亮最小亮度度Lmin之之比比。电视图像的电视图像的亮亮度一度一般都低于般都低于原原景物亮景物亮度，度，考虑到考虑到人人眼眼 的的适应适应性，性，只要保持重只要保持重现图像的对比度与原现图像的对比度与原景物景物的对的对 比度接比度接近相等即可。近相等即可。图像信号的图像信号的黑黑、白白电平电平差别愈差别愈大，大，则则对比度对比度愈高。愈高。当以当以K表表示对比度时示对比度时 K=Lmax/Lmin。视频技术基础视频技术基础 2、灰度、灰度亮亮度度级差级差或称或称亮亮度度层次层次。它反映它反映电视系电视系统所统所能重能重现现 的原图像的原图像明明、暗
6、层次暗层次的程度的程度。视频技术基础2.6 视频图像信号视频图像信号2.6.1 视频图像信号视频图像信号2.6.2 黑白黑白图像信号的频图像信号的频谱谱2.6.3 基色信号、基色信号、亮亮度信号与色度信号与色差差信号信号2.6.4 标准彩标准彩条信号条信号视频技术基础一、一、黑白黑白全全电视信号电视信号组成组成2.6 视频图像信号视频图像信号二二、主、主体体信号信号 图像信号图像信号1、“图像信号图像信号”1、图像信号、图像信号及及其其特特征征图像信号是图像信号是由摄由摄像像管将明暗不同管将明暗不同的的景景像像经过经过电子扫描电子扫描 和和光电转换光电转换而而得得的电信号的电信号。2、确、确保
7、保扫描扫描同步同步的的“复合同步“复合同步信号信号”3、消除消除扫描扫描逆逆程程回回扫扫线线的的“复合消隐“复合消隐信号信号”视频技术基础 图像信号图像信号具具有有直直流成流成分，分，其其数数值值确定确定了了图图象象的的背背景亮景亮度，是度，是单极单极性信号性信号。 对对于于一一般般活动活动图像，图像，相相邻两邻两行行或或相相邻两邻两帧帧信号信号间间具具有有较强较强的的相关相关性，信号性，信号差别差别极极小小，可近可近似认似认为为是是周期周期信号信号。周期周期信号信号具具有有离离 散散频频谱谱视频技术基础同步同步信号信号顶顶的的幅值幅值电平：电平：100%黑黑色电平色电平和和消隐消隐电平电平幅
8、幅度：度：75%白白色电平色电平幅幅度：度：1012.5%图像信号电平图像信号电平介介于白于白色与色与黑黑色电平色电平之间之间视频技术基础三三、复合消隐复合消隐信号信号1、消隐消隐信号信号作作用用：在图像的分解：在图像的分解或恢复或恢复的扫描的扫描逆逆程中，程中， 若不采取措施若不采取措施，将将出出现行、现行、场回场回扫扫线线，这将这将对对正正程程所所传传送送 的图像的图像起干扰作起干扰作用。用。消除回消除回扫扫线线的的方方法法是在行、是在行、场场扫描的扫描的逆逆程程期期间间，在，在摄摄像像 管管与显像与显像管管中分中分别别加入加入能能使使扫描电子扫描电子束截止束截止的的消隐脉冲消隐脉冲， 即
9、即复合消隐脉冲或复合消隐复合消隐脉冲或复合消隐信号信号。发送端发送端在在发送发送图像信号的图像信号的同同时，在时，在逆逆程程期期间间将消隐将消隐信号信号 也发送也发送出出去去。视频技术基础2、消隐消隐信号特信号特点点A、行、行、场消隐场消隐信号的电平信号的电平等于等于图像信号的图像信号的黑黑色电平色电平；B、行、行、场消隐场消隐信号的信号的周期周期应应分分别别与行、与行、场场扫描扫描周期周期相相同；同；C、行、行、场消隐脉冲场消隐脉冲的的宽宽度度应应分分别等于别等于行、行、场场扫描的扫描的逆逆 程时程时间。间。即即行行消隐脉冲消隐脉冲宽宽度度为为12s，场消隐脉冲场消隐脉冲宽宽度度为为1612
10、s (其其中，中，包含包含着着一一个个行的行的逆逆程程12s)。视频技术基础视频技术基础四四、复合同步复合同步信号信号1、同步同步信号的信号的作作用用：电视系电视系统统中中发发扫描扫描必须严格必须严格同步同步，即即收、收、发发扫描对扫描对应应 的行、的行、场起场起始始和和终终止止位置位置必须严格必须严格一一致致，否否则则就会就会出出现现画画 面失真面失真或不或不稳稳定现定现象象为了为了收、收、发同步发同步的的需需要要，电视，电视发送端发送端每当每当扫描扫描完完一一 行时行时加入加入一一个个行行同步脉冲；同步脉冲；每当每当扫描扫描完完一一场场时时加入加入一一个个 场同步脉冲场同步脉冲，它它们们分
11、分别别在行与在行与场逆场逆程程期期间间传传送送，其宽其宽度度 分分别小于别小于行、行、场逆场逆程时程时间。间。视频技术基础扫描频扫描频率率对对重重现图像的现图像的影响影响视频技术基础视频技术基础复复 合合 同同 步步 信信 号号视频技术基础2、我国我国电视电视标准标准规规定：定：行行同步脉冲同步脉冲宽宽度度为为4.7s 脉冲脉冲前沿滞后前沿滞后行行消隐消隐信号信号前沿前沿约约1.5s场同步脉冲场同步脉冲宽宽度度为为160s（2.5个个行行周期周期）脉冲脉冲前沿滞后前沿滞后场消隐场消隐信号信号前沿前沿160s在接收在接收端端必须先必须先将这将这些些行、行、场同步脉冲场同步脉冲分分离离出来出来，用
12、用 以以分分别别控控制接收制接收机机中的行、中的行、场场扫描扫描锯齿波锯齿波电电流流的的周期周期 和相位。和相位。视频技术基础1、作作用用：电视系：电视系统统中，中，提提取取行行同步同步信息的信息的方方法法，是，是利利用用 鉴鉴相相或或微微分电分电路路来来提提取取行行同步脉冲同步脉冲的的前沿前沿。由由于于场同步场同步 脉冲较脉冲较宽宽，因因而而在在场同步期场同步期间间会会使使行行同步同步信息信息丢失丢失。这这 样，在样，在场逆场逆程程期期间间行行就就可能可能失失步步，可能可能会造会造成成每每场场开始开始 时的时的前几前几行行不不能能立刻立刻同步同步，而而使使屏幕屏幕显示图像的显示图像的最上最上
13、面面 几几行行出出现现不不稳稳定现定现象象。五五、槽槽脉冲脉冲和和均衡均衡脉冲脉冲解解决决这这个问题个问题的的办办法法是在是在场同步脉冲场同步脉冲上上加加开几个槽开几个槽，称称为为 槽槽脉冲脉冲，并并使使槽槽脉冲脉冲的的后沿后沿(即上即上升沿升沿)恰好恰好对对应于应应于应该该出出 现原行现原行同步脉冲同步脉冲的的前沿前沿位置。位置。加入加入槽槽脉冲脉冲之之后就后就可以保可以保证证 在在场同步脉冲期场同步脉冲期间可以间可以检测检测出出行行同步脉冲同步脉冲。视频技术基础槽槽 脉脉 冲冲 和和 均均 衡衡 脉脉 冲冲视频技术基础3、行、行、场同步脉冲幅场同步脉冲幅度度相相同同 、 宽宽度度 不同不同
14、，所所以以分分离离行、行、 场同步脉冲场同步脉冲一一般般借助借助于于微微分与分与积积分电分电路路的的组合组合。2、槽槽脉冲脉冲的的宽宽度与行度与行同步脉冲同步脉冲相相同同，也也是是4.7s。微微分电分电路路可可提提取取出出行行同步脉冲或同步脉冲或槽槽脉冲脉冲的的上上升沿升沿 用于用于行行同步；同步；积积分电分电路却路却可以可以选选出宽出宽度度较较大的大的场同步脉冲场同步脉冲。视频技术基础视频技术基础视频技术基础 4、微微分电分电路路A、典型典型电电路路视频技术基础当当第第一一个个方方波波电电压压加加在在微微分电分电路路的的两端两端（输输入端入端）时，时， 电电容容C上上的电的电压开始因充压开始
15、因充电电而而增增加加。而。而流流过过电电容容C的电的电流流则随则随 着充着充电电电电压压的的上上升升而而下下降降。电电流流经过经过微微分电分电路路（R、C）的的规规 律律可用可用下下面面的的公式公式来表来表达达（可（可参参考考右右图图）：B、工、工作作原理原理视频技术基础C、作作用用：电电路路的输的输出出波形波形只只反映反映输输入入波形波形的的突变部突变部分，分，即只即只有输有输入入 波形波形发发生生突变突变的的瞬瞬间间才才有输有输出。而出。而对对恒恒定定部部分分则则没没有输有输出。出。输输出出的的尖尖脉冲脉冲波形波形的的宽宽度与度与R*C有有关（即关（即电电路路的的 时时间常间常数数），R*
16、C越越小小，尖尖脉冲脉冲波形越尖波形越尖，反反之则宽。之则宽。 此此电电路路的的R*C必须必须远远少远远少于于输输入入波形波形的的宽宽度，度，否否则则就就 失失去去了了波形变波形变换的换的作作用用，变变为为一一般般的的RC耦耦合合电电路路 了了，一，一般般R*C少少于于或或等于等于输输入入波形波形宽宽度的度的1/10就就可以可以 了。了。视频技术基础5、积积分电分电路路A、典型典型电电路路视频技术基础当当输输入入信号电信号电压压加加在输在输入端入端时，电时，电容容（C）上）上的电的电压压 逐逐渐渐上上升升。而其。而其充充电电电电流流则随则随着着电电压压的的上上升升而而减减小。小。 电电流流通过通过电电阻阻（R）、电、电容容（C）的特性的特性可可有下有下面面的的 公式公式表表达达：B、原
