电视原理电视图像传送原理

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1、第2章 电视图像传送原理 2.1 电视传像原理 2.2 黑白全电视信号2.1 电视传像原理 传输语音信号的无线电广播，主要包 括发射与接收两大部分。在发端主要完成 将语音变为电信号(称音频信号)，并经放大 、调制，然后由天线以高频电磁波形式发 射出去。收端则正好相反，将收到的高频 电磁波经高放、解调、音频放大，最后送 扬声器发出声音。2第二章 电视图像传送原理 电视广播有开路与闭路之分。开路 系统，即无线电视广播系统，其原理与 语音广播类似，但无论是发端还是收端 ，都远比语音广播复杂。 闭路电视系统所不同的只是传送电 视信号由同轴电缆完成而已。3第二章 电视图像传送原理图21 无线电视广播系统

2、原理方框图4第二章 电视图像传送原理 2.1.1 像素的概念 黑白图像是由紧密相邻的细小点组成 的，这些细小点构成一幅图像的基本单元 称为像素，像素越小，单位面积上的像素 数目越多，图像越清晰。 图像并行传送：（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。 5第二章 电视图像传送原理并行传送演示 图像顺序传送: 把被传送的图像上各个 像素的亮度按照一定顺序转变成电信号，并 且依次传送出去，在接收端的屏幕上，再按 照同样的顺序将各个电信号在相应的位置上 转变为光信号。 只 要这种顺序传送进行得足够快，那么由 于人

3、眼的视觉惰性和发光材料的余辉特性， 就会使观察者感觉到整幅图像同时进行，这 种按照顺序传送图像像素的方法构成的电视 系统，称为顺序传送系统。如图2-2所示。 这种顺序传送必须：1、迅速；2、准确。第二章 电视图像传送原理6图22 顺序传送像素示意图 7动画演示顺序传送制第二章 电视图像传送原理 2.1.2 显像管 显像管是在接收端重现图像的电真空器 件，主要由电子枪、荧光屏、偏转线圈等组 成。由阴极发射出的电子束，在偏转线圈所 产生的磁场力作用下，按从左到右，从上到 下的顺序依次轰击荧光屏。屏面上涂有荧光 粉，在电子束轰击下荧光粉发光，其发光亮 度正比于电子束携带的能量。第二章 电视图像传送原

4、理8图2-3 偏转线圈结构示意图(a)行偏转线圈; (b)场偏转线圈第二章 电视图像传送原理9若将摄像端送来的信号加到显像管电 子枪的阴极与栅极之间，就可以控制电子 束携带的能量，使荧光屏的发光强度受图 像信号的控制。设显像管的电一光转换是线性的(实际 为非线性的)，那么，屏幕上重现的图像 ，其各像素的亮度都正比于所摄图像相应 各像素的亮度，屏幕上便重现了发端的原 图像。第二章 电视图像传送原理显像管电子运动演示动画10 2.1.2 电子扫描 1. 逐行扫描 在电视系统中，摄像管和显像管的外 面都装有偏转线圈，当线圈中分别流过如 图24所示的行、场锯齿波扫描电流时就 会产生相应的垂直方向与水平

5、方向的偏转 磁场，在这两个磁场的共同作用下，使电 子束作水平与垂直方向的扫描运动。11第二章 电视图像传送原理12第二章 电视图像传送原理图 2-4 逐行扫描电流和光栅(a) 行扫描电流； (b) 帧扫描电流； (c) 扫描光栅 由于在图2-4所示的锯齿波电流作用 下，电子束产生自左向右、自上而下， 一行紧挨一行的运动，因而称其为逐行 扫描。 (1)电子束偏转的基本原理。 13第二章 电视图像传送原理图2-5 光栅形状(a)只有行扫描; (b)只有场扫描; (c)行、场扫描同时存在 14第二章 电视图像传送原理行场扫描原理示意图图2-6扫描电流幅度不足时产生的失真(a)行扫描幅度小; (b)场

6、扫描幅度小15第二章 电视图像传送原理(2)扫描电流的非线性对显示图像的影响。 2. 隔行扫描 所谓隔行扫描，就是在每帧扫描行 数仍为625行不变的情况下，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1，3，5，奇数行 ；偶数场传送2，4，6，偶数行。 16第二章 电视图像传送原理图2-7 隔行扫描光栅及电流波形(a)每帧光栅; (b)行扫描电流波形; (c)场扫描电流波形 17第二章 电视图像传送原理 第一场(奇场)，从左上角开始按1- 1,3-3,顺序扫描，直到最下面的中点a 为止，共计 行，完成了第一场正程 扫描。 18第二章 电视图像传送原理第二场(偶场)，扫描从

7、a点开始,先 完成第一场扫描留下的半行a11行的 扫描,接着完成2-2,4-4,等偶数行的扫 描。隔行扫描动画演示作业：第二章 电视图像传送原理2.2.1电视图像基本参数 图像宽高比 图像宽高比也称幅型比。根据人眼的视 觉特性，视觉最清楚的范围是垂直视角为 15，水平视角为20的一个矩形视野， 因 而电视接收机的屏幕通常为矩形， 矩形画 面的宽高比为43。2.2 黑白全电视信号20第二章 电视图像传送原理矩形屏幕的大小用对角线长度表示， 并习惯用英寸作单位， 一般家用电视机的 35 cm（14英寸）、 46 cm（18英寸）、 51 cm（20英寸）、 74 cm（29英寸）等 都是指屏幕对角

8、线长度。观看电视的最佳距离分别为2 m、 2.5 m、 3 m、 4 m， 眼睛应与荧光屏中心处 在同一水平线。 为增强临场感与真实感， 还可加大幅型比， 例如， 高清晰度电视或 大屏幕高质量电视要求水平视角加大， 观 看距离约为屏高的三倍， 幅型比定为169 。 21第二章 电视图像传送原理2.2.2 场频选择场扫描频率主要应考虑不能出现 光栅闪烁。人眼的临界闪烁频率与屏幕亮 度、图像内容、观看条件以及荧光粉的余 辉时间等因素有关，为了不引起人眼的闪 烁感觉，场频应高于48 Hz。 随着屏幕亮度 的提高，屏幕尺寸的加大，观看距离的变 近，场频应相应提高。22第二章 电视图像传送原理场频的选择

9、还要考虑交流电源对电视图像的 影响。电视接收机电源滤波不良或因杂散电源磁 场的影响，交流电源干扰混入视频信号中，都会 使图像产生一种垂直方向的明暗变化，或呈现为 一二条水平暗条。当电源频率与场频相同并与电源同步时，这 些干扰在图像上是固定不动的，只要不太大，眼 睛是感觉不出来的；当电源频率与场频不同时， 干扰图形将是移动的，以两个频率的差频向上或 向下滚动，俗称“滚道”。 23第二章 电视图像传送原理扫描频率对重现图像的影响交流电源干扰若加在行锯齿波上，会 造成光栅扭曲。 当场频与电源频率不同时 ， 光栅不但扭曲而且摆动。 因此在制定电视标准时都规定场频与 本国的电网频率相同。 在我国电视标准

10、中 ，场频选为50 Hz。随着新型荧光粉的出现 ，电视屏幕亮度不断提高，一些高亮度的 画面常会引起闪烁感觉，而现代接收机生 产工艺水平已能消除电源干扰，所以将来 会采用比50 Hz更高的场频。 24第二章 电视图像传送原理2.2.3 行频目前世界上采用的标准扫描行数有 625行和525行， 我国采用625行。 在20世纪50年代， 电视机以12英寸 和14英寸为主, 所以行数选择了625行。 随着大屏幕电视的发展， 625行的标准明 显偏低， 在高清晰度电视中， 为了获得 临场感和真实感， 扫描行数已增加到 1200行以上。 25第二章 电视图像传送原理场频已经确定为fV=50 Hz， 由于采

11、用 隔行扫描， 则帧频fZ=25 Hz， 也就是说， 一帧扫描时间TZ=40 ms。 当扫描行数选定为Z=625后， 行扫描时 间TH=TZ/Z=40 ms/625=64 s， 行频 fH=fZZ=25 Hz625=15 625 Hz。 26第二章 电视图像传送原理2.2.4 主体信号图像信号1. 图像信号及其特征 图像信号是由摄像管将明暗不同的景像 转变而得的电信号。 由图2-8可见，图像信号具有如下特征:(1)含直流，即图像信号具有平均直流成 分，其数值确定了图像信号的背景亮度。 第二章 电视图像传送原理(2)对于一般活动图像，相邻两行或相邻 两帧信号间具有较强的相关性。 图2-8图像信号

12、(a)正极性亮度递减 信号;(b)负极性亮度递减 信号;(c)一般的负极性图 像信号 28第二章 电视图像传送原理2.2.5 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、 场扫描逆程期间形 成回扫线。 因为摄像机在行、 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， 所以消除了显像管在行、 场扫描逆 程期间产生的回扫线。 29第二章 电视图像传送原理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 信号的宽度为25TH+12 s。 因为采用隔 行扫描， 奇数场的场消隐起点与前面的一 个行消隐差半行， 偶数场的场消隐起点与 前面

13、的一个行消隐相差一行, 如图2-9所示 。 行消隐信号和场消隐信号合在一起称为 复合消隐信号。 30第二章 电视图像传送原理图 2-9 复合消隐信号(a) 奇数场； (b) 偶数场31第二章 电视图像传送原理复合消隐信号同步信号 电视系统中，收、发扫描必须严格同步 ，即收、发扫描对应的行、场起始和终止 位置必须严格一致，否则就会出现画面失 真或不稳定现象。图2-10(a)为发端图像， 图(b)为相位不同步的情况。 32第二章 电视图像传送原理图2-10 相位不同步产 生的失真 (a)发端图像; (b)收端 失真图像33第二章 电视图像传送原理摄像机每读出一行图像信号后， 送出 一个行同步信号，

14、 接收机则利用这个行同 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的结束，下一 行的开始。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2-11（a）所示。 34第二章 电视图像传送原理摄像机每读完一场图像信号后， 送出一个场 同步信号， 接收机就利用该场同步信号去控制本 机的场扫描逆程起点。 场同步脉冲的前沿表示上 一场的结束， 下一场的开始。场同步信号的脉冲宽度为2.5TH， 行、 场同 步信号合在一起称为复合同步信号。 复合同步信 号的波形如图2-11（b）所示， 奇数场的最后一 个行同步脉冲的前沿与场同步脉冲的前沿相距TH

15、 2， 而偶数场最后一个行同步脉冲的前沿与场 同步的前沿间距为TH， 所以行同步脉冲的位置在 奇数场和偶数场中有半行之差， 这样保证了隔行 扫描的要求。 35第二章 电视图像传送原理图 2-11行同步信号和复合同步信号(a) 行同步信号； (b) 复合同步信号36第二章 电视图像传送原理复合同步信号如果接收机的场频稍高或稍低于场同步信号， 就会使重现图像向下或向上移动， 移动速度取 决于接收机与场同步信号场频之差。 当接收机的 场频为25 Hz, 即电视信号标准场频的一半时，屏幕上出现上、 下两个相同的图像而屏幕中部则是 一条水平黑带， 是占25行的场消隐信号。 如果接收机的行频稍高于行同步信号， 屏幕上会出现一条条向右下方倾斜的黑白相间的条纹 ； 如果接收机的行频稍低于行同步信号， 屏幕上 会出现一条条向左下方倾斜的黑白相间的条纹。 37第二章 电视图像传送原理2.2.6 开槽脉冲和均衡脉冲在场同步信号期间行同步信号中断， 容易造成行不同步。 为了保持行同步信号 的连续性，保证场同步期间行扫描的稳定 ， 在场同步信号内开了五个小凹槽， 形成 了五个齿脉冲。 利用凹槽的后沿作为行同步信号的前 沿。