电视课件b-1

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1、绪论 一、概述 电视：根据人眼的视觉特性，以一定的信号形式、即时地、远距离地传送静止或活动景物图象的一门技术。 电视的基本原理和任务：,电视是一门综合性很强的技术，紧密结合应用的分支学科有：微电子学、光度学、色度学、通信理论和技术、视觉心理学等。 电视系统包括6个方面：电视信号的产生、处理（变换）、存储、记录、发送（或传输）及电视信号的接收。,二、电视的发展概况 1.电视的发展： 经历四个大阶段 a：机械黑白电视阶段 b：电子的黑白电视阶段 c：电子的彩色电视阶段 d：数字电视阶段 1884年： 德国人取得了机械电视用的扫描盘发明专利； 1897年： 德国人发明了阴极射线管； 1925年 英国

2、的贝尔德表演了实用机械扫描电视；1930年左右, 英国、前苏联等进行了机械电视的广播； 1927年 美国人取得了电子电视系统的专利； 1933年 美国人取得了光电摄像管的专利； 1936年 贝尔德电视公司在英国开始电子的黑白电视广播；从此开始了电子电视的时代，一直持续到二次世界大战之后，我国在1958年开始的黑白电视广播。,彩色电视的试验和研究是比较早的， 1951年：美国试播一种场顺序制（CBS）的彩色电视制式；不兼容的制式 1953年：美国联邦通信委员会FCC批准了 NTSC 制式，兼容的彩色制式从此开始了彩色电视的阶段。 1967年：德国开始使用 PAL 制彩色电视；同年，法国、苏联开始

3、使用 SECAM 制；NTSC 制、PAL 制、SECAM 制，并称世界上三大兼容彩色电视制式，其中：NTSC 制：又称正交平衡调幅制；PAL 制：又称逐行倒相正交平衡调幅制；SECAM 制：又称逐行轮换调频制； 它们的主要区别在于对色度信号的处理上。我国从七十年代初（大约1972年）开始彩色电视广播，采用的是PAL/D 制。,2.新一代的电视及发展1972年英国独立广播公司研制成第一台数字电视制式转换器，新一代电视数字电视的诞生。 数字电视的优点：信号经多次转换、切换和远距离传输时，不会有干扰和失真的积累；抗干扰性强，图象质量好。 数字电视系统：主要由数字集成电路组成，系统的性能和可靠性可大

4、幅度提高，随着大规模集成电路的发展和视频压缩技术的产生给数字电视开辟了广阔前景，从实现电视中心的全数字化，到数字电视的传输和家用接收机的数字化，是电视技术发展的总趋势。数字电视：是从节目摄制、编辑、发射、传输到信号接收、处理、显示完全数字化的系统。在技术上可以达到同时播出500套节目的容量。目前，我国的广播电视已经在制作、播出、传输环节实现了数字化，用户的模拟接收端已经成为影响广播电视数字化的瓶颈。数字化是一场全世界范围的新技术革命，是广播电视发展的必然趋势。广播电视数字化的实现是一个循序渐进的过程，将分步骤实施。,我国发展数字电视的步骤是：先有线、后直播卫星、再地面无线的“三步走”战略。 即

5、： 2003年全面推进有线数字电视；2005年开展数字卫星直播业务，开始地面数字电视广播试验；到 2005年底，计划推出的数字电视付费频道将扩大到 80个，付费广播节目也将增至45套。2008年全面推广地面数字电视广播，并在2015年关闭模拟电视。世界各国都制定了本国的数字电视时间表： 美国计划在2006年关闭模拟电视； 欧洲各国计划在2010年关闭模拟电视； 日本计划2006年实现数字电视全国覆盖，2011年关闭模拟电视。, 1.1 电视系统组成原理,一. 图像顺序传送原理 1.像素的概念任何一幅图像都是由许多密集的细小点子组成的。这些细小点子是构成一幅图像的基本单元，称为像素。像素越小，单

6、位面积上的像素数目越多，图像就越清晰。从技术上讲，即使是传送黑白平面图像，也有很大困难。但是根据人眼视觉特性，我们可以采用时间与空间分割的传送方式，使重现的景物与原景物有等效的视觉效果。从传送黑白图像开始讨论，如果我们传送的只是 二维空间平面黑白图像，此时，表征它的特征参数为亮度：即： B = f L ( x , y , t ),在接收端的屏幕上，再按同样顺序将各个电信号在相对应位置上转变为光。只要这种 顺序传送进行得非常快，那么由于人眼的视觉情性和发光材料的余辉特性，就会使我们感到整幅图像同时发光而没有顺序感。这种按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。如上图13所示，这

7、种系统只需要一条信道。 这种顺序传送必须满足两个特点：（1）迅速（2）准确而且收端每个像素的几何位置要与发端 一一对应。这种工作方式称为收、发端同步工作，或简称同步。如果这样的要求不能满足，收端画面的每行或每幅画面的像素相对于发端画面发生错位而不同步，则重现画面将发生畸变乃至什么也分辨不出来。所以同步是电视系统中的一个非常基本而重要的特殊问题。,3. 扫描扫描：将图像转变成顺序传送的电信号的过程，在电视技术中称为扫描。在图像的顺序传送中，每个像素也是按着从左到右、从上到下的顺序进行发送和接收的。从左到右的扫描称为行扫描，自上而下的扫描称为场扫描。 图1一3中的开关 K1和 K2是一种机械扫描装

8、置。当它们接通某个像素时，那个像素就被发送和接收，K1和 K2 运转速度相同，接通像素位置一对应。在目前电视系统中，实际上采用的是电子扫描装置。通过扫描与光电转换，就可以把反映图像亮度的空间、时间函数B = f L(x，y，t）转变为只用时间函数表示的电信号:uL= f (t) 这就实现了平面图像亮度的顺序传送。当然，在重现图像时也必须同样采用这种扫描过程。,光电导层：具有内光电效应，它在无光照射时具有极高的电阻值（ 1012 以上），当受光照射时便发出光电子，并变成参加内部导电的自由电子，从而降低了材料的电阻率，其电阻率变化量与光通量成正比。,图1-4a 光电靶剖面图,这种电阻率的变化只体现

9、在光电靶的深度方向上，而并不沿横向扩散。所以靶面可以被具有一定截面积的扫描电子束分解成无数个独立的单元像素。每一个像素都可等效成电阻 R 和电容 C 的并联，图15 就是光电靶的等效电路。按我国扫描标准，整个靶面可分解为四十多万个像素。,图像的摄取过程： 被摄景物通过摄像机的光学镜头恰好在摄像管光电靶面上成像。由于光像各部分的亮度不同，使靶上各部分的电导率也产生不同程度的变化。(1) 与光像较亮部分对应的靶像素电导较大，电阻较小；(2) 与光像较暗部分对应的靶像素电导较小，电阻较大。于是图像由亮度分布的不同就转变成了靶面上各单元像素电导的不同，“光像” “电像” 从摄像管电子枪阴极发出的电子束

10、，经电、磁场的作用以高速射向靶面，并在偏转磁场作用下按一定规律扫过靶上各点。当电子束扫到某一像素（与图13中开关K；接通这一点类似）的瞬间，这一像素就与电源 +E 和阴极接成通路，于是电容被充电，左极板电位上升到 +E，而右极板为阴极电位。充电电流将流过负载RL 形成电信号输出。如图15（b）。,2.显像管和电光转换电视接收机是电视系统的终端设备，其核心器件是显像管。显像管和摄像管一样也是一种电真空器件。它主要由电子枪与荧光屏组成，见图16（c）。由摄像机输出的电视图像信号u0 经过传输后，被送到显像管的控制栅极（或阴极）去调制电子束，从而改变其携带的能量，使其轰击的荧光屏的发光强弱受到图像信

11、号的控制。设Bd代表屏幕亮度，ugk代表加到显像管控制栅的图像信号电压，则: Bd kd (ugk) u0 = k0B0,显像管显示的亮度与所加控制信号电压（激励电压）的（大于1）次方成正比的，这种失真常称为失真。假设电信号在传输中未产生失真，则为使重现图像亮度与原景物亮度成正比，必须将摄像所得电信号开次方后再传输，即：ugk u01 = k01B01这种预失真处理方法称为 校正。 最后显像管显示的图像亮度：Bd kdugk kd（k01u01）= k B0 （1-3） 式中,指数一般大于1； = 2. 2 2. 8式（13）说明，最后在屏幕上显示的图像，其各像素的亮度都比例于所摄取图像各对应

12、点的亮度，因而在屏幕上就重现出原图像。,三.电子扫描 1. 逐行扫描在电子电视系统中，摄像管与显像管外面，都装有行与场两对偏转线圈，线圈中分别流过行、场锯齿波扫描电流如图 17所示，同时产生水平方向与垂直方向的偏转磁场。在这两个偏转磁场的共同作用下，电子束就在摄像管的光敏靶上或显像管的荧光屏上作匀速直线扫描。 一行紧跟一行的扫描方式称为逐行扫描。 电子束在靶面上或者屏幕上的扫描轨迹称为扫描光栅；图18为逐行扫描光栅示意图。光栅形状为矩形，根据人眼视觉特性，现行光栅幅型比（宽高比）定为 43 。,行正程扫描时间THt ：t1-t2 从左到右的扫描 ； 如图 1-7 所示。 行逆程扫描时间 THr

13、 ：t2-t3 从右到左的扫描 ； 其中： ( THr THt)行扫描周期 ： TH = THt + THr 我国标准：TH =64us , 行频: fH=1/ TH fH =15625 Hz 场正程扫描时间 TVt ：从上到下的扫描；场逆程扫描时间 TVr ：从下到上返回的扫描，而 （ TVr THr、Tv Tvr。且 or fH fv ； 电子束水平方向的运动速度远大于垂直方向的运动速度，在屏幕上出现的是稍为倾斜的直线光栅，如图 1-8 （e）所示 。在逐行扫描方式中，每场的光栅都应互相重叠。如果每场的扫描行数用Z 来代表，则有： Tv = ZTH 或 fH = Zf v 。即场周期是行周

14、期的 Z（整数）倍, 或行频率是场频率的Z倍。扫描行数越多，图像越清晰。在人眼与屏幕保持一定距离的情况下，当行数足够多时，人眼将分辨不出行结构，只是看到一个均匀发光的面。若电子束受图像信号调制，则屏幕上就显示出了与发端所摄取图像有相同视觉效果的一幅幅重现图像。,2.隔行扫描为了减小图像信号的频带，并且不引起闪烁感觉而提出。 隔行扫描: 将一帧电视图像625行分成两场进行扫描，第一场：扫出光栅的第 1、3、5、7等奇数行，称为奇数场；第二场：扫出光栅的第 2、4、6、8等偶数行，称为偶数场。 帧扫描周期TF ：将一幅图像全部扫描完毕所需时间；用TF 表示 。帧频 fF： f F = 1/ TF

15、场扫描周期Tv：电子束从屏幕最上边一行的始端扫到最下边一行的终端，又返回最上边一行的始端，就完成了一个场扫描周期Tv；场频fV： fV =1Tv 逐行扫描方式中，场扫描周期与帧扫描周期相同，而在隔行扫描方式中，帧扫描周期将是场扫描周期二倍，TF = 2Tv，帧扫描频率: fF = 1/ TF=（1/2）fV 按我国电视标准：fV =50Hz , fF=25 Hz,隔行扫描光栅的形成 ： 为简化起见，把行、场扫描逆程时间都设为零。如图 112 是11行隔行扫描方式光栅形成的示意图。每场光栅均包含半行扫描光栅，所以偶数场的光栅应刚好落在奇数场光栅的中间，即两场光栅恰好镶嵌，这样才能构成一幅隔行扫描的均匀光栅，并得到最高图像清晰度。图112a 为隔行扫描重现图像示意图。对隔行扫描的基本要求是：两场光栅均匀交错（镶嵌），否则垂直清晰度将大为下降。 （1）下一帧扫描起始点应与上一帧起始点相同，以便保证各帧扫描光栅重叠，所以每帧的扫描行数Z 必须为整数，TF = ZTH ； （2）相邻两场扫描光栅必须均匀镶嵌，以获得最高清晰度；而各场扫描电流又都一样，则每场均需包含半行，每帧应包含奇数行, Z为奇数。,