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1、数字电视原理,数字电视原理课程简介,课时：48学时 教学（40H )+实验(8H)教材：数字电视原理 卢官明 机械工业出版社参考书： 数字电视与高清晰度电视 王明臣 中国广播电视出版社 数字电视原理与应用 姜秀华 人民邮电出版社 考核方法：到课&提问& 作业 30%考试 70%,第1章 彩电视基础知识,1.1光的特性与光源,光是一种电磁波 。人眼能看见的可见光谱只集中在 频段内。,1.2 光的度量,1.2.1光通量和发光强度1.2.2照度和亮度,1.2.1 光通量和发光强度 在光度学里，光通量v被定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分光功率大小的度量，单位： lm 【流明】。 说明某一光源向
2、四周空间发射出的总光能量。 发光强度：描述光源在某个指定方向上发出光通量的能力。单位： cd 【坎德拉】 1cd=表示光源在单位立体角内发射出1 lm的光通量。,亮度（B）：指单位面积的发光强度。 发光强度的单位是烛光(cd),亮度的单位是尼特(nit)或熙提(sb), 关系:,1nit =1cd / m21sb =1cd / cm2,1.2.2 照度和亮度 照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位勒（Lux）， 即：,1sb = 104nit,1Lux=1Lm/,1.3度学概要,1.3.1光的颜与彩三要素1.3.2三基原理及应用1.3.3配方程与亮度公式
3、,1.3.1光的颜与彩三要素,人们对颜感觉的形成有四个要素：即光源、物体、眼睛和大脑。这四个要素不仅使人产生颜的感觉，而且也是人能正确判断彩的条件。光的颜客观因素是它的功率波谱分布主观因素是人眼的视觉特性,发射光及反射光,发光物体呈现的颜是由物体本身发出不同波长的光所造成；不发光物体呈现的颜是光照射物体时被物体反射出的光所具有的。,1.3.1光的颜与彩三要素,彩三要素亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。(光功率)调是指颜的类别，是决定彩本质的基本参量。(光波长)饱和度是指彩所呈现彩的深浅程度（或浓度）。 调与饱和度合称为度。,1.3.2三基原理及应用,三基原理 三基原理是指自然界中常见
4、的大部分彩都可由三种相互独立的基按不同的比例混合得到。波长为700 nm的红光为红基R(红)波长为546.1nm的绿光为绿基G(绿)波长为435.8nm的蓝光为蓝基B(蓝),1.3.2三基原理及应用,相加混 相加混是各分的光谱成分相加，混所得彩光的亮度等于三种基的亮度之和。 彩电视系统就是利用红、绿、蓝三种基以适当比例混合产生各种不同的彩。,RGB模型,自然界中绝大多数的彩都可以用适当比例的三基原混合组成的等效来模拟。 红+绿=黄红+蓝=品红绿+蓝=青红+绿+蓝=白,RGB彩像,R G B,1.3.2三基原理及应用,实现相加混的方法：时间混法 时间混法是将三种基光按一定的时间顺序轮流投射到同一
5、平面上，只要轮换速度足够快，由于人眼的视觉惰性，分辨不出三种基，而只能看到混合彩的效果。,1.3.2三基原理及应用,实现相加混的方法：空间混法 空间混法是将三种基光分别投射到同一表面的相邻三点上，只要三点相隔足够近，由于人眼的分辨力有限，故看到的不是三种基，而是它们的混合光。,1.3.2三基原理及应用,实现相加混的方法：生理混法 当两只眼睛同时观看不同的颜，人们所感觉到的彩不是两种单，而是它们的混合，称为生理混法。全反射法 全反射法是将三种基光以不同比例同时投射到一块全反射平面上，由此构成了投影彩电。,1.3.2三基原理及应用,相减混 在彩印刷、彩胶片和绘画中的混采用相减混。 相减混是利用颜料
6、、染的吸性质来实现。混合颜料时，每增加一种颜料，都要从白光中减去更多的光谱成分，因此，颜料混合的过程称为相减混。,CMY模型,从理论上说，任何一种颜都可以用三种基本颜料按一定比例混合而成。这三种颜是红、绿、蓝的补，即青(Cyan)、品红(Magenta)和黄(Yellow)，通常写成CMY 。由于打印墨的问题，往往需加一些黑墨，所以真正打印机处理的是四。简称 CMY K。,CMYK彩像 CMYK模式主要应用于印刷。四种颜混合可得多种颜。,1.3.3配方程与亮度公式,配方程 假定三个基采用NTSC制显像三基，则配出： 1 lm C白= 0.299 lm R+ 0.587 lm G+ 0.114
7、lm B 令 R =0.299 lm R G = 0.587 lm G B = 0.114 lm B 则1 lm的C白光可表示为： F1C = 1R+1G+1B 对于任意给定的彩光F，配方程可表示为： F = R R+ G G+ B B,1.3.3配方程与亮度公式,亮度公式 在度学中，通常把由配方程式配出的彩光F的亮度用光通量来表示，即： Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B -亮度公式,1.4人眼的视觉特性,人眼的分辨力 人眼的分辨力是指人在观看景物时人眼对景物细节的分辨能力。 人眼对被观察物体上刚能分辨的最紧邻两黑点或两白点的视角的倒数称为人眼的分辨力或视觉锐度。
8、,1.4人眼的视觉特性,或,1.4人眼的视觉特性,人眼的分辨力 实验表明，人眼对彩细节的分辨力要低于对黑白细节的分辨力。 由于人眼对彩细节的分辨力低，所以在彩电视系统传送彩像时，对于像的细节，可只传黑白的亮度信号，而不传彩信息。-彩电视大面积着原理。作用：利用这个原理可以节省传输的频带。,1.4人眼的视觉特性,视觉惰性 视觉惰性是人眼的重要特性之一，它描述了主观亮度与光作用时间的关系。 人眼亮度感觉变化滞后于实际亮度变化，以及光线消失后的视觉残留现象（称为视觉暂留或视觉残留），总称为视觉惰性。,1.4人眼的视觉特性,临界闪烁频率 当人眼受周期性的光脉冲照射时，如果光脉冲频率不高，则会产生一明一
9、暗的闪烁感觉。如果将光脉冲频率提高到某一定值以上，由于视觉惰性，眼睛便感觉不到闪烁，感到是一种均匀的连续的光刺激。 刚好不引起闪烁感觉的最低频率，称为临界闪烁频率，它主要与光脉冲的亮度有关。,1.5电视像的传送及基本参量,1.5.1像分解与顺序传送1.5.2电视扫描方式1.5.3电视像的基本参量1.5.4像显示格式及扫描方式表示方法,1.5.1像分解与顺序传送,组成像的基本单元称为像素。 像的顺序传送就是在发送端把被传送像上各像素的亮度、度按一定顺序逐一地转变为相应的电信号，并依次经过一个通道传送，在接收端再按相同的顺序，将各像素的电信号在电视机屏幕相应位置上转变为不同亮度、度的光点。,1.5
10、.1像分解与顺序传送,1.5.2电视扫描方式,在电视系统的接收端，显像管外部都装有水平和垂直两组偏转线圈。当水平和垂直偏转线圈中同时加入锯齿波电流时，显像管中电子束既作水平扫描又作垂直扫描，而在荧光屏上形成直线扫描光栅，这称为直线扫描。,水平偏转线圈 垂直偏转线圈 (垂直磁场） (水平磁场）水平扫描在垂直的磁场作用下，电子束沿着水平方向扫描，也叫做行扫描 。垂直扫描在水平的磁场作用下，电子束沿垂直方向扫描，也叫做场扫描。,电子扫描 = 水平扫描 + 垂直扫描,1.5.2电视扫描方式,逐行扫描 电子束从屏幕左上端开始，按照从左到右、从上到下的顺序以均匀速度一行接一行的扫描，一次连续扫描完成一帧电
11、视画面的方式称为逐行扫描。 缺点：明显的闪烁感,逐行扫描方式,1.5.2电视扫描方式,隔行扫描 隔行扫描是将一帧电视像分成两场进行交错扫描。,隔行扫描方式,奇数场,偶数场,1.5.2电视扫描方式,隔行扫描的缺点：行间闪烁现象并行现象引起垂直清晰度下降易出现垂直边沿锯齿化现象隔行扫描产生的视频信号对于压缩处理和后期视频制作带来困难,1.5.3电视像基本参量,宽高比 根据人眼视觉特性，视觉最清楚的范围是在垂直视角约15、水平视角约20的矩形面积之内。因此，电视机屏幕一般都设计成矩形。 我国原来的模拟电视像宽高比为43。生理和心理测试表明，像宽高比达169以上的宽幅像利于建立视觉临场感。为此，我国高
12、清晰度电视的像宽高比已确定为169。,1.5.3电视像基本参量,亮度 亮度是表征发光物体的明亮程度，是人眼对发光器件的主观感受。在电视机或显示器中，亮度是表征像亮暗的程度，是指在正常显示像质量的条件下，重显大面积明亮像的能力。,1.5.3电视像基本参量,对比度 对比度是表征在一定的环境光照射下，物体最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。 即： CBmax/Bmin 当计及环境亮度B时的对比度为:,1.5.3电视像基本参量,像分辨力 数字电视像分辨力是数字电视系统或像信号源或信号处理过程或显示器件（屏）等客观上转换、处理、传输或重显像细节的能力，是数字电视系统、设备或器件的物理性能指标。 我国的S
13、DTV和HDTV的像分辨力分别为720576像素和19201080像素。,1.5.3电视像基本参量,像清晰度 电视像清晰度是人眼能察觉到的电视像细节的清晰程度。 具体说来，清晰度是指人眼宏观看到的像的清晰程度，是由系统和设备的客观性能的综合结果造成的人们对最终像的主观感觉。,按像和视觉的特点，像清晰度一般从水平和垂直两个方向描述，有时还增加斜向清晰度指标。 像清晰度用“电视线”作单位。1电视线与垂直方向上1个有效扫描行的高度相对应。 清晰度的线数永远小于像信号分辨率像素所连成的线数。,1.5.3电视像基本参量,像清晰度 像清晰度既与电视系统本身的像分辨力有关，也与观察者的视力状况有关。 如果人眼最小分辨角（即视敏角）为，在分辨力最高的垂直视线角15内所能分辨的线数应为： Z15/,1.5.3电视像基本参量,像清晰度 视力正常的人一般能分辨的视角约为11.5，对应的线数为900 600线。按我国数字电视标准，SDTV画面的有效扫描行数为576，HDTV画面的有效扫描行数为1080，观看SDTV和HDTV电视像时，距电视屏的距离分别约为屏幕高度的5倍和3倍时，1个有效扫描行的视角即约为11.5。,
