廣播電視的基本知識(shí)

1、第一章 廣播電視的基本知識(shí) 1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基圖像光電轉(zhuǎn)換的基 本過(guò)程本過(guò)程 1.2 電視掃描原理電視掃描原理 1.3 重現(xiàn)電視圖像的基重現(xiàn)電視圖像的基 本參量本參量 1.4 全電視信號(hào)全電視信號(hào) 1.5 電視信號(hào)的發(fā)送電視信號(hào)的發(fā)送 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題 1.1 圖像光電轉(zhuǎn)換的基本過(guò) 程 1.1.1 光電轉(zhuǎn)換的過(guò)程 如果用放大鏡仔細(xì)觀察報(bào)紙上刊登的傳真照片, 就可以發(fā)現(xiàn)它們是由許多大小?不等、疏密不同的 黑點(diǎn)子組成, 而且點(diǎn)子越小、 越密, 畫(huà)面就越細(xì)膩、 清晰同樣, 呈現(xiàn)在電視機(jī)屏幕上的圖像也是由許多 相互聯(lián)系、彼此配合、亮度相同或不同的小單元 組成, 這些構(gòu)成電視圖像的基本單元稱(chēng)為

2、像素。 實(shí)際上, 由于人眼視覺(jué)分辨力有一定的極限, 在 正常觀看距離下, 一幅電視圖像大約有40萬(wàn)個(gè)像素 時(shí)就可以使圖像具有令人滿意的清晰程度。 由于圖像是由像素構(gòu)成的, 因此就可以通 過(guò)傳送組成它的像素來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送圖像的目的。 為了 解決像素的傳送問(wèn)題, 人們采用一種順序傳送的方 法, 就是在發(fā)送端把圖像中各個(gè)像素的亮度按一定 的順序變成相應(yīng)的電信號(hào), 并一個(gè)一個(gè)地傳送出去, 而在接收端則按同樣的順序把電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一個(gè)一 個(gè)相應(yīng)的亮點(diǎn)重現(xiàn)出來(lái)。 實(shí)踐證明, 由于人眼的視 覺(jué)惰性, 只要順序傳送的速度足夠快, 就會(huì)在主觀感 覺(jué)上覺(jué)得所有像素同時(shí)發(fā)亮一樣。 這種順序傳送法 實(shí)質(zhì)上就是按時(shí)間順序傳送

3、空間分布的像素的亮度。 將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)轫樞騻魉偷碾娦盘?hào)(圖像的分 解)或?qū)㈨樞騻魉偷碾娦盘?hào)重新恢復(fù)成光圖像(圖 像的復(fù)合)的過(guò)程稱(chēng)為掃描。 在掃描過(guò)程中, 像 素的傳送和恢復(fù)順序是從左到右、從上到下一 行一行地進(jìn)行的。 由于電視要傳送活動(dòng)圖像, 即圖像上各像素 的亮度是隨時(shí)間不斷變化的, 所以必須在一秒鐘 內(nèi)傳送很多幅畫(huà)面, 才會(huì)在電視熒屏上重現(xiàn)連續(xù) 活動(dòng)的圖像。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一秒鐘傳送25 幅畫(huà)面, 這就是說(shuō)電視系統(tǒng)必須具備每秒約1 000萬(wàn)個(gè)像素的掃描速度。 這樣高的掃描速度, 只有采用電子掃描的方法才能實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的器件是發(fā)送端的攝像管。下 面以光電導(dǎo)攝像管為例, 簡(jiǎn)要說(shuō)明從光到

4、電的轉(zhuǎn) 換過(guò)程。 光電導(dǎo)攝像管的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 它主要由光敏靶和電子槍兩部分組成。 光敏靶是由光敏半導(dǎo)體材料制成的。景 物通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在攝像管光敏靶上成像。 由于光像各部分的亮度不同, 靶上各相應(yīng) 部分的電導(dǎo)率發(fā)生了相應(yīng)變化, 與亮像素 對(duì)應(yīng)的靶單元的電導(dǎo)較大, 與暗像素對(duì)應(yīng) 的靶單元電導(dǎo)較小, 于是將景物各像素亮 度不同變成了靶面上各單元的電導(dǎo)不同, 光像變成了“電像”。 圖 1-1光電導(dǎo)攝像管結(jié)構(gòu)圖 電子槍的任務(wù)是發(fā)射電子束, 它由燈絲J、 陰 極K、 柵極G及加速聚焦陽(yáng)極A1、A2等組成。電 子束在聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的聯(lián)合作 用下, 以聚焦?fàn)顟B(tài)按一定規(guī)律(即從左到右、 從

5、上 到下一行一行)掃描靶上各點(diǎn)。當(dāng)電子束接觸到靶 面某點(diǎn)時(shí), 使電子槍陰極與信號(hào)板、負(fù)載RL和電 源E構(gòu)成一個(gè)回路, 在負(fù)載RL中就有電流流過(guò),電 流大小取決于光敏靶該點(diǎn)電導(dǎo)率的大小。 因此, 當(dāng)電子束按一定規(guī)律在靶面上掃描時(shí), 便在負(fù)載 上依次得到與景物各點(diǎn)亮度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào),完成 了將圖像分解為像素以及把各像素按順序轉(zhuǎn)變?yōu)?相應(yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程。 上述攝取的圖像信號(hào)(電信號(hào))符合像素越亮, 對(duì) 應(yīng)的輸出電平越低; 像素越暗, 輸出信號(hào)電平越高的 光電轉(zhuǎn)換規(guī)律, 稱(chēng)之謂負(fù)極性圖像信號(hào)。反之, 如果 輸出電平值與像素亮度成正比, 則稱(chēng)之謂正極性的 圖像信號(hào)。 1 .1 .2 圖像重現(xiàn)的過(guò)程

6、 ; 圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來(lái)完成 的。 顯像管的任務(wù)是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為光圖像, 完 成電到光的轉(zhuǎn)換。 顯像管主要有電子槍及熒光屏兩部分組成 (結(jié)構(gòu)原理將在第二章介紹)。 電子槍用于發(fā)射電子 束, 電子束的強(qiáng)度取決于加在控制柵極的正極性圖 像信號(hào)或加在陰極上的負(fù)極性圖像信號(hào)電平大小。 電子束轟擊熒光屏?xí)r所產(chǎn)生光像的亮度取決于電子 束的強(qiáng)弱。 因此, 電視機(jī)熒光屏重現(xiàn)的亮度是由受 圖像信號(hào)控制的一個(gè)個(gè)亮點(diǎn)所組成。 為使圖像信號(hào)重現(xiàn)成一幅完整的光圖像, 需要電子束在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下完成從左到右、 從上到下全屏幕的掃描, 而且電子束在熒光屏 上轟擊的幾何位置也必須與發(fā)送端圖像像素 的位置一

7、一對(duì)應(yīng), 即收發(fā)兩端要保持同步的工 作狀態(tài)。 圖像的分解與復(fù)合過(guò)程如圖1-2所示。 圖 (a)為投映到攝像管靶面上的需要傳送的“口” 字圖像。 為便于說(shuō)明, 假設(shè)圖像沿垂直方向 分為9格, 沿水平方向分為12格, 每一小格即 為一傳送單元(像素)。 電子束以1a1b1c1l2a2b2l的 順序一直掃到最后一行的9l, 然后再回到第一行 重復(fù)掃描。 電子束掃描到“口”字上時(shí), 攝像 管輸出高電平, 在“口”字以外攝像管輸出低 電平, 掃描各行輸出波形如圖1-2(b)。 圖(c)為顯像管熒光屏根據(jù)負(fù)極性圖像信號(hào) 波形(圖(b)重現(xiàn)的“口”字圖像。 電壓高時(shí), 電子束弱, 屏幕上被轟擊到的部分為暗像

8、, 電壓 低時(shí)電子束強(qiáng), 屏幕上被轟擊到的部分呈亮像。 只要掃描速度足夠快, 則利用熒光屏的余輝特 性和人眼視覺(jué)惰性, 即可重現(xiàn)連續(xù)的圖像。 當(dāng) 然, 顯像管中電子束掃描必須與攝像管掃描規(guī) 律完全一致, 即同步掃描。 圖 1-2 圖像的分解與復(fù)合 1.2 電視掃描原理 1.2.1 電子掃描 如前所述, 電視圖像的攝取與重現(xiàn)是基于光和 電的相互轉(zhuǎn)換, 然而把空間的光圖像變換成隨時(shí)間 變化的電信號(hào), 以及把隨時(shí)間變化的電信號(hào)再轉(zhuǎn)換 成一幅空間的光圖像, 則是通過(guò)電子掃描來(lái)完成的。 電視接收機(jī)是采用磁偏轉(zhuǎn)的方式來(lái)控制顯像管 中電子束的掃描運(yùn)動(dòng)的, 即在器件外裝置的偏轉(zhuǎn)線 圈中通以鋸齒電流, 使電子束

9、受到電磁力的作用而 偏轉(zhuǎn)。 為了使電子束順序地掃過(guò)整個(gè)屏幕, 顯像管的管頸 上需要安裝兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈。一對(duì)是水平偏轉(zhuǎn)線圈, 產(chǎn) 生垂直磁場(chǎng); 一對(duì)是垂直偏轉(zhuǎn)線圈, 產(chǎn)生水平磁場(chǎng)。當(dāng) 它們分別通以不同頻率的鋸齒波電流時(shí), 則電子束在 垂直磁場(chǎng)作用下沿水平方向偏轉(zhuǎn), 即水平掃描; 電子束 在水平磁場(chǎng)作用下沿垂直方向偏轉(zhuǎn), 即垂直掃描。電 子束在兩對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)共同作用下, 完成從 左到右、從上到下的全屏幕掃描, 形成了矩形光柵。 根據(jù)電影技術(shù)實(shí)踐證明, 傳送活動(dòng)圖像每秒至少應(yīng) 放映24幅瞬時(shí)拍攝的固定畫(huà)面, 才會(huì)使人對(duì)放映后的 圖像獲得平穩(wěn)的連續(xù)圖像的感覺(jué)。 過(guò)低的幅頻(每秒 更迭的畫(huà)面數(shù))將

10、使圖像產(chǎn)生抖動(dòng)感。在電視中將一 幅畫(huà)面稱(chēng)為一幀, 并規(guī)定每秒傳送25幀(即幀頻為25 Hz)。每幀圖像分成625行傳送, 這樣每秒就傳送了 15 625行, 即行頻為fH=15 625 Hz。 電子掃描有逐行掃描和隔行掃描兩種方式。 逐 行掃描時(shí), 因?yàn)閽呙枰粠钑r(shí)間為1/25 s, 時(shí)間較長(zhǎng), 當(dāng)電子束掃到一幀圖像的某一像素時(shí), 該像素當(dāng)時(shí) 發(fā)光較亮, 當(dāng)電子束掃描過(guò)去后, 該像素開(kāi)始變暗, 直到經(jīng)過(guò)1/25 s后電子束又掃到該像素時(shí), 于是又由 最暗變到最亮。 這種狀況在畫(huà)面各處均存在, 于是 使人產(chǎn)生畫(huà)面的閃爍效應(yīng)。實(shí)踐證明, 減少換幀時(shí) 間, 把幀頻提高到50Hz, 閃爍效應(yīng)就可以消失

11、。 但 幀頻如果由25Hz提高到50 Hz, 圖像信號(hào)的最高頻 率亦即信號(hào)頻帶寬度將由約5.5 MHz提高到11MHz, 這是不允許的。目前在廣播電視中, 普遍采用隔行 掃描的方法來(lái)克服閃爍效應(yīng), 并保持信號(hào)頻帶寬度 約為5.5MHz不變。 因此, 我們只介紹隔行掃描原理。 一、 掃描工作原理 1.水平掃描工作原理 在圖1-3(a)中一對(duì)上下對(duì)稱(chēng)放置的偏轉(zhuǎn)線圈(稱(chēng) 為水平偏轉(zhuǎn)線圈或行偏轉(zhuǎn)線圈)中通入如圖(b)所示 的行掃描鋸齒波電流。 產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向可用右手 螺旋定則確定, 其磁場(chǎng)方向根據(jù)掃描電流正或負(fù)為 向上或向下交變, 磁場(chǎng)強(qiáng)弱也隨鋸齒波電流大小相 應(yīng)改變。 電子槍發(fā)射的電子束在通過(guò)這個(gè)磁

12、場(chǎng)時(shí), 根據(jù)左手定則(電流方向與電子流方向相反)判定, 電子束將向右或向左偏移, 偏移量大小與流入偏轉(zhuǎn) 線圈中的電流大小或磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈 中電流為零時(shí), 電子束不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn), 打在熒光屏中 心。因此, 只要改變偏轉(zhuǎn)電流的大小和方向, 就可 以實(shí)現(xiàn)水平掃描。 圖 1-3 水平掃描工作原理 圖b)中, iH為行掃描鋸齒波電流; TH為行掃描周期; TSH為行掃描正程期, 在此期間, 電子束由屏幕左側(cè)掃 至右側(cè)并顯示亮線; TrH為行掃描逆程, 在此期間電子 束迅速回掃至左側(cè)(TrH TSH), 并且采取消隱措施不 在屏幕上顯示亮線。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流在a點(diǎn)時(shí)為最大負(fù)值, 此時(shí)電子束應(yīng)射 到熒光

13、屏左邊a1點(diǎn)處, 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流逐漸變化到b點(diǎn)時(shí), 電子束偏移隨著減小, 光點(diǎn)由a1點(diǎn)回到熒光屏中央b1 點(diǎn)。 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電流由b點(diǎn)向c點(diǎn)正向增加到最大正值時(shí), 電子束向屏幕右側(cè)偏移, 光點(diǎn)由b1點(diǎn)到達(dá)右邊c1點(diǎn), 電子束自左至右完成掃描正程。正程結(jié)束后, 掃描電 流由最大正值c點(diǎn)很快地經(jīng)d變到最大負(fù)值e點(diǎn), 因此 電子束很快地由熒光屏右側(cè)c1點(diǎn)經(jīng)中央d1點(diǎn)折回到 左邊e1點(diǎn)。 則電子束完成自右至左的掃描逆程。 假若電子束只有水平掃描而沒(méi)有垂直掃描, 在熒光屏上將呈現(xiàn)一條水平亮線。 2.垂直掃描原理 垂直掃描工作原理如圖1-4所示。圖(a)中, 一對(duì)左右對(duì)稱(chēng)放置的垂直偏轉(zhuǎn)線圈(場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線 圈), 則由于

14、垂直偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是水平 方向的, 電子束將沿著熒光屏垂直方向掃描。 圖(b)為輸入到偏轉(zhuǎn)線圈中的鋸齒波電流iV。 TV為場(chǎng)掃描周期; TSV為場(chǎng)掃描正程期, 此期間 電子束完成由上至下掃描并顯示亮線; TrV為 場(chǎng)掃逆程時(shí)間, 電子束很快地由屏幕下端回掃 到上端, 并采用消隱措施不在屏幕上顯示亮線。 圖 1-4 垂直掃描工作原理 當(dāng)場(chǎng)掃鋸齒波電流iV由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)逐漸變 化到c點(diǎn)時(shí), 電子束從熒光屏最上方a1經(jīng)b1掃 描至最下方c1, 電子束自上而下完成掃描正 程。 正程結(jié)束后, iV由最大負(fù)值c點(diǎn)很快變到 最大正值e點(diǎn), 電子束也很快地由熒光屏最下 面的c1點(diǎn)經(jīng)d1點(diǎn)迅速折回到最上面e1

15、點(diǎn), 完 成場(chǎng)掃描逆程。 假定電子束只有垂直掃描 而沒(méi)有水平掃描, 熒光屏上將呈現(xiàn)一條垂直 的亮線。 當(dāng)既有水平掃描又有垂直掃描時(shí), 熒光屏應(yīng)呈現(xiàn)滿屏幕近似平行的水平亮線, 即掃描光柵。 二、 隔行掃描原理及光柵的形成 隔行掃描是在保持幀頻25Hz、行頻15 625 Hz 不變的情況下, 把一幀畫(huà)面分成兩場(chǎng)來(lái)掃描。電 子束在掃描一幀圖像時(shí), 首先掃描所有的奇數(shù)行 (按空間排列順序)即第1、3、直至第625行的前 半行, 該場(chǎng)即所謂奇數(shù)場(chǎng); 然后電子束再返回頂部 掃描所有的偶數(shù)行, 即自625行后半行開(kāi)始, 接著掃 第2、4、直至624行, 該場(chǎng)稱(chēng)為偶數(shù)場(chǎng)。只要兩 場(chǎng)的周期相等(包括各自的正程、

16、 逆程時(shí)間亦相等) 且為幀周期的一半, 則奇、偶場(chǎng)光柵在屏幕上可以 實(shí)現(xiàn)均勻嵌套, 構(gòu)成一幅完整的圖像。 圖 1-5繪出了隔行掃描示意圖。 假設(shè)每幀周期包 含11行(其中含場(chǎng)逆程2行), 并假定當(dāng)t=0時(shí), iV為最大 正值, iH 為最大負(fù)值, 電子束恰掃描在畫(huà)面的左上端, 即奇數(shù)場(chǎng)的A2點(diǎn)處。 在行掃描電流iH從A開(kāi)始上升 至B(行掃正程), 然后 由B降到C(行逆程)的同時(shí), 場(chǎng)掃 描電流iV從A1降到B1和C1, 完成第1行掃描。 這時(shí)熒 光屏呈現(xiàn)出電子束的掃描軌跡是從A2到B2、C2(從B2 到C2為行逆程不呈現(xiàn)亮線), C2為熒光屏第3行的起始 點(diǎn)。 接著從iH的C點(diǎn)(即iV的C1

17、點(diǎn))起, 開(kāi)始熒光屏上的 第3行、 第5行、 的奇數(shù)場(chǎng)掃描, 直到iV到達(dá)最大 負(fù)值D1點(diǎn)止, 此時(shí)該場(chǎng)必終止于第9行的前半行D2點(diǎn)。 在第9行的后半行時(shí), 恰好進(jìn)行場(chǎng)回掃, 當(dāng)iV到達(dá)最大 正值G1時(shí), 電子束從下向上由D2經(jīng)E2、F2回到熒光屏 最上方的中點(diǎn)G2, 結(jié)束了第1場(chǎng)即奇數(shù)場(chǎng)的掃描。 圖 1-5 隔行掃描示意圖 偶數(shù)場(chǎng)的掃描正程是從G2點(diǎn)開(kāi)始的, 它的圖 形同樣可以根據(jù)iV和iH的波形畫(huà)出。 如圖(c)所 示。將圖(b)的奇場(chǎng)光柵與圖(c)的偶場(chǎng)光柵疊 加在一起, 即構(gòu)成全電視屏幕均勻相嵌的光柵 圖。 由于iV值表示電子束在熒光屏垂直方向上的 位置、 iH值表示電子束在水平方向上

18、的位置, 圖(a)中A1與G1的電平相同, 則說(shuō)明奇、偶兩場(chǎng) 的場(chǎng)正程起始點(diǎn)在熒光屏上的垂直位置是相同 的。 但由于選擇場(chǎng)周期是行周期的整數(shù)倍再加 半個(gè)行周期, 所以奇、偶兩場(chǎng)的場(chǎng)正程起始點(diǎn) 所對(duì)應(yīng)的iH值是不同的。 如圖(a)所示, 奇場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的是iH的最大負(fù)值, 而 偶場(chǎng)對(duì)應(yīng)的iH是零。 就是說(shuō), 兩場(chǎng)正程的起始點(diǎn)在 水平位置上差半行, 因此兩場(chǎng)的光柵不會(huì)重疊, 而 是實(shí)現(xiàn)均勻的嵌套。另外, 第3場(chǎng)正程的起始點(diǎn)和 第1場(chǎng)正程的起始點(diǎn)在時(shí)間上差一個(gè)幀周期, 是行 周期的整數(shù)倍, 因此它們?cè)跓晒馄辽系奈恢貌粌H垂 直方向上相同, 而且水平方向上也相同, 即第3場(chǎng)的 光柵與第1場(chǎng)的光柵完全重疊。

19、同樣第4場(chǎng)的光柵 與第2場(chǎng)的光柵也完全重疊。 通過(guò)以上分析可以得出這樣兩個(gè)結(jié)論: 為了實(shí) 現(xiàn)隔行掃描時(shí)奇、偶兩場(chǎng)掃描光柵均勻相嵌, 每幀 圖像的掃描行數(shù)(包括場(chǎng)逆程在內(nèi))必須為奇數(shù); 為 了保證各幀光柵的重疊, 要求每幀的掃描行數(shù)必須 是整數(shù)。 1.2.2 我國(guó)廣播電視掃描參數(shù) 我國(guó)廣播電視采用隔行掃描, 主要掃描參數(shù)如 下: 行頻: 15 625Hz 場(chǎng)頻: 50Hz 行周期: 64 s 場(chǎng)周期: 20 ms 行正程時(shí)間: 52 s 場(chǎng)正程時(shí)間: 18.4 ms 行逆程時(shí)間: 12 s 場(chǎng)逆程時(shí)間: 1.6 ms 幀頻: 25 Hz 每幀行數(shù): 625(顯 示575) 幀周期: 40 ms

20、每場(chǎng)行數(shù): 312.5(顯 示287.5) 1.3 重現(xiàn)電視圖像的基本參量 1.3.1 亮度、對(duì)比度和灰度 人眼最重要的視覺(jué)功能是對(duì)客觀景物的亮度感 覺(jué)。 亮度就是人眼對(duì)光的明暗程度的感覺(jué)。 亮度 用B表示, 度量亮度的單位為cd/m2。cd為燭光發(fā) 光強(qiáng)度坎德拉。 根據(jù)實(shí)際要求, 電視圖像平均亮 度應(yīng)不小于30 cd/m2, 最大亮度應(yīng)大于100cd/m 2 (或60cd/m 2)。 目前,顯像管的發(fā)光亮度能做到上百cd/m2的 量級(jí), 而所攝取客觀景物的最大亮度可高至上萬(wàn) cd/m2, 兩者差別很大,重現(xiàn)圖像是無(wú)法達(dá)到客觀 景物的實(shí)際亮度。 但由于人眼對(duì)背景亮度有很 強(qiáng)的適應(yīng)性, 所以只要

21、保持重現(xiàn)圖像的對(duì)比度與 客觀景物相等, 就可以獲得與客觀景物一樣的明 暗感覺(jué)了, 而完全沒(méi)有必要重現(xiàn)客觀景物的實(shí)際 亮度。 客觀景物的最大亮度與最小亮度之比稱(chēng)為對(duì) 榷取對(duì)于重現(xiàn)的電視圖像, 對(duì)比度不僅與顯像管 的最大亮度Bmax和最小亮度Bmin有關(guān), 還與周?chē)?環(huán)境亮度BD有關(guān), 其對(duì)比度K為 顯然環(huán)境越亮, 電視圖像的對(duì)比度就越低。一般 對(duì)比度能達(dá)到3040就可以獲得滿意的收看效果。 重現(xiàn)圖像的對(duì)比度越大, 圖像的黑白層次就越豐富, 人眼的感覺(jué)就越細(xì)膩、柔和。 圖像從黑色到白色之間的過(guò)渡色統(tǒng)稱(chēng)灰色。 灰 度就是將這一灰色劃分成能加以區(qū)別的層次數(shù)。 為 了鑒別電視機(jī)所能恢復(fù)原圖像明暗層次的

22、程度, 電視 臺(tái)發(fā)送一個(gè)十級(jí)灰度信號(hào)。 電視機(jī)經(jīng)調(diào)整后在圖像 中能區(qū)分的從黑到白的層次數(shù)稱(chēng)為該機(jī)具有相應(yīng)級(jí) 的灰度。 實(shí)際上, 電視機(jī)只要能達(dá)到六級(jí)灰度, 就能 收看明暗層次較佳的圖像。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甲級(jí) 和乙級(jí)電視機(jī)分別達(dá)到八級(jí)和七級(jí)灰度。 DD D BB B BB BB K min max min max 1.3.2 每幀掃描行數(shù)的確定 前面已經(jīng)討論過(guò), 為了獲得圖像的連續(xù)感、克服 閃爍效應(yīng)并不使圖像信號(hào)的頻帶過(guò)寬, 我國(guó)規(guī)定幀頻 為25Hz, 采用隔行掃描, 場(chǎng)頻定為50Hz。這樣的場(chǎng) 頻恰好等于電網(wǎng)頻率, 還可以克服當(dāng)電源濾波不良時(shí) 圖像的蠕動(dòng)現(xiàn)象。 由于掃描行數(shù)決定了電視系統(tǒng)的分

23、解力, 從而決 定了圖像的清晰度, 因此在電視崐標(biāo)準(zhǔn)中確定掃描行 數(shù)是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。 我國(guó)規(guī)定每幀含625行。 在幀頻一定時(shí), 每幀行數(shù)越多, 系統(tǒng)反映圖像細(xì)節(jié) 的能力越強(qiáng), 但信號(hào)占用的頻帶也加寬。事實(shí)上, 由 于人眼在一定距離內(nèi)分辨圖像細(xì)節(jié)能力有一定限度, 因此沒(méi)有必要過(guò)份提高每幀行數(shù)。于是, 可依據(jù)人的 這一視覺(jué)特性確定行數(shù)。 圖1-6繪出了人眼分辨圖像細(xì)節(jié)能力的示意 圖。 圖中, 為分辨角, 是在一定距離L時(shí), 人 眼恰能分辨的兩個(gè)黑點(diǎn)之間的夾角。 顯然越 小, 表示人眼的分辨力越強(qiáng), 反之則越弱。 因 此可以定義人眼的分辨力為分辨角的倒數(shù)。d 為兩個(gè)黑點(diǎn)之間距離, 即行距; h

24、為屏幕高度; 為視覺(jué)清楚區(qū)域張角; L為最佳觀看距離。由 圖得到分辨角為 1 60 2 360 )(60 2 360 L d Z d h Z L d （1-2） （1-3） 屏幕顯示行數(shù)Z為 則有 圖1-6 人眼的分辯力示意圖 一、 垂直分解力 垂直分解力是指沿著圖像的垂直方向上能夠分辨 像素的數(shù)目。顯然它受每幀屏幕顯示行數(shù)Z亦即總行 數(shù)Z的限制。 在最佳的情況下, 重直分解力M就等于 顯示行數(shù)Z。在一般情況下, 并非每一屏幕顯示行都 代表垂直分解力, 而取決于圖像的狀況以及圖像與掃 描線相對(duì)位置的各種情況, 這可用圖1-7加以說(shuō)明。 圖1-7(a)是攝取的圖像, 圖1-7(b)是重現(xiàn)的圖像。

25、圖中, 電子束截面覆蓋的是一行掃描線, 并且忽略了掃描線 之間實(shí)際存在的間隙。 圖(a)中, a1和a4的圖像細(xì)節(jié)(黑條與白條)恰好占據(jù) 了掃描線滿格, 此時(shí)攝像管輸出的圖像信號(hào)的電平高 低分明, 因而圖(b)中重現(xiàn)的圖像b1和b4仍是黑白分明 的原像, 此屬最佳情況, 垂直分解力M=Z。 圖 1-7 垂直分解力示意圖 如果攝取圖像為a2, 圖像細(xì)節(jié)與電子束中心 錯(cuò)開(kāi), 即電子束恰好覆蓋黑條和白條各一半, 則 各行的圖像信號(hào)均為黑、白信號(hào)電平的平均值, 因而重現(xiàn)圖像b2是一條均勻的灰色帶, 系統(tǒng)喪 失了垂直分解力, 即M=0。 當(dāng)攝取圖像為a3、a5時(shí), 其重現(xiàn)圖像是b3、 b5, b3圖像對(duì)

26、比度下降、b5黑白邊界不明顯, 但 能重現(xiàn)原圖像規(guī)律, 只是垂直分解力下降為原 線數(shù)的一半, 即M=Z/2。 因此, 考慮到圖像內(nèi)容的隨機(jī)性, 則有 M=kZ (1-4) k值通常為0.51, 若取k=0.76, 則有效垂直 分解力M=0.76575=437線。 垂直分解力M亦可用總行數(shù)Z來(lái)表示。因?yàn)橛?Z/Z=TSV/TV, 故有 二、 水平分解力 水平分解力是指沿圖像水平方向系統(tǒng)能分解 的像素?cái)?shù)目(垂直線數(shù)), 以N表示。 水平分解力取 決于電子束橫截面大小, 亦就是說(shuō), 水平分解力與 電子束直徑相對(duì)于圖像細(xì)節(jié)寬度的大小有關(guān)。 Z T T kM V SV )( (1-5) 電子束在水平方向

27、掃描與垂直方向掃描完 全不同。 垂直方向一定要一行一行地掃描, 相 鄰行之間的掃描線不重疊, 而水平方向則是連 續(xù)地掃描過(guò)去的。 以攝像管為例, 盡管電子束 可以聚焦得很細(xì), 但總有一定的截面積(接近于 像素), 因此它在水平掃描時(shí)將使黑白像素界線 模糊, 轉(zhuǎn)換成的圖像信號(hào)電壓不能突變, 存在一 過(guò)渡期。 如果圖像細(xì)節(jié)比電子束更小, 這時(shí)則 根本反映不出這種細(xì)節(jié)的崐變化了。 把這種現(xiàn) 象稱(chēng)做孔闌效應(yīng)。 孔闌效應(yīng)示意圖如圖1-8所示。 圖 1-8 孔闌效應(yīng)示意圖 圖1-8(a)是攝取圖像的取樣, 圖(b)是它轉(zhuǎn)換成的 圖像信號(hào)電壓波形。 圖中若白條與黑條的寬度遠(yuǎn)大于電子束直徑d, 當(dāng) 電子束從左

28、向右掃過(guò)畫(huà)面時(shí), 只有當(dāng)電子束的中心分 別處于x1位置以左和x2位置以右時(shí), 電子束截面才 完全覆蓋白條和黑條, 這時(shí)輸出圖像信號(hào)在對(duì)應(yīng)的t1 和t2時(shí)間達(dá)到最高電平u1和最低電平u2(正極性圖像 信號(hào))。而當(dāng)電子束中心處于x1和x2之間時(shí), 隨著電子 束覆蓋白條、黑條的面積不同, 將使信號(hào)u存在一過(guò) 渡期。其重現(xiàn)的圖像如圖(c)所示(忽略顯像管的孔 闌效應(yīng)時(shí)), 在白條和黑條交界處有灰色過(guò)渡區(qū), 它的 寬度為d, 這使圖像模糊從而降低水平分解力。 圖1-8(d)、 (e)給出了當(dāng)攝取圖像細(xì)節(jié)寬度改 變時(shí)其對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形。 當(dāng)細(xì)節(jié)寬度越來(lái)越窄直 至等于電子束直徑d時(shí), 由于不變, 圖像信號(hào)u將

29、 由梯形波趨于正弦波, 這時(shí)對(duì)比度保持不變, 轉(zhuǎn)換 成的圖像仍為黑和白, 但黑白邊緣呈現(xiàn)模糊的灰 色, 圖像的清晰度下降。 當(dāng)圖像細(xì)節(jié)寬度小于d時(shí), 還會(huì)使對(duì)比度顯著下降。 實(shí)際上, 在顯像管電光轉(zhuǎn)換中也存在上述的孔 闌效應(yīng), 但因攝像管光電靶的面積遠(yuǎn)比顯像管屏 幕小得多, 因而攝像管的孔闌效應(yīng)是主要的。為 了克服孔闌效應(yīng), 在電視發(fā)送端采用專(zhuān)用電路進(jìn) 行校正。 從以上討論可知, 要提高水平分解力, 需要減 小電子束直徑。 但電子束直徑太細(xì), 則在保持每 幀行數(shù)不變的前提下, 將在行與行之間有明顯空隙, 畫(huà)面被掃描到的部分將減少, 從而降低傳輸效率。 因此電子束大小要適當(dāng), 一般以等于一幀的高

30、度除 以掃描行數(shù)為宜。 這樣, 當(dāng)掃描行數(shù)確定之后, 電 子束直徑的大小和水平方向的分解力也就大致決 定了。 實(shí)驗(yàn)證明, 在同等長(zhǎng)度條件下, 當(dāng)水平分解力 等于垂直分解力時(shí)圖像質(zhì)量最佳。 因?yàn)槠聊坏膶?高比為4 3(人眼視覺(jué)清楚區(qū)為垂直張角15, 水 平張角為20), 故水平分解力可據(jù)(1-4)式求出 線58357576. 0 3 4 3 4 3 4 ZkMN （1-6） 同樣也可用Z表示N, 將(1-5)式代入(1-6)式得 z T T kN V SN )( 3 4 （1-7） 1.3.4 視頻信號(hào)的頻帶寬度 視頻信號(hào)(即圖像信號(hào))的頻帶寬度不僅是 確定射頻電磁波頻帶寬度的主要依據(jù), 而且

31、還直接關(guān)系到電視機(jī)高頻放大器和中頻放大 器的設(shè)計(jì)要求。 由于圖像信號(hào)的最低頻率可 視為直流, 因此圖像信號(hào)的最高頻率fmax就是 信號(hào)的頻帶寬度。 當(dāng)各水平方向都出現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)時(shí)將確定 信號(hào)最高頻率。 即由(1-6)式確定的N值就代 表在行掃描正程期TSH內(nèi)掃過(guò)的像素?cái)?shù), 于是 掃過(guò)每個(gè)像素需時(shí)為 MHz sTt f N T t SHd SH d 6 . 5 10522 583 2 1 2 1 6 max 圖像信號(hào)最高頻率對(duì)應(yīng)的周期為2td, 則有 故視頻信號(hào)的頻帶寬度為5.6MHz, 通常將其略稱(chēng)為6 MHz。 fmax也可用Z表示。將(1-8)式變換為 （1-8） 2 max max )(

32、3 1 )/(2)/(2 / Z T T T T kff TT Nf TT TN f SH H V SV V HSH N HSH SH 將關(guān)系式fH=(fV/2)Z及(1-7)式代入(1-9)式即得到 由(1-10)式可見(jiàn), 當(dāng)fV、 TSV、TV、 TH、 TSH為定值時(shí), fmax與z的平方成正比。 （1-9） （1-10） 1.3.5 圖像的幾何特征 人眼視覺(jué)最清楚的范圍是在垂直視角 約15、水平視角約20的矩形面積之 內(nèi)崐。根據(jù)這一特點(diǎn), 目前各國(guó)電視機(jī)屏 幕都采用矩形,寬高比大多為4 3, 也有 采用5 4和5 3等。 重現(xiàn)圖像的另一個(gè)幾何特征是幾何失 真, 也即是重現(xiàn)圖像的形狀、大

33、小、相對(duì) 位置等與原來(lái)景物的不一致程度。 通常, 圖像的幾何失真有兩種。 1.掃描鋸齒波電流非線性引起的幾何失 真 設(shè)系統(tǒng)傳送的是標(biāo)準(zhǔn)方格信號(hào), 則掃描 鋸齒電流及對(duì)應(yīng)的幾何圖像如圖1-9所示。 圖 1-9 掃描非線性引起圖像失真 圖1-9(a)是當(dāng)行、場(chǎng)掃描電流均為線性 時(shí)的理想情況, 此時(shí)重現(xiàn)圖像與原圖像相似, 沒(méi)有幾何失真。當(dāng)行、 場(chǎng)掃描電流非線性 時(shí), 其重現(xiàn)的方格寬度、高度就會(huì)不均勻而 呈現(xiàn)幾何失真, 如圖(b)、圖(c)所示。衡量 失真的程度用幾何失真系數(shù)表示。 水平幾何失真系數(shù)NH為 minmax minmax )(2 dd dd N H 垂直幾何失真系數(shù)NV為 min minm

34、ax )(2 hh hh N V V 通常電視機(jī)要求NH17%, NV12%。 圖 1-10 圖像幾何失真示意圖 2.偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不規(guī)則引起的幾何失真 由于偏轉(zhuǎn)線圈繞制和安裝不當(dāng), 使磁場(chǎng)方向不 規(guī)則、 不均勻及行、 場(chǎng)磁場(chǎng)彼此不垂直等, 則掃 描光柵將產(chǎn)生枕形、 桶形及平行四邊形等幾何失 真。 圖1-10為枕形和桶形失真情況。 幾何失真系數(shù)Ng表示如下: 水平方向 重直方向 通常電視機(jī)要求NgH、NgV均小于3%。 BCAD hh N CDAB dd N gH gH )(2 )(2 21 21 1.4 全電視信號(hào) 1.4.1 圖像信號(hào) 圖像信號(hào)是反映圖像內(nèi)容的電視信號(hào), 它的電 壓高低表示圖像像

35、素的明暗程度。 由于圖像是隨 機(jī)性的, 因此圖像信號(hào)電平也在一定范圍內(nèi)隨機(jī)起 伏。 圖像信號(hào)是在電子掃描作用下, 由攝像管將 明暗不同的景像轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào), 然后經(jīng)信號(hào) 通道傳送給顯像管, 用于控制顯像管中投射到熒光 屏上電子束的強(qiáng)弱。 圖1-11為兩行的圖像信號(hào)波形。 圖 1-11 圖像信號(hào) 一、 圖像信號(hào)的特點(diǎn) 圖像信號(hào)有兩個(gè)主要特點(diǎn)。 1.相關(guān)性 對(duì)于一般的活動(dòng)圖像, 由于在垂直方 向變化緩慢, 而且每幀圖像顯示575行、 行掃周期很短, 故相鄰兩行的圖像信號(hào)的 差別很小。 因此, 在幀間與行間具有較 強(qiáng)的相關(guān)性, 對(duì)靜止圖像而言, 則具有行 重復(fù)性或幀重復(fù)性, 即周期性。 2.單極

36、性 圖像信號(hào)電平的數(shù)值總是在零值以上或零 值以下的一定電平范圍內(nèi)變化的, 它不會(huì)同時(shí) 跨越零值上下兩個(gè)區(qū)域, 也即具有單極性特點(diǎn)。 因此圖像信號(hào)具有平崐均值, 該平均值決定了 圖像的背景亮度。 在傳輸中可以隔斷直流只傳 輸交流信號(hào), 但在圖像重現(xiàn)前必須恢復(fù)直流以 呈現(xiàn)背景亮度。 圖像信號(hào)有正極性和負(fù)極性之分, 如1.1.1 節(jié)所述。 我國(guó)采用負(fù)極性信號(hào)制, 已調(diào)信號(hào)的 黑電平為75%相對(duì)電平, 白電平為10%相對(duì) 電平, 如圖1-11所示。 二、 圖像信號(hào)的頻譜 已知圖像信號(hào)的頻譜寬是6MHz, 其頻譜特 性如圖1-12所示。它表示圖像信號(hào)的頻率在 6MHz范圍內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同, 而且圖像分別

37、都 能達(dá)到最黑和最白, 因而信號(hào)幅度亦是相等的。 事實(shí)上, 當(dāng)攝取的圖像一定時(shí), 由于圖像信號(hào)具 有周期性, 它的頻譜將是離散的線狀譜, 故應(yīng)注 意這兩種表示方法的含義及其區(qū)別和聯(lián)系。 下面分析幾種固定圖像的信號(hào)波形及離散 譜特性, 從而找出一般圖像信號(hào)離散譜特性的 規(guī)律。 圖 1-12 圖像信號(hào)總頻譜 圖1-13(a)所示圖像, 其對(duì)應(yīng)的圖像信 號(hào)u是以場(chǎng)為周期的方波(圖中是負(fù)極性 圖像信號(hào), 并忽略行、場(chǎng)逆程期), 其頻譜 |A(f)|是以場(chǎng)頻fV為間隔的離散譜, 考慮到 圖像一般不對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn), 故不忽略各偶次 諧波(以下均同)。 隨著諧波次數(shù)增高, 振 幅將減小。 圖(b)所示圖像, 其

38、對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)u 是以行重復(fù)期為周期的方波信號(hào),其頻譜 |A(f)|是以行頻fH為間隔的離散譜。同樣, 隨著諧波次數(shù)增加, 振幅也將愈來(lái)愈小。 圖 1-13 圖像信號(hào)及其頻譜 圖(c)所示圖像, 其對(duì)應(yīng)波形為u, 它可看作是以 場(chǎng)頻信號(hào)對(duì)行頻信號(hào)實(shí)行幅度調(diào)制。于是其頻譜 |A(f)|是以fH及其各次諧波為主譜線; 在每條主譜線 的兩側(cè), 則是以場(chǎng)頻fV及其各次諧波為間隔的副譜線, 因此圖(c)所示圖像具有雙重離散譜。 推廣到更一 般的固定圖像, 其信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)仍如圖(c)所示, 只是 因一般圖像在垂直方向變化不規(guī)則并考慮到隔行掃 描特點(diǎn), 圖中主譜線兩側(cè)的線狀譜也可以看作是以 幀頻為間隔的。

39、對(duì)于活動(dòng)圖像來(lái)說(shuō), 由于信號(hào)仍可看作是以行為 周期的, 因此, 以行頻為主譜線的頻譜結(jié)構(gòu)保持不 變, 只是因圖像是隨時(shí)間變化的, 信號(hào)不再看作是以 場(chǎng)(幀)為周期, 因此在主譜線兩側(cè)的線狀譜將趨于連 續(xù)譜(即圖|A(f)|中的三角形內(nèi)的線狀譜將趨于連續(xù) 譜)。 1.4.2 復(fù)合消隱信號(hào) 復(fù)合消隱信號(hào)包括行消隱和場(chǎng)消隱兩種信 號(hào), 如圖1-14所示。 行消隱信號(hào)用來(lái)確保在行掃描逆程期間顯 像管的掃描電子束截止, 不傳送圖像信息; 場(chǎng)消 隱信號(hào)是使在場(chǎng)掃描逆程期間掃描電子束截止, 停止傳送圖像信息。 因此在行、場(chǎng)回掃期間熒 光屏上不出現(xiàn)干擾亮線。 行、場(chǎng)消隱脈沖的相對(duì)電平為75%, 相當(dāng)于 圖像信

40、號(hào)黑電平。行消隱脈寬為12s、周期為 64 s, 場(chǎng)消隱脈寬為1 612s、 周期為20ms。 從以上討論中可以看出, 圖像信號(hào)頻 譜實(shí)際上是呈梳齒狀的離散譜, 在相鄰兩 組主副譜線簇之間存在相當(dāng)大的間隙。 根據(jù)分析與實(shí)驗(yàn), 因圖像在垂直方向變化 緩慢, 因此主譜線兩側(cè)的邊頻對(duì)數(shù)m不超 過(guò)10, 如以m=20、 fV=50Hz 計(jì)算, 則每 組譜線所占頻帶約2f=22050=2kHz , 而主譜線間隔為15.625 kHz, 所以 其空隙很大, 因此我們可以采用頻譜間置 方法將色度信號(hào)間置在亮度信號(hào)之間。 圖 1-14 復(fù)合消隱信號(hào) 1.4.3 復(fù)合同步信號(hào) 復(fù)合同步信號(hào)是由行同步脈沖、 場(chǎng)同

41、步脈沖、 開(kāi)槽脈沖、 前后均勻脈沖組成。 一、 同步的重要性 同步是電視接收技術(shù)中一個(gè)特殊問(wèn)題, 也是一 個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。 這是因?yàn)樵诎l(fā)送端已將圖像 進(jìn)行空間分割, 分解成40萬(wàn)個(gè)像素, 再一個(gè)一個(gè)地 按一定順序崐傳送出去。 而電視接收機(jī)也只能是 一個(gè)一個(gè)地接收像素, 因此, 電視接收機(jī)要想呈現(xiàn) 出一幅和發(fā)送端完全相同的圖像, 不但要求收到的 像素?cái)?shù)目與發(fā)出的相等, 而且這40萬(wàn)個(gè)像素組合排 列的規(guī)律也必須和發(fā)送端一致。 這樣才能把已被 分割成為40萬(wàn)個(gè)小“碎片”的一幅圖像重新組合 還原。 在電視接收技術(shù)中, 把收到的像素按發(fā)送端的 規(guī)律組合成原圖像, 叫做收、 發(fā)兩端同步。 由于 將圖像分

42、解成像素和順序傳送像素的任務(wù)是由攝 像管通過(guò)電子束掃描來(lái)完成的, 像素的重新組合則 是由顯像管通過(guò)電子束掃描來(lái)完成的, 所以, 同步 的實(shí)質(zhì)就是保證收發(fā)兩端的電子束掃描步調(diào)完全 一致。 這就是: 第一, 收發(fā)兩端每秒掃描的行數(shù)和 場(chǎng)數(shù)應(yīng)該相同, 即每個(gè)行掃描周期和場(chǎng)掃描周期內(nèi) 包含的像素?cái)?shù)相同; 第二, 收發(fā)兩端電子束掃描的 位置要一一對(duì)應(yīng), 即發(fā)端在哪一點(diǎn)拾取的信號(hào), 收 端也要顯示在哪一點(diǎn)。 這就是說(shuō), 同步就是使收 發(fā)兩端電子束掃描規(guī)律一致, 即同頻同相。 當(dāng)收發(fā)兩端行掃描不同步時(shí), 顯示的 圖像如圖1-15所示。 圖(a)表示收發(fā)兩端 同步時(shí)圖像。 圖(b)表示當(dāng)收端行周期略 大于發(fā)端

43、時(shí), 發(fā)端的各行像素將逐次提前 在收端的對(duì)應(yīng)行出現(xiàn), 使圖像呈現(xiàn)向左傾 斜的形狀, 圖像右側(cè)出現(xiàn)的是對(duì)應(yīng)于行消 隱電平的黑條。 圖(c)為當(dāng)收端行周期略 小于發(fā)端時(shí)的右傾斜圖像。 圖(d)是當(dāng)收 發(fā)兩端同頻但不同相時(shí)的畸變圖像, 圖像 雖然穩(wěn)定, 但被分裂成左右兩半。 保持收發(fā)兩端場(chǎng)掃描同步也十分必要。 若收端場(chǎng)掃描周期略大于發(fā)端, 則掃描速 度變慢, 各場(chǎng)逐次提前, 圖像將不斷向上 滾動(dòng)。 反之, 當(dāng)收端場(chǎng)掃周期略小于發(fā) 端, 圖像將不斷向下滾動(dòng)。 當(dāng)收發(fā)兩端 場(chǎng)掃周期(頻率)相等, 但初始相位不同(例 如差半場(chǎng))時(shí), 雖圖像穩(wěn)定, 但被分裂成上 下兩半, 如圖1-16所示。 圖 1-15

44、行掃描不同步時(shí)顯示圖像 圖1-16 場(chǎng)相位偏差時(shí)圖像 二、 簡(jiǎn)單復(fù)合同步信號(hào) 為了討論方便, 把尚未加置前后均衡脈 沖和未加開(kāi)槽脈沖的復(fù)合同步信號(hào)稱(chēng)為簡(jiǎn) 單復(fù)合同步信號(hào)。 簡(jiǎn)單復(fù)合同步信號(hào)只包 含有行同步和場(chǎng)同步兩個(gè)信號(hào)。圖1-17為 復(fù)合消隱與行、場(chǎng)同步信號(hào)的示意圖。由 于采用隔行掃描, 一幀分為兩場(chǎng), 故兩個(gè)場(chǎng) 同步信號(hào)之間相隔312.5行。 通常都把場(chǎng) 同步脈沖的前沿作為一場(chǎng)的開(kāi)始, 奇數(shù)場(chǎng)結(jié) 束于半行數(shù)處, 偶場(chǎng)開(kāi)始于半行數(shù)處。 圖 1-17 行場(chǎng)同步與復(fù)合消隱信號(hào)示意圖 行同步信號(hào)是在發(fā)端每一行掃描正程結(jié)束之后發(fā) 送出的脈沖信號(hào), 表示行正程的結(jié)束。 電視機(jī)在收到 這個(gè)信號(hào)之后就立即

45、開(kāi)始行回掃, 以保證電視機(jī)的行 掃描與發(fā)送端同步。 行同步信號(hào)只作同步用, 不應(yīng)在 屏幕上顯示出來(lái), 所以行同步信號(hào)是在行消隱期間送 出的。 行(場(chǎng))同步信號(hào)電平約占全電視信號(hào)總幅度的 25%, 疊加在消隱信號(hào)上。 行同步脈沖寬度為4.7 s, 行同步脈沖前沿滯后行消隱脈沖前沿約為1.3s。 場(chǎng)同步信號(hào)是在每一場(chǎng)正程結(jié)束后送出的脈沖信 號(hào), 以表示場(chǎng)正程的結(jié)束。 電視機(jī)收到這個(gè)信號(hào)就開(kāi) 始場(chǎng)回掃, 以確保電視機(jī)與發(fā)端保持場(chǎng)掃描同步。 同 樣, 場(chǎng)同步信號(hào)也應(yīng)該在場(chǎng)消隱信號(hào)出現(xiàn)后就送出, 而 且比場(chǎng)消隱信號(hào)電平高25%。場(chǎng)同步信號(hào)脈沖寬度規(guī) 定為2.5行周期, 為160 s。場(chǎng)同步信號(hào)前沿滯后場(chǎng)

46、消 隱信號(hào)前沿約為160 s。 三、 均衡、 開(kāi)槽脈沖及復(fù)合同步信號(hào) 1.均衡脈沖 由于同步信號(hào)電平高于消隱信號(hào)和圖像信號(hào), 因此可以采用幅度分離法將行、 場(chǎng)同步信號(hào)從全 電視信號(hào)中分離出來(lái)。 分離后的行、 場(chǎng)同步信號(hào) 如圖1-18(a)所示。 然后再利用行、 場(chǎng)同步脈沖寬 度不同, 采用積分電路取出場(chǎng)同步脈沖。 由于隔行掃描的奇、 偶場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)的起點(diǎn), 相對(duì)于行同步信號(hào)的位置不同, 奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步信 號(hào)A前沿與行同步前沿相同, A的后沿與行同步前沿 差半行; 而偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)B是從半行處開(kāi)始, 終止于整行處。 因此, 如果將圖1-18中奇場(chǎng)場(chǎng)同步 信號(hào)A和偶場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)B輸入到積分電

47、路, 得到的 積分波形是不崐同的, 如圖1-18(b)所示。 圖1-18 行場(chǎng)同步脈沖和積分輸出波形 這樣, 由于兩場(chǎng)的場(chǎng)同步信號(hào)前沿與上一場(chǎng)最后 一個(gè)行同步相隔時(shí)間不同, 致使場(chǎng)同步前沿到達(dá)時(shí) 積分電容上存在的起始電壓不相等。 假如, 當(dāng)奇數(shù) 場(chǎng)同步A到達(dá)的t1時(shí)刻, 前面的行同步放電已使積分 電容上電壓為零伏,偶數(shù)場(chǎng)同步B到達(dá)的t1時(shí)刻, 積 分電容上存在放電剩余電壓EC2值, 則造成對(duì)A、B 兩場(chǎng)同步積分起始電壓不同。 這樣, 奇場(chǎng)同步積分 電壓將延遲t1時(shí)間達(dá)到場(chǎng)掃描振蕩器的觸發(fā)電平 EC1值, 即奇數(shù)場(chǎng)在t2時(shí)刻觸發(fā)、開(kāi)始回掃; 偶場(chǎng)同步 積分電壓將延遲t1時(shí)間達(dá)到EC1值, 即偶數(shù)

48、場(chǎng)在t2 時(shí)刻觸發(fā)、 開(kāi)始回掃。 由于t1t1, 所以圖1- 18(b)中的實(shí)際奇數(shù)場(chǎng)場(chǎng)周期TV小于TV。 同理, 實(shí) 際的偶數(shù)場(chǎng)場(chǎng)周期將大于TV。 隔行掃描要求兩場(chǎng)的場(chǎng)掃描時(shí)間必須相等, 才 能保證偶數(shù)場(chǎng)的掃描行準(zhǔn)確地嵌在奇數(shù)場(chǎng)各掃描 行之間。如果兩場(chǎng)掃描時(shí)間不等, 就不能保證準(zhǔn) 確地隔行掃描, 嚴(yán)重時(shí)將會(huì)產(chǎn)生并行現(xiàn)象, 使垂直 清晰度下降。解決辦法, 在奇、偶場(chǎng)的場(chǎng)同步信 號(hào)前的2.5行期間內(nèi), 共設(shè)置5個(gè)周期為T(mén)H/2的 均衡脈沖, 以使兩個(gè)場(chǎng)同步脈沖前的2.5行期間內(nèi) 的波形相同, 使奇、偶場(chǎng)同步前沿到達(dá)時(shí), 積分電 容上充得的電壓基本相等。另外, 為使場(chǎng)同步前 2.5行內(nèi)的平均電平保

49、持不變, 將5個(gè)均衡脈沖寬 度減小一半, 為2.35s。 同時(shí), 考慮到兩場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)之后的 積分波形不同也可能對(duì)某些掃描電路有 影響, 所以在場(chǎng)同步信號(hào)后面也加了5個(gè) 均衡脈沖, 使場(chǎng)同步脈沖結(jié)束之后的2.5 行期間內(nèi), 奇偶兩場(chǎng)的積分波形也完全一 樣。 設(shè)置前后均衡脈沖波形參見(jiàn)后面圖1- 20。 2.場(chǎng)同步槽脈沖 由圖1-18可知, 在場(chǎng)同步信號(hào)期間將丟失23 個(gè)行同步的信息, 以致收、發(fā)兩端在此期間不能保 持嚴(yán)格同步, 這會(huì)使屏幕圖像最上面的幾行出現(xiàn)不 穩(wěn)定。為了使場(chǎng)同步信號(hào)期間不丟失行同步信息, 要對(duì)場(chǎng)同步脈沖進(jìn)行開(kāi)槽。 開(kāi)槽的方式: 在奇數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖上開(kāi)兩個(gè)、 在偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步脈

50、沖上開(kāi)三個(gè)寬度均為4.7 s的 槽, 槽的后沿應(yīng)在原行同步脈沖上升沿的位置。這 樣, 采用微分電路, 在場(chǎng)同步開(kāi)槽的后沿(上升沿)位 置處就獲得了相應(yīng)的行同步尖脈沖。 奇偶場(chǎng)同步開(kāi)槽波形如圖1-19所示。 由圖可見(jiàn), 由于奇偶兩場(chǎng)的場(chǎng)同步脈沖開(kāi) 槽位置不同, 也會(huì)使積分輸出波形產(chǎn)生差 異。 于是在場(chǎng)同步期內(nèi)增加開(kāi)槽, 即每半 行開(kāi)一個(gè)槽(槽寬不變), 在奇、 偶兩個(gè)場(chǎng) 同步信號(hào)上都開(kāi)五個(gè)槽脈沖, 這樣, 奇、 偶兩場(chǎng)槽脈沖的分布位置就完全一樣了, 積分之后的輸出波形下凹數(shù)目及位置也就 完全相同了。 圖 1-19 場(chǎng)同步脈沖開(kāi)槽后的波形 隔行掃描加均衡脈沖及增加槽脈沖后 的同步信號(hào)波形如圖1-2

51、0(a)、 (b)所示。 顯然, 這時(shí)奇、 偶兩場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)的積 分輸出波形就一致了, 如圖1-20(c)。 從 而保證了奇場(chǎng)周期等于偶場(chǎng)周期, 保證了 隔行掃描的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。 圖 1-20 實(shí)際復(fù)合同步脈沖及積分輸出波形圖 1.4.4 全 電 視 信 號(hào) 全電視信號(hào)的波形如圖1-21所示。它 由圖像信號(hào)及六種輔助信號(hào)(場(chǎng)同步、 行 同步、場(chǎng)消隱、行消隱、前后均衡脈沖及 槽脈沖)組成。 前面分析的圖像信號(hào)頻帶 寬度, 就是全電視信號(hào)的頻帶寬度, 因?yàn)楦?種周期的輔助信號(hào)的最高頻率不超過(guò)圖像 信號(hào)的最高頻率。 圖1-21 黑白全電視信號(hào) 全電視信號(hào)有如下三個(gè)特點(diǎn): 1.脈沖性 全電視信號(hào)由圖像信號(hào)

52、、 同步信號(hào)、 消隱 信號(hào)等多種信號(hào)組合而成。 雖然圖像信號(hào)是隨 機(jī)的, 既可以是連續(xù)漸變的, 也可以是脈沖跳變 的, 但輔助信號(hào)均為脈沖性質(zhì), 這使全電視信號(hào) 成為非正弦的脈沖信號(hào)。 2.周期性 由于采用了周期性掃描方法, 使全電視信號(hào) 成為以行頻或場(chǎng)頻周期性重復(fù)的脈崐沖信號(hào)。 3.單極性 與圖像信號(hào)的單極性相同, 全電視信號(hào)也有 正極性與負(fù)極性之分, 圖1-21所示即為負(fù)極性 黑白全電視信號(hào)波形圖。 全電視信號(hào)中各輔助脈沖參數(shù)如下: 行消隱脈寬: 12 s 行同步脈寬: 4.7 場(chǎng)消隱脈寬: 1 612s 場(chǎng)同步脈寬: 160 槽脈沖寬: 4.7s 均衡脈沖寬: 2.35s 1.5 電視信

53、號(hào)的發(fā)送 1.5.1 視頻信號(hào)發(fā)送前的補(bǔ)償處理 從攝像機(jī)送來(lái)的圖像信號(hào)通常要在電視臺(tái)中心 機(jī)房的調(diào)像臺(tái)和導(dǎo)演控制臺(tái)進(jìn)行以下的補(bǔ)償處理: (1) 電纜校正。 由于攝像機(jī)離中心機(jī)房往往比 較遠(yuǎn), 電纜較長(zhǎng), 它的分布電容和電感會(huì)使信號(hào)的 高頻分量跌落, 影響圖像清晰度。 為此, 設(shè)置一電 纜校正放大器, 通過(guò)調(diào)節(jié)電路的幅頻特性, 使信號(hào) 的高頻分量得到補(bǔ)償。 (2) 黑斑校正。 由于多種原因, 比如攝像機(jī)鏡頭的 各區(qū)域亮度不均勻性、 投射在光電靶面的背景光的 不均勻性及掃描電子束在靶面邊緣不能垂直上靶等 原因, 會(huì)使重現(xiàn)畫(huà)面上出現(xiàn)黑斑效應(yīng)(在彩色電視中則 表現(xiàn)為色斑效應(yīng)), 為此, 設(shè)置專(zhuān)門(mén)的黑斑

54、校正電路加 以抵消或抑止。 (3) 輪廓校正(孔闌校正)。 由于孔闌效應(yīng)而使圖 像信號(hào)出現(xiàn)過(guò)渡期, 使輸出波形輪廓不分明, 影響圖 像清晰度。 為此, 采用專(zhuān)用輪廓校正電路(接收機(jī)中 則稱(chēng)勾邊電路)使信號(hào)突變部分的輪廓得到補(bǔ)償。 (4) 灰度校正(校正)。 用來(lái)克服由于顯像管調(diào)制 特性非線性引起的收、 發(fā)間圖像的亮度失真, 在調(diào)像 臺(tái)設(shè)置附加電路加以校正。 (5) 直流分量恢復(fù)。 由于視頻通道部分往往采 用交流放大器, 它將使圖像信號(hào)中的緩慢的低頻 分量丟失, 因而丟失圖像的背景亮度。 為恢復(fù)這 一分量, 常采用箝位電路以恢復(fù)原圖像的背景亮 度。 (6) 彩色校正。 在彩色電視中還要進(jìn)行彩色校

55、 正, 以使攝像機(jī)的光譜響應(yīng)特性與顯像管的三基 色混合曲線相一致, 才不致引起彩色失真。 來(lái)自攝像機(jī)的視頻圖像信號(hào)經(jīng)過(guò)上述各種補(bǔ) 償、校正后, 在中心機(jī)房形成黑白(或彩色)全電視 信號(hào), 輸送到導(dǎo)演控制臺(tái)進(jìn)行信號(hào)的剪接選擇, 實(shí) 現(xiàn)各種特寫(xiě)鏡頭的重疊和完成各種特技功能, 以 增強(qiáng)藝術(shù)效果。 經(jīng)選擇后的全電視信號(hào)和相應(yīng)的 伴音信號(hào)分別送到圖像發(fā)射機(jī)(去調(diào)幅圖像載頻) 和伴音發(fā)射機(jī)(去調(diào)頻伴音載頻)。 1.5.2 圖像信號(hào)的調(diào)制 一、 調(diào)幅原理 調(diào)幅即幅度調(diào)制。 這種調(diào)制方式是使 作為載波的高頻正弦信號(hào)uP的振幅隨著 所要傳送的信號(hào)瞬時(shí)值而變化。如圖1- 22(a)所示。低頻的正弦波稱(chēng)為調(diào)制信號(hào),

56、 高頻等幅信號(hào)稱(chēng)為載波。 圖 1-22 調(diào)幅波的波形 設(shè)低頻調(diào)制信號(hào)為 載波信號(hào)為 則調(diào)幅波信號(hào)為 tUu tUu ppmp m sin sin 111 ttmU tt U U Uu papm p pm m pm sin)sin1 ( sin)sin1 ( 1 1 1 （1-11） 式中, ma=Um1/Upm為調(diào)幅度, 其值介于 01之間。 將(1-11)式進(jìn)行三角函數(shù)分 解, 則有 tUmtUmtU ttUmtU ttmUu tppmatppmappm ppmappm papm )( 2 1 )( 2 1 sin sinsinsin sin)sin1 ( 1 1 或表示成為 tffUm t

57、ffmfUu ppma papTpm )(2cos 2 1 )(2cos 2 1 2sin 1 1 從(1-12)式可以看出, 調(diào)幅信號(hào)除了原載頻fP之外, 還包括兩個(gè)新的頻率(fP+f1) 和(fP-f1), 這兩個(gè)頻率稱(chēng)為調(diào)幅波的兩個(gè)邊頻。在這種用單一頻率f -1調(diào)制的情況 下, 載頻的幅度為UPm, 上、下兩個(gè)邊頻的幅度是 。其調(diào)幅波的頻譜如 圖1-22(b)所示。 pmaU m 2 1 二、 已調(diào)高頻電視信號(hào) 用全電視信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)幅, 調(diào)幅 后的高頻信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)高頻電視信號(hào), 其 波形如圖1-23(a)所示。 它的包絡(luò)線形狀 和全電視信號(hào)波形相同, 其包絡(luò)內(nèi)的頻率 仍為載頻頻率fp

58、。 圖(a)為負(fù)極性調(diào)幅, 圖(b)為正極性調(diào)幅。 我國(guó)采用負(fù)極性調(diào) 幅。 圖 1-23 視頻調(diào)幅波及頻譜 負(fù)極性調(diào)制有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn): 負(fù)極性調(diào)幅波的 同步脈沖頂對(duì)應(yīng)于圖像發(fā)射極的輸出功率最大值, 在一般情況下, 一幅圖像中亮的部分總比暗的部分 面積大, 因而負(fù)極性調(diào)制時(shí), 調(diào)幅信號(hào)的平均功率 要比峰值功率小很多, 顯然工作效率高; 在傳輸過(guò) 程中, 當(dāng)有脈沖干擾疊加在調(diào)幅信號(hào)上時(shí), 對(duì)正極 性調(diào)制來(lái)說(shuō), 干擾脈沖為高電平(白電平也為高電 平), 經(jīng)解調(diào)后在熒屏上呈現(xiàn)為亮點(diǎn), 較易被人眼察 覺(jué), 而負(fù)極性調(diào)制, 干擾脈沖雖也為高電平(白電平 為低電平), 經(jīng)解調(diào)后在熒屏上呈現(xiàn)為暗點(diǎn), 人眼對(duì)

59、暗點(diǎn)不敏感, 并且也易于通過(guò)自動(dòng)干擾抑制電路減 小其影響; 負(fù)極性調(diào)制便于將同步脈沖頂用作基準(zhǔn) 電平進(jìn)行信號(hào)的自動(dòng)增益控制。 全電視信號(hào)不同于單一頻率的調(diào)制信號(hào), 其信號(hào)頻率帶寬為06 MHz。根據(jù)(1-12)式 可知, 全電視信號(hào)調(diào)幅波的頻譜分布是在載頻 fP的兩邊各有一個(gè)邊帶: 上邊帶(fP+f1max) 和下 邊帶(fP-f1max), 總的帶寬是最高調(diào)制頻率f1max 的兩倍, 即26 MHz。 參見(jiàn)圖1-23 (c)、 (d)。 1.5.3 伴音信號(hào)的調(diào)制 電視廣播中伴音的頻率范圍為50Hz 到 15kHz。伴音信號(hào)采用調(diào)頻方式傳送。 載波 被伴音信號(hào)調(diào)頻以后稱(chēng)為已調(diào)高頻伴音信號(hào)。

60、一、 調(diào)頻原理 所謂調(diào)頻, 就是用需要傳送的伴音信 號(hào)去調(diào)制載波的頻率, 使載波頻率隨伴音 信號(hào)的瞬時(shí)值而變化。 設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的低頻信號(hào) u2=U2mcos2t 伴音的載波信號(hào)為 uS=USmcosst 則可以寫(xiě)出調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 )sincos( )sincos( 2 2 2 21 tmtU t Uk tUu fSSm m SSm （1-13） 式中: mf為調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù), 也即最大相移 2 2 mf f Uk m （1-14） kf為比例常數(shù), 表示單位調(diào)制信號(hào)所引起的頻率偏移(rad/sV)。 故調(diào)頻波的最大頻率偏移為 mfm Uk 2 （1-15） 由(1-14)、(1-