精品課程 天津大學(xué)電視原理課件2課件

1、第2章電視傳像基本原理天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院電視原理 fR(x,y,t)fG(x,y,t) fB(x,y,t) fL(x,y,t)根據(jù)人眼對(duì)細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺(jué)特性，可以把一幅平面圖像分解成許許多多小單元。這些組成畫面的細(xì)小單元具有單一的亮度和色度，稱為像素（pixel）。像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目越多，圖像就越清晰。根據(jù)人眼的視覺(jué)惰性可以把時(shí)間連續(xù)的景物分解成一幅幅時(shí)間不連續(xù)的畫面，只要畫面的顯示頻率高于臨界閃爍頻率，就可以獲得連續(xù)活動(dòng)圖像的感覺(jué)。 對(duì)于彩色電視，每一個(gè)平面活動(dòng)基色圖像都可以表示成空間坐標(biāo)x、y和時(shí)間t 的三維離散函數(shù):fR(xm,yn,tk)fG(xm,yn,tk)

2、fB(xm,yn,tk) 對(duì)于黑白電視，平面活動(dòng)亮度圖像可表示為fL(xm,yn,tk) 電視圖像離散化可以壓縮需要傳送的信息量。 如何用一維時(shí)間函數(shù)的電視信號(hào)傳送三維活動(dòng)電視圖像？2. 圖像的順序傳送圖像的順序傳送并行傳送： 把不同位置上的像素同時(shí)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，分別用相應(yīng)信道同時(shí)傳送出去。根據(jù)人眼的細(xì)節(jié)分辨力，一幅圖像要比較清晰，至少要有40萬(wàn)以上的像素，即需40萬(wàn)個(gè)信道 。 不經(jīng)濟(jì)，也不可能。 并行傳送示意圖并行傳送示意圖發(fā)送端發(fā)送端接收接收端端順序傳送（串行傳送）：傳輸通道開(kāi)關(guān)同步順序傳送示意圖3. 掃描掃描將光圖像轉(zhuǎn)換成順序傳送的電信號(hào)的過(guò)程及其逆過(guò)程稱為將光圖像轉(zhuǎn)換成順序傳送的

3、電信號(hào)的過(guò)程及其逆過(guò)程稱為掃描掃描。fL(xm,yn,tk)三維圖像信號(hào)三維圖像信號(hào)f(t)一維電視信號(hào)一維電視信號(hào)掃掃描描 行掃描行掃描水平掃描水平掃描 場(chǎng)掃描場(chǎng)掃描垂直掃描垂直掃描掃掃描描周期重復(fù)上述掃描周期重復(fù)上述掃描行掃描正程，行掃描逆程行掃描正程，行掃描逆程場(chǎng)掃描正程，場(chǎng)掃描逆程場(chǎng)掃描正程，場(chǎng)掃描逆程2.1.2 光光-電電/電電-光轉(zhuǎn)換原理光轉(zhuǎn)換原理 發(fā)端 ：光-電轉(zhuǎn)換攝像管 收端 ：電-光轉(zhuǎn)換顯像管1.攝像CCDCharge Couple Device電荷耦合器件幀轉(zhuǎn)移CCD攝像管光敏成像區(qū)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)移區(qū)讀出移位寄存器時(shí)序控制電路讀出移位寄存器（遮光）讀出移位寄存器（遮光）圖像信號(hào)圖像

4、信號(hào)感光單元感光單元存貯轉(zhuǎn)移區(qū)存貯轉(zhuǎn)移區(qū)光敏成像區(qū)光敏成像區(qū)轉(zhuǎn)移移位寄存器轉(zhuǎn)移移位寄存器（遮光）（遮光） 2.顯像顯像管陰極射線管Cathode Ray Tube(CRT)主要組成：電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等。 來(lái)自攝像端的信號(hào)加到顯像管的柵極，控制電子束的能量，從而控制熒光粉的發(fā)光亮度，使熒光屏正確重現(xiàn)發(fā)端圖像。000Ek L校正ddLk E攝像管光電轉(zhuǎn)換特性近似為線性：而顯像管電光轉(zhuǎn)換特性為非線性：亮度與柵陰壓的次方成正比，顯像管重現(xiàn)圖像產(chǎn)生失真。需在攝像端進(jìn)行預(yù)失真處理即校正：這樣，顯示亮度將正比于攝取的圖像亮度：1/0EE0000ddddLk Ek Ek k LkL2.1.3 彩色圖像

5、的攝取與重現(xiàn)1.彩色圖像的攝取同時(shí)制彩色電視傳送示意圖同時(shí)投影混色法顯像管空間混色法三槍三束蔭罩式彩色顯像管2.彩色圖像的重現(xiàn)顯像管空間混色法彩色顯像管RGB點(diǎn)陣新型顯示器：液晶顯示器，等離子顯示器2.2.1 逐行掃描逐行掃描光柵2.2 電視掃描原理矩形屏幕勻速單向直線掃描a. 只有行掃描時(shí) b. 只有場(chǎng)掃描時(shí)c. 場(chǎng)正程掃描 d. 場(chǎng)逆程掃描 e. 消去行場(chǎng)逆程后的掃描光柵 逐行掃描電流波形：（a）行掃描鋸齒波電流 （b）場(chǎng)掃描鋸齒波電流 行掃描基本參數(shù)行正程掃描時(shí)間: TH t行逆程掃描時(shí)間: TH rTH r TH t行掃描周期TH = TH t+TH r行掃描頻率fH = 1/TH場(chǎng)正

6、程掃描時(shí)間: TV t場(chǎng)逆程掃描時(shí)間: TV rTV r TV t場(chǎng)掃描周期TV = TV t+TV r場(chǎng)掃描頻率fV = 1/TV場(chǎng)掃描基本參數(shù)行場(chǎng)掃描關(guān)系為獲得有效的掃描光柵，電子束水平方向運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)遠(yuǎn)大于垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度；即： fH fV 正程掃描時(shí)間應(yīng)占整個(gè)掃描周期的大部分，即： TH TH r TV TV r TH r/TH =a 稱行掃描逆程系數(shù)，一般18TV r/TV =b 稱場(chǎng)掃描逆程系數(shù)，一般8逐行掃描方式中，每場(chǎng)的光柵都應(yīng)互相重疊。設(shè)每場(chǎng)掃描行數(shù)為Z，則：TVZTH fHZ fV 即場(chǎng)周期是行周期的整數(shù)倍。掃描行數(shù)越多，圖像越清晰。返回返回2.3.32.2.2 隔行掃描5

7、0Hz 60040012MHzmf線1.隔行掃描的提出要達(dá)到人眼要求的最高分解力，掃描行數(shù)須在500以上，人眼的臨界閃爍頻率要求場(chǎng)頻須在48 Hz以上。按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為625行，50 Hz，按幅型比4/3，則每行有800個(gè)像素，即400個(gè)周期 則：黑白電視信號(hào)的最高頻率達(dá)12 MHz，即:按逐行掃描方式，要求黑白電視信號(hào)帶寬為：f = 12 MHz電子線路系統(tǒng)、頻率資源都很難滿足要求。根據(jù)人眼的視覺(jué)特性：一幀圖像分兩次掃描，每次稱為一場(chǎng)，兩場(chǎng)合為一幀,即采用隔行掃描方式?；顒?dòng)圖像25幀/秒=50場(chǎng)/秒臨界閃爍頻率=48Hz每場(chǎng)掃描行數(shù) 312.5行每幀掃描行數(shù) 625行即: 按隔行掃描方式，要求黑

8、白電視信號(hào)帶寬為：f = 6 MHz 2.2.2 隔行掃描2.隔行掃描光柵的形成 奇數(shù)行掃描（奇數(shù)場(chǎng)）一幀圖象分兩次掃描 偶數(shù)行掃描（偶數(shù)場(chǎng)）隔行掃描重現(xiàn)圖像示意隔行掃描重現(xiàn)圖像示意2.2.2 隔行掃描 隔行掃描光柵分析2.2.2 隔行掃描122122HVfZnnf隔行掃描應(yīng)滿足的基本要求（1）每幀起點(diǎn)相同要求每幀必須為整數(shù)行（2）相鄰奇偶兩場(chǎng)光柵均勻鑲嵌，且各場(chǎng)掃描鋸齒波波形 一樣要求每場(chǎng)存在半行，即每幀必須為奇數(shù)行Z=2n+1 行頻與場(chǎng)頻關(guān)系：2.2.2 隔行掃描我國(guó)隔行掃描的基本參數(shù)我國(guó)電視掃描標(biāo)準(zhǔn)： 隔行掃描，每幀625行，每幀兩場(chǎng)，每場(chǎng)312.5行 幀頻：fF=25Hz 場(chǎng)頻：fv=

9、50Hz 場(chǎng)周期：Tv=20ms (Tvt=18.4ms， Tvr=1.6ms) 行頻：fH=25(幀)625(行)=15625Hz 行周期：TH=64s (THt =52s ，THr =12s) 2.2.2 隔行掃描 3. 隔行掃描的缺點(diǎn)（1）行間閃爍效應(yīng)在隔行掃描中，整個(gè)畫面的變化是按場(chǎng)頻重復(fù)的，它高于臨界閃爍頻率因而沒(méi)有大面積閃爍感。但就每行而言，它仍是按幀頻重復(fù)的，即每秒重復(fù)25次，這是低于臨界閃爍頻率的。所以，當(dāng)我們觀看比較亮的細(xì)節(jié)時(shí)，仍會(huì)感覺(jué)到行間閃爍。（2）并行現(xiàn)象a. 真實(shí)并行奇偶光柵并行現(xiàn)象 b. 視在并行如傳送圖像中的運(yùn)動(dòng)物體在垂直方向上有足夠大的速度分量，且每經(jīng)一場(chǎng)剛好下

10、移一行距離，則后一場(chǎng)傳送的細(xì)節(jié)與前一場(chǎng)相同。所以當(dāng)視線隨運(yùn)動(dòng)物體移動(dòng)時(shí)，看起來(lái)好像兩行變成一行。視在并行（3）高速水平運(yùn)動(dòng)物體出現(xiàn)“鋸齒化”現(xiàn)象如傳送圖象中的運(yùn)動(dòng)物體在水平方向上有足夠大的速度分量，物體垂直邊緣因隔行分場(chǎng)傳送，會(huì)發(fā)生相鄰場(chǎng)光柵中左右錯(cuò)開(kāi)的“鋸齒化”現(xiàn)象。隔行因子K i2:1隔行掃描的視在垂直分解力相當(dāng)于逐行掃描時(shí)的分辨力乘上一個(gè)隔行因子Ki，其值一般在0.60.7之間。2.2.3 掃描的同步1. 掃描的同步同步掃描發(fā)送端和接收端的掃描運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格保 持步調(diào)一致，即同頻同相。 行不同頻：行頻略高 行頻略低 原圖象 場(chǎng)不同頻：場(chǎng)頻略高：圖像向下移動(dòng)；場(chǎng)頻略低：圖像向上移動(dòng)待傳送圖像收、

11、發(fā)端掃描相差半行收、發(fā)端掃描相差半場(chǎng)行、場(chǎng)不同相：2.2.3 掃描的同步 為了實(shí)現(xiàn)同步掃描，電視發(fā)送端每當(dāng)掃描完一行時(shí)加為了實(shí)現(xiàn)同步掃描，電視發(fā)送端每當(dāng)掃描完一行時(shí)加入一個(gè)行同步脈沖；每當(dāng)掃描完一場(chǎng)時(shí)加入一個(gè)場(chǎng)同入一個(gè)行同步脈沖；每當(dāng)掃描完一場(chǎng)時(shí)加入一個(gè)場(chǎng)同步脈沖。步脈沖。 同步信號(hào)同步信號(hào)控制掃描頻率和相位的脈沖信號(hào)。控制掃描頻率和相位的脈沖信號(hào)。2.2.3 掃描的同步 2. 2. 消隱脈沖與復(fù)合同步脈沖消隱脈沖與復(fù)合同步脈沖消隱脈沖：消隱脈沖：掃描逆程期間電子束消隱掃描逆程期間電子束消隱掃描逆程期間讓信號(hào)電平為掃描逆程期間讓信號(hào)電平為黑電平，電子束截止，屏幕為黑色，起到消隱逆程光柵痕黑電平

12、，電子束截止，屏幕為黑色，起到消隱逆程光柵痕跡的作用。跡的作用。 行消隱信號(hào)行消隱信號(hào)( (或稱或稱行消隱脈沖行消隱脈沖) ) 行逆程行逆程12s,12s,則行消隱脈沖脈寬為則行消隱脈沖脈寬為12s12s，電，電平為黑電平平為黑電平場(chǎng)消隱信號(hào)場(chǎng)消隱信號(hào)( (或稱或稱場(chǎng)消隱脈沖場(chǎng)消隱脈沖) ) 場(chǎng)逆程場(chǎng)逆程1.6ms,1.6ms,則場(chǎng)消隱脈沖脈寬為則場(chǎng)消隱脈沖脈寬為1.6ms1.6ms，電，電平為黑電平平為黑電平 2.2.3 掃描的同步 黑電平黑電平 行消隱行消隱白電平白電平行正程行正程52s 12s(+ 12 s) 場(chǎng)消隱場(chǎng)消隱1600s (25H)行消隱行消隱12 s負(fù)極性電視信號(hào)負(fù)極性電視

13、信號(hào)行場(chǎng)消隱脈沖波形行場(chǎng)消隱脈沖波形同步脈沖 行同步脈沖發(fā)送端行掃描正程結(jié)束后發(fā)出的脈沖信號(hào)，控制接收端行掃描逆程的開(kāi)始。( 行同步信號(hào)僅起控制行同步作用，不應(yīng)在屏幕上顯示出來(lái)，故應(yīng)疊加在行消隱脈沖之上。) 場(chǎng)同步脈沖發(fā)送端場(chǎng)掃描正程結(jié)束后發(fā)出的脈沖信號(hào)，控制接收端場(chǎng)掃描逆程的開(kāi)始。 ( 同理，場(chǎng)同步信號(hào)應(yīng)疊加在場(chǎng)消隱脈沖之上。) 4.7s1.6s5.7s行同步信號(hào)行同步信號(hào) 同步電平同步電平100% 黑電平黑電平70%12s前肩前肩分離同步脈沖與圖像信號(hào)：幅度分離方法后肩后肩 160s (2.5TH) 160s (2.5TH) 1600s (25TH) 場(chǎng)同步脈沖與場(chǎng)消隱脈沖場(chǎng)同步脈沖與場(chǎng)消

14、隱脈沖 行同步行同步場(chǎng)同步場(chǎng)同步312.5行行2.5行行復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步脈沖分離行同步脈沖與場(chǎng)同步脈沖：微分與積分方法 行同步分離與微分電路：電路參數(shù)滿足微分條件： RC=1/5 T ioutduuAdt入入出出AB（T為行同步脈寬4.7s）即：=0.51s 為解決在場(chǎng)同步期間，行同步失落而造成的行不同步的問(wèn)題，在場(chǎng)同步脈沖中開(kāi)槽，對(duì)應(yīng)每行的位置開(kāi)一個(gè)槽，槽寬為：4.7s。 開(kāi)槽脈沖 場(chǎng)同步分離與積分電路 積分電路：電路參數(shù)滿足積分條件：RCT時(shí) (T為輸入信號(hào)脈寬 )outiuK u dtAC行、場(chǎng)同步分離波形 3. 3. 開(kāi)槽場(chǎng)同步脈沖與均衡脈沖開(kāi)槽場(chǎng)同步脈沖與均衡脈沖問(wèn)題

15、：由于最后一個(gè)行同步到達(dá)奇數(shù)場(chǎng)、偶數(shù)場(chǎng)的場(chǎng)同步前沿的時(shí)間不同，造成積分后積分電容上的起始電壓不等，使奇偶相鄰兩場(chǎng)的積分波形不同。同時(shí)，奇偶相鄰兩場(chǎng)的開(kāi)槽位置不同也使積分波形不同。造成：奇偶相鄰兩場(chǎng)到達(dá)同一觸發(fā)電平時(shí)刻不同（相差t），使相鄰兩場(chǎng)的逆程始點(diǎn)相差t 使相鄰兩場(chǎng)掃描起始位置不同，影響了隔行掃描的準(zhǔn)確性。措施：加均衡脈沖、槽脈沖，使相鄰兩場(chǎng)的復(fù)合同步信號(hào)通過(guò)積分后波形一致。 加開(kāi)槽場(chǎng)同步脈沖與均衡脈沖方法加開(kāi)槽場(chǎng)同步脈沖與均衡脈沖方法方法：1. 在場(chǎng)同步期間加槽脈沖2. 在奇偶相鄰兩場(chǎng)場(chǎng)同步信號(hào)的前后2.5行每隔半行加一個(gè)均衡脈沖，為使每半行加一個(gè)脈沖后積分電容上的電壓不增加，要把脈沖寬

16、度減半，即4.7s的一半為：2.35。 前5個(gè)脈沖為前均衡脈沖 后5個(gè)脈沖為后均衡脈沖 作業(yè)：作業(yè)：2.52.3 電視圖像的基本參量 概述電視圖像基本特征：圖像的幾何尺寸形狀、圖像的對(duì)比度與亮度、色度（色調(diào)與飽和度）、清晰度、圖像的連續(xù)性。根據(jù)基本特征要求確定電視系統(tǒng)的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)：掃描參量幀頻、場(chǎng)頻、行頻、掃描行數(shù)系統(tǒng)通頻帶亮度信號(hào)頻帶、色度信號(hào)頻帶系統(tǒng)校正系數(shù)的確定系統(tǒng)各種非線性失真系數(shù)的確定熒光粉色度坐標(biāo)與基準(zhǔn)白的確定彩色電視制式的確定2.3.1 圖像的幾何特征幅型比屏幕尺寸標(biāo)清電視4：334in.幾何失真行場(chǎng)掃描非線性系數(shù) ：非線性失真系數(shù)10%時(shí)，不感到有嚴(yán)重失真非線性失真系數(shù)5%時(shí)，

17、感覺(jué)不到有非線性失真maxminHmaxmindd100%dd/2maxminmaxmin100%/2Vhhhhb枕型畸變枕型畸變桶型畸變桶型畸變QQGGgHQDQgVGDG幾何畸變系數(shù)幾何畸變系數(shù)1時(shí)，暗區(qū)域可分辨層次減少，亮區(qū)域可分辨層次增加；1時(shí)，亮區(qū)域可分辨層次減少，暗區(qū)域可分辨層次增加。000, , dddRkRGkGBkB 三、彩色的非線性失真三、彩色的非線性失真光電轉(zhuǎn)換和傳輸后，三基色信號(hào)的失真： 1時(shí)， Rd:Gd:BdRo:Go:Bo ，則重現(xiàn)圖像產(chǎn)生色度畸變。FR=1Re+0Ge+0Be即被攝彩色的色系數(shù)之比為：1:0:0 ,重現(xiàn)彩色的色系數(shù)之比為12:0:0=1:0:0

18、,色度不變。同樣，被攝彩色為基色GeBe也不變。F白=1/3Re+1/3Ge+1/3Be即被攝彩色的色系數(shù)之比為：1/3:1/3:1/3 ,重現(xiàn)彩色的色系數(shù)之比為(1/3)2: (1/3)2: (1/3)2=1:1:1 ,色度不變,仍為C白。F黃=1/2Re+1/2Ge+0Be即被攝彩色的色系數(shù)之比為：1/2:1/2:0 =1:1:0 ,重現(xiàn)彩色的色系數(shù)之比為(1/2)2:(1/2)2:0=1:1:0 ,色度不變,仍為黃色。同樣，被攝彩色為其他補(bǔ)色也不變。F黃5 =1/2 FC 白+1/2F黃 =5/12Re + 5/12Ge + 1/6Be即被攝彩色的色系數(shù)之比為：重現(xiàn)彩色的色系數(shù)之比為:5

19、2:1:161:125:125254:1:161:125:125222藍(lán)色分量減少，坐標(biāo)點(diǎn)向黃色偏移，飽和度增大結(jié)論：1、三基色及其三補(bǔ)色的色度不受傳輸系統(tǒng)非線性系數(shù)的影響，重現(xiàn)彩色在色三角形中的坐標(biāo)位置不變。2、C白的色度坐標(biāo)不受的影響，即重現(xiàn)C白坐標(biāo)位置不變。3、其它各種彩色經(jīng)1時(shí)的系統(tǒng)傳輸后，色度坐標(biāo)將向三角形的三邊或頂點(diǎn)方向移動(dòng)飽和度 而1時(shí)，移動(dòng)方向恰好相反，即向三角形中心或三邊中心靠近飽和度結(jié)論：GeGeBeBeReRe青青黃黃品紅品紅淡綠淡綠淡青淡青淡黃淡黃淡藍(lán)淡藍(lán)淡品紅淡品紅淡紅淡紅2.4 視頻圖像信號(hào) 2.4.1 2.4.1 黑白圖像信號(hào)黑白圖像信號(hào) 2.4.2 2.4.2

20、亮度信號(hào)、色差信號(hào)及其組成原理亮度信號(hào)、色差信號(hào)及其組成原理 2.4.3 2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào) 2.4.1 黑白圖像信號(hào)一、黑白圖像信號(hào)波形視頻圖像信息單極性正極性圖像信號(hào)負(fù)極性圖像信號(hào)(a)被傳送圖像 (b)行掃描電流波形(c)攝像管輸出圖像(d)負(fù)極性視頻信號(hào)(a)(a)i iH H0 0t t(b)(b)u uH H0 0t tu uH H0 0t t（d d）二、黑白圖像信號(hào)頻譜二、黑白圖像信號(hào)頻譜電視圖像信號(hào)為0-6MHz變化隨機(jī)信號(hào)，但它是按行頻、場(chǎng)頻頻率重復(fù)變化的相似信號(hào)，故其頻譜是按行頻、場(chǎng)頻規(guī)律變化的梳狀頻譜。 H384jntnn 0e tC e 靜止圖像的頻

21、譜 只在水平方向有亮度變化的靜止圖像這種情況下，每個(gè)行掃描得到的圖象信號(hào)都是一樣的（以行頻重復(fù)的周期性）。為了方便討論，我們忽略了行逆程。根據(jù)傅立葉分析，頻譜是線狀譜，位于行頻fH及其諧波n fH上。且n越大，能量（幅度）越?。▽?duì)于我國(guó)，6MHz帶寬最高諧波次數(shù)n=384）。H：行頻角頻率Cn：復(fù)振幅 在垂直方向也有亮度變化 信號(hào)是以行頻和場(chǎng)頻重復(fù)的，用二維傅立葉級(jí)數(shù)分解，可得頻譜分布圖。頻譜成份為n fH m fV，其頻譜分布是離散譜線簇(譜線群)，主譜線為n fH。特點(diǎn)是信號(hào)能量集中在行頻fH及其各次諧波n fH的主譜線上，一般能量隨n增大而衰減。在每個(gè)主譜線兩旁存在著場(chǎng)頻及其諧波的許多副

22、譜線。一般能量隨m增大副譜線能量很快衰減。(),( )HVj nmtnmn me tC e 垂直方向有細(xì)節(jié)變化 垂直方向有精細(xì)細(xì)節(jié)變化時(shí)，兩場(chǎng)信號(hào)會(huì)有差異，其信號(hào)波形以幀為周期重復(fù)，故頻譜應(yīng)為n fHm fF（fF為幀頻，25Hz）。由于垂直方向內(nèi)容有不小的相關(guān)性，所以，幀間差引起奇數(shù)倍成份相對(duì)較小。 頻譜交錯(cuò)原理利用電視信號(hào)的頻譜空隙，在不擴(kuò)展頻帶的情況下插入彩色信號(hào)。結(jié)論：全電視信號(hào)具有在06MHz范圍內(nèi)、離散分布的頻譜結(jié)構(gòu)。各群譜線間存在著很大的空隙。 2.4.2 亮度信號(hào)、色差信號(hào)及其組成原理彩色圖像信號(hào)傳輸三個(gè)視頻基色信號(hào)三視頻基色信號(hào)編碼傳輸與黑白電視實(shí)現(xiàn)兼容彩色信號(hào)的傳輸與兼容制

23、問(wèn)題 （將在3 繼續(xù)分析）兼容制彩色電視系統(tǒng)恒定亮度原理、混合高頻原理 亮度信號(hào)、色差信號(hào)三基色信號(hào)：ER0、EG0、EB0以后簡(jiǎn)化寫：R0、G0、B0經(jīng)校正后的電壓信號(hào)：R、G、B一、恒定亮度原理與高頻混合原理兼容 性與逆兼容 性要求：彩色電視圖像信號(hào)中要有代表黑白圖像的亮度信號(hào)。另外再用兩個(gè)信號(hào)傳送色度信息。 亮度信號(hào)不受傳送色度信息的信號(hào)的影響，即后者的變化不影響亮度信號(hào)，重現(xiàn)圖像的亮度只由亮度信號(hào)決定恒定亮度原理?；旌细哳l原理人眼的視覺(jué)特性亮度分辨力高，色度分辨力低。只需傳送大面積彩色，并配以亮度細(xì)節(jié) 大面積著色原理從信號(hào)頻帶看，亮度用全部視頻帶寬，色度只用較窄帶寬。接收端恢復(fù)的三個(gè)基

24、色信號(hào)的低頻部分是亮度和色度信號(hào)共同傳送的，而高頻部分都用同一個(gè)亮度信號(hào)的高頻部分補(bǔ)充。 混合高頻原理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，色度信號(hào)的帶寬只需12MHz就使人感到滿意。我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)：色度信號(hào)帶寬：1.3MHz即： 彩色信號(hào)： 0 1.3 MHz 亮度信號(hào)Y： 0 6 MHz相加后的彩色視頻信號(hào)為：0 6 MHz 二、亮度信號(hào)和色差信號(hào) 根據(jù)兼容制要求彩色電視系統(tǒng)中所選用的傳輸信號(hào)并非三個(gè)基色信號(hào)，而是經(jīng)轉(zhuǎn)換并代表彩色三個(gè)基本參量的新的傳輸信號(hào)。它們應(yīng)滿足以下要求。 (1) 為獲得兼容性，須傳送一個(gè)與黑白電視相同的亮度信號(hào)。彩色全電視信 號(hào)應(yīng)保持與黑白電視信號(hào)相同的頻帶寬度。 (2) 需要傳送兩個(gè)代表色度的

25、信號(hào)，根據(jù)恒定亮度原理，它們不應(yīng)含有亮度 信息；同時(shí)跟據(jù)混合高頻原理，色度信號(hào)可以采用窄帶傳輸。 (3) 在傳輸黑白圖像時(shí)，三個(gè)基色信號(hào)相等，RGB，根據(jù)上一條件，這 時(shí)兩個(gè)代表色度的信號(hào)應(yīng)當(dāng)?shù)扔诹恪?(4) 代表色度的兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的。 (5) 三個(gè)基色信號(hào)與三個(gè)傳輸信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系要簡(jiǎn)單。根據(jù)上述要求：由亮度方程Y=0.30R+0.59G+0.11B可知：Y、R、G、B中只需送一個(gè)Y信號(hào)和其中二個(gè)基色信號(hào)即可。 由于每個(gè)基色信息中都含有亮度信息，如果直接傳送基色信號(hào)，已傳送的亮度信號(hào)Y(為各基色亮度總和)與所選出的兩個(gè)基色所包含的亮度參量就重復(fù)了，因而使得基色與亮度之間的相互干擾也會(huì)

26、十分嚴(yán)重（帶寬不同）。所以通常選擇不反映亮度信息的信號(hào)傳送色度信息。 在基色信號(hào)與亮度信號(hào)相減所得到的色差信號(hào)(R-Y)、(G-Y)和(B-Y) 中選取兩個(gè)代表色度信息。二、亮度信號(hào)和色差信號(hào)由（NTSC制）亮度方程：Y =0.30R + 0.59G + 0.11B 得色差信號(hào)： R-Y=R -（0.30R + 0.59G + 0.11B）=0.70R - 0.59G - 0.11B G-Y=G -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R + 0.41G - 0.11B B-Y=B -（0.30R + 0.59G + 0.11B）= - 0.30R - 0.59G +

27、0.89B 三個(gè)色差信號(hào)中只有二個(gè)是獨(dú)立的，常選用(R - Y)和(B - Y)兩個(gè)色差代表色度信號(hào)。這是因?yàn)閷?duì)大多數(shù)彩色來(lái)說(shuō)，(G-Y)比(R - Y)和(B - Y)數(shù)值要小，如選擇(G-Y)對(duì)改善信噪比不利。 在已知(R - Y)和(B - Y)的情況下，可以容易地求得(G-Y)。 令：Y =0.30Y + 0.59Y + 0.11Y，并與亮度方程相減： 0.30（R-Y）+ 0.59（G-Y）+ 0.11（B-Y）=0 得：0.300.11()()()0.51()0.19()0.590.59GYRYBYRYBY 只傳送只傳送Y、 (R-Y)、 (B-Y) 在接收端根據(jù)上式先用矩陣電路解

28、出(G-Y)，再運(yùn)算：(R-Y)+Y =R ，(G-Y)+Y =G ，(B-Y)+Y =B，可恢復(fù)出基色信號(hào)。二、亮度信號(hào)和色差信號(hào)以Y =0.30R0 + 0.59G0 + 0.11B0=Y0表示攝像端獲取的原景物亮度；用Yt、(R - Y) t、(B - Y) t分別表示傳輸后的亮度信號(hào)和色差信號(hào)（相對(duì)于發(fā)端而言，可能幅度有所變化或混入了某種干擾）。用于重現(xiàn)彩色圖像的三基色 Rd =(R-Y)t+Yt Bd =(B-Y)t +Yt Gd =-0.51(R-Y)t -0.19(B-Y)t +Yt 不考慮顯像管的非線性電/光轉(zhuǎn)換特性(即=1，不進(jìn)行校正)的情況顯示的亮度Yd為Yd = 0.30

29、Rd +0.59 Gd +0.11Bd = 0.30(R-Y)t+Yt +0.59 -0.51(R-Y)t -0.19(B-Y)t +Yt +0.11(B-Y)t +Yt = Yt 可見(jiàn)重現(xiàn)的亮度Yd只與所傳送到接收端的亮度信號(hào)Yt有關(guān)，即實(shí)觀了恒定亮度傳輸。 考慮顯像管的非線性電/光轉(zhuǎn)換特性(即1，進(jìn)行校正的情況) 此時(shí)只有傳送黑白圖像恒定亮度才能滿足，否則雖然現(xiàn)顯示的亮度是正確的，但顯示的亮度既與亮度信號(hào)有關(guān)，又與色差信號(hào)有關(guān)，恒定亮度原理將不再滿足。 1/1/1/00000000.300.590.110.300.590.11RGBYYRGB 對(duì)于同一色調(diào)的彩色，飽和度越高恒定亮度指數(shù)越小

30、，恒定亮度誤差越大。對(duì)于黑白電視機(jī)接收彩色電視，恒定亮度指數(shù)是顯示亮度與正確亮度之比，對(duì)于彩色電視機(jī)，恒定亮度指數(shù)是亮度信號(hào)提供的顯示亮度與正確亮度之比。 恒定亮度指數(shù)對(duì)于黑白電視的亮度重現(xiàn)有影響，當(dāng)色差信號(hào)受到傳輸中的噪波干擾時(shí)，對(duì)彩色電視的亮度重現(xiàn)有一定的影響，但影響不大。 三、亮度信號(hào)和色差信號(hào)舉例（1）飽和品紅色設(shè)：R=E、G=0、B=E 則 Y = 0.30E+0.11E=0.41E(R-Y) = E-0.41E=0.59E(B-Y) = E-0.41E=0.59E重現(xiàn)端為彩色接收機(jī)時(shí)，恢復(fù)的三基色電壓：R = (R-Y) +Y = 0.59E + 0.41E = EG =0.51(

31、R-Y)0.19(B-Y) + Y =0.70.59E + 0.41E = 0B = (B-Y) + Y = 0.59E + 0.41E = E若對(duì)于白色： R=E、G=E、B=E ，Y=E， Y=0.41E表示亮度比白色暗，故品紅色在黑白電視機(jī)上顯示為暗灰色。（2）未飽和品紅色（R、G、B都不為零是未飽和色）設(shè)：R=E、G=0.2E、B=E 則 Y = 0.30E+0.590.2E+0.11E=0.53E(R-Y) = E-0.53E=0.47E(B-Y) = E-0.53E=0.47E重現(xiàn)端為彩色接收機(jī)時(shí)，恢復(fù)的三基色電壓：R = (R-Y) +Y = 0.47E + 0.53E = EG

32、 =0.51(R-Y)0.19(B-Y) + Y =0.70.47E + 0.53E = 0.2EB = (B-Y) + Y = 0.47E + 0.53E = E可見(jiàn)亮度信號(hào)比飽和品紅色的大，在黑白電視上顯示更淺一些的灰色。三、亮度信號(hào)和色差信號(hào)舉例（3）未飽和黃色設(shè)：R=E、G=E、B=0.2E 則 Y = 0.30E+0.59E+0.110.2E=0.91E(R-Y) = E-0.91E=0.09E(B-Y) = 0.2E-0.91E=0.71E重現(xiàn)端恢復(fù)的三基色電壓：R = (R-Y) +Y = 0.09E + 0.91E = EG =0.51(R-Y)0.19(B-Y) + Y =0

33、.510.09E+ 0.19 0.71E + 0.91E = EB = (B-Y) + Y = 0.71E + 0.91E = 0.2EY=0.91E，在黑白電視上顯示接近峰值白色的淺灰色。三、亮度信號(hào)和色差信號(hào)舉例 2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)1、標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào) 白黃青綠品紅藍(lán)黑 2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào) 2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào) 2、100-0-100-0標(biāo)準(zhǔn)彩條三基色信號(hào)電壓波形 彩條三基色： 彩條三基色系數(shù)： 1 1G G0 00 0白白黃黃青青綠綠品品紅紅藍(lán)藍(lán)黑黑R R0 01 10 01 10 0B B0 01 11 11 11 10 00 00 00 0（a）（a）(b)(b)Y Yt

34、 t0 01 10 0. .8 89 90 0. .7 70 0. .5 59 90 0. .4 41 10 0. .3 30 0. .1 11 1( (c c) )0 0. .1 11 10 0. .5 59 90 0. .7 7R R- -Y Y( (d d) )- -0 0. .7 7- -0 0. .5 59 9- -0 0. .1 11 10 0t t0 0G G- -Y Y0 0t t- -0 0. .8 89 90 0. .3 3- -0 0. .5 59 9- -0 0. .3 30 0. .5 59 90 0. .8 89 90 0t t0 00 0. .1 11 10 0.

35、 .3 30 0. .4 41 1- -0 0. .4 41 1- -0 0. .3 3- -0 0. .1 11 10 0B B- -Y Y 2.5 視頻圖像信號(hào)的數(shù)字化與分量編視頻圖像信號(hào)的數(shù)字化與分量編碼碼 2.5.1 2.5.1 電視信號(hào)數(shù)字處理的優(yōu)點(diǎn)電視信號(hào)數(shù)字處理的優(yōu)點(diǎn) 2.5.2 2.5.2 數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生和復(fù)原數(shù)字電視信號(hào)的產(chǎn)生和復(fù)原 2.5.3 2.5.3 分量編碼分量編碼2.5.1 電視信號(hào)數(shù)字處理的優(yōu)點(diǎn) 抗干擾、抗非線性失真能力強(qiáng)。 便于存貯。 便于實(shí)現(xiàn)包括時(shí)間軸的三維數(shù)字處理，實(shí)現(xiàn)模擬電視不能實(shí)現(xiàn)的功能。 大規(guī)模集成。易于調(diào)整，體積小，壽命長(zhǎng)。 便于與其他數(shù)字設(shè)備接口。 電視信號(hào)數(shù)字處理簡(jiǎn)要框圖A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器數(shù)